Online ‘bibliotheek van eigenschappen’ helpt bij het maken van veiliger nanomaterialenmaterial

Onderzoekers hebben een ‘bibliotheek van eigenschappen’ ontwikkeld om de milieu-impact van nanomaterialen sneller en kosteneffectiever in kaart te brengen.

Hoewel nanomaterialen een groot aantal industrieën hebben geprofiteerd en een revolutie teweeg hebben gebracht in het dagelijks leven, zijn er zorgen over mogelijke nadelige effecten, waaronder toxische effecten na accumulatie in verschillende organen en indirecte effecten van transport van medeverontreinigende stoffen.

Het door de Europese Unie H2020-gefinancierde NanoSolveIT-project ontwikkelt een baanbrekende computergebaseerde Integrated Approach to Testing and Assessment (IATA) voor de milieugezondheid en veiligheid van nanomaterialen.

De afgelopen twee jaar hebben onderzoekers van de Universiteit van Birmingham samengewerkt met experts van NovaMechanics in Nicosia, Cyprus om een ​​beslissingsondersteunend systeem te ontwikkelen in de vorm van zowel stand-alone open software als een cloudplatform.

Het team heeft een gratis beschikbare cloudbibliotheek ontwikkeld met volledige fysisch-chemische karakterisering van 69 nanomaterialen, plus berekende moleculaire descriptoren om de waarde van de beschikbare informatie te vergroten, waarvan de details worden gepubliceerd in Nano-impact.

Professor Iseult Lynch van de Universiteit van Birmingham zei dat “een van de beperkingen van de wijdverbreide toepassing van computergebaseerde benaderingen het gebrek is aan grote, goed georganiseerde datasets van hoge kwaliteit, of aan data met adequate metadata die interoperabiliteit van datasets en hun combinatie om grotere datasets te maken.”

“Het beschikbaar maken van de bibliotheek met berekende en experimentele descriptoren voor de gemeenschap, samen met de gedetailleerde beschrijving van hoe ze zijn berekend, is een belangrijke eerste stap om deze datagap te vullen.”

De ontwikkeling van de cloudgebaseerde bibliotheek met nanomaterialen is de vijfde vrij beschikbare webgebaseerde applicatie die het project heeft opgeleverd.

Antreas Afantitis, van NovaMechanics, merkte op dat “in de afgelopen twee jaar dit project al een aantal zeer indrukwekkende resultaten heeft opgeleverd met meer dan 30 publicaties, waardoor NanoSolveIT een van de meest actieve projecten is op het gebied van veiligheid en informatica van nanomaterialen.”

Er ontstaan ​​ook zorgen over nanomaterialen omdat de risicobeoordeling achterloopt bij de productontwikkeling, vooral omdat de huidige benaderingen voor het beoordelen van blootstelling, gevaar en risico duur en tijdrovend zijn en vaak gepaard gaan met testen in diermodellen. Het NanoSolveIT-project wil deze uitdagingen aangaan.

De nieuwste ontwikkeling heeft tot doel onze kennis van eigenschappen van nanomaterialen en de link van eigenschap naar (cytotoxisch) effect te verrijken. De verrijkte dataset bevat meer dan 70 descriptoren per nanomateriaal.

De dataset werd gebruikt om een ​​computergebaseerde workflow te ontwikkelen om de effectieve oppervlaktelading (zeta-potentiaal) van nanomaterialen te voorspellen op basis van een reeks descriptoren die kunnen worden gebruikt om veiligere en functionelere nanomaterialen te ontwerpen en te produceren.

Het resulterende voorspellende read-across-model is openbaar en vrij beschikbaar gemaakt als een webservice via het Horizon 2020 (H2020) NanoCommons-project en via het H2020 NanoSolveIT Cloud Platform om de toegankelijkheid voor de gemeenschap en geïnteresseerde belanghebbenden te waarborgen.

Bovendien is de volledige dataset, klaar voor verdere computationele modellering, beschikbaar via de NanoPharos-database, aangezien het projectconsortium de FAIR-gegevensprincipes ondersteunt en zich ertoe verbindt de gegevens vindbaar, toegankelijk, interoperabel en herbruikbaar te maken.