Platforma internetowa pomaga w rozwoju nanomateriałów i ocenie ryzyka
Biorąc pod uwagę, że na rynku UE funkcjonuje obecnie 300 różnych nanomateriałów, poważnym wyzwaniem dla przemysłu i organów regulacyjnych jest zrozumienie, jak bardzo jeden nanomateriał musi się różnić od drugiego pod względem rozmiaru, kształtu i chemii powierzchni, aby mógł być sklasyfikowany jako odrębna nanoforma lub jako zbiór nanoform, zgodnie z definicją zawartą w europejskiej dyrektywie REACH. Co więcej, właściwości powierzchni są często związane z toksycznością. Ocena zagrożeń i ryzyka ma zasadnicze znaczenie dla możliwości wykorzystania ich pełnego potencjału i obalenia obaw społeczeństwa dotyczących bezpieczeństwa produktów nanotechnologicznych. Dotychczas dane z badań nad bezpieczeństwem nanomateriałów były w najlepszym razie fragmentaryczne i trudne do uzyskania, co w znacznym stopniu utrudniało rozwój i ocenę nowych, bezpieczniejszych materiałów.
Zintegrowane podejście do badania i oceny nanomateriałów
Iseult Lynch, profesora Uniwersytetu w Birmingham i koordynatorka finansowanego przez UE projektu NanoCommons uważa, że: „Dziedzina bezpieczeństwa nanotechnologii, a także europejska otwarta gospodarka oparta na wiedzy, wymaga przekształcenia odkryć naukowych w ramy prawne i zastosowania przemysłowe, aby dzięki nim uzyskiwać domyślnie bezpieczniejsze materiały. Można to osiągnąć jedynie dzięki podjęciu wspólnych wysiłków w celu integracji i opisania danych, a także umożliwienia łatwego dostępu oraz ponownego wykorzystania zróżnicowanych i trudno dostępnych zbiorów danych dotyczących losów nanomateriałów i ich toksyczności dla ludzi i środowiska”. Aby zająć się tą luką, badacze skupieni wokół projektu NanoCommons opracowali i wdrożyli infrastrukturę wiedzy ułatwiającą harmonizację metod i danych nanoinformatycznych w celu modelowania oraz opracowywania bezpiecznych produktów, a także uzyskiwania dopuszczeń i wymaganych zezwoleń. Narzędzia nanoinformatyczne NanoCommons dostarczają usługi, a także pomysły, koncepcje i przepływy pracy, które pozwalają na połączenie doświadczeń in chemico, in vitro i in silico obejmujące cztery obszary – projektowanie i wdrażanie eksperymentalnych przepływów pracy, przetwarzanie i analizę danych, wizualizację danych i przewidywanie toksyczności, a także magazynowanie danych i ich udostępnianie online. Te modele predykcyjne pomogą zastąpić kosztowne eksperymenty z udziałem zwierząt, które obecnie stanowią główny element oceny ryzyka związanego ze środkami chemicznymi oraz opracowywania ram regulacyjnych. Poza udostępnieniem szerszej społeczności badawczej zarówno danych, jak i podejść nanoinformatycznych, badacze projektu NanoCommons zmienili paradygmat zarządzania i udostępniania danych, wykorzystywania narzędzi analitycznych oraz modelujących, a także prowadzenia badań opartych na współpracy. Wśród najważniejszych wprowadzonych koncepcji jest koncepcja zarządzania danymi w locie, w ramach której wszystkie dane są przekazywane z chwilą ich wytworzenia w uporządkowany i zharmonizowany sposób. „Kluczową koncepcją opracowaną w ramach projektu NanoCommons jest koncepcja pasterza danych. Ich zadaniem jest «przeprowadzenie» danych od momentu ich powstania, aż po umieszczenie ich w łatwym do znalezienia, przystępnym, interoperacyjnym i najlepiej otwartym repozytorium w formie umożliwiającej ich ponowne wykorzystanie, a także dostarczenie wszystkich niezbędnych metadanych, które to umożliwią”, zauważa Lynch. Wszystkie usługi NanoCommons i odpowiednie materiały szkoleniowe można znaleźć na kilku stronach internetowych: (i) baza wiedzy, (ii) przewodnik użytkownika, (iii) narzędzia i usługi oraz (iv) materiały szkoleniowe. Wymiana wiedzy i aktualizacja treści każdego z tych zasobów odbywa się w ramach projektów kontynuacyjnych, takich jak NanoSolveIT i WorldFAIR.
Łatwiejsze poszukiwanie nanomateriałów
W ramach projektu NanoCommons została także opracowana i opublikowana koncepcja rozszerzenia międzynarodowego identyfikatora chemicznego IUPAC, czyli International Chemical Identifier (InChI), o nanomateriały – rozwiązanie to otrzymało nazwę NInChI. Pierwszy prototyp tego nowego strukturalnego przedstawienia nanomateriałów koduje skład chemiczny, rozmiar, morfologię, krystaliczność i chiralność kilku nanomateriałów, charakteryzując jednocześnie złożone struktury typu rdzeń-powłoka. Podsumowując wyzwania naukowe, które sprawiają, że rozwój nanomateriałów nastręcza wielu trudności, ale jest zarazem niezwykle ważny, Lynch dodaje: „Nanomateriały są definiowane nie tylko przez unikalne ułożenie atomów, ale także przez ich właściwości fizykochemiczne. Te ostatnie częściowo zależą od środowiska i wynikają najczęściej ze średniej. Dlatego identyfikator NInChI stanowi obecnie najnowocześniejszy sposób harmonizacji nanomateriałów, który umożliwia użytkownikom jednoznaczne odniesienie się do konkretnych przykładów i porównanie różnych rozwiązań. Identyfikator NInChI powinien być stosowany jako stały identyfikator nanomateriałów w publikacjach, bazach danych i modelach”.
Słowa kluczowe
NanoCommons, nanoinformatyka, rozwój nanomateriałów, bezpieczeństwo nanomateriałów, przewidywanie toksyczności, Międzynarodowy Identyfikator Chemiczny, InChI, International Chemical Identifier
