(NANOCATASTROFI update)

Le molecole “buckyballs”, note per la loro forma che tanto assomiglia a quella di un pallone da calcioe anche alle cuple geodetiche disegnate da Buckminster Fuller (da cui i nomi buckyballs e fullerene), sono le protagoniste assolute della rivoluzione nanotecnologica. Dalla loro scoperta, avvenuta nel 1985, ingegneri e scienziati hanno cominciato ad esplorarne le straordinarie proprietà, utilizzabili per una miriade di applicazioni e innovazioni. Ma come possiamo stare certi che queste microscopiche particelle sferiche non rappresentino anche una possibile e grave minaccia ambientale ?

Un nuovo studio, pubblicato proprio di recente su Biophysical Journal, lancia un allarme in merito alle reazioni delle buckyballs con l'acqua. Secondo i risultati di una dettagliata simulazione al computer, le buckyballs legherebbero con le spirali delle molecole di DNA in ambienti acquatici, causandone la deformazione, e dunque interferendo potenzialmente con le sue funzioni biologiche, con il rischio di causare degli effetti negativi, sul lungo termine, a tutti gli organismi viventi.

La ricerca, condotta a Vanderbilt dagli ingegneri chimici Peter T. Cummings e Alberto Striolo, insieme con Xiongce Zhao, dell'Oak Ridge National Laboratory, ha impiegato una simulazione di dinamica molecolare per investigare la questione. “La sicurezza è molto difficile da definire, dal momento che esistono ben poche sostanze ingeribili dal corpo umano che possono dirsi completamente sicure”, chiarisce Cummings, che è Professore di Ingegneria Chimica e direttore del Nanomaterials Theory Institute all'Oak Ridge National Laboratory. “Perfino il comune sale da tavola”, continua, “se ingerito in sufficienti quantità, è letale. Quello che stiamo cercando di capire sono i meccanismi di interazione tra le buckyballs e il DNA; ancora non sappiamo quello che potrà accadere effettivamente al corpo”.

Per il momento, la ricerca ha rivelato un problema molto grave: “Le buckyballs mostrano un effetto avverso sulla struttura del DNA, che ne minaccia la stabilità e le funzioni biologiche”. Già in precedenza, vi erano stati studi che avevano evidenziato la tossicità delle buckyballs in ambienti acquatici, arrivando perfino a danneggiare il cervello dei pesci.

Il team di Cummings ha scoperto che, a seconda della forma che prende il DNA, la molecola buckyball può giungere fino alla fine della molecola di DNA e rompere i legami dell'idrogeno nella doppia elica. Può anche insediarsi all'esterno del DNA. “L'energia che lega il DNA e le buckyballs è molto forte”, dice Cummings, “è comparabile alle energie che legano un farmaco ai recettori delle cellule”.

La ricerca mostra dunque che se le buckyballs giungono fino al nucleo delle molecole di DNA possono causare seri problemi perché ne inibiscono le sue capacità di auto-riparazione. La simulazione al computer ha mostrato che le buckyballs stabiliscono il primo contatto con il DNA dopo uno o due nanosecondi. Una volta saldatesi, rimangono stabili.

I ricercatori hanno testato le più comuni forme di DNA, le forme “A” e “B”. La “B” è la più comune. In una soluzione fortemente salata, o quando è aggiunto dell'alcol, la struttura del DNA può modificarsi nella forma “A”. Una terza, più rara, forma, la “Z”, ottenibile con alte concentrazioni di sale e alcol, non è stata testata (si sono poi aggiunte anche forme artificiali come l'X-DNA, ndr).

Le buckyballs attaccate ad una forma “A”, deformano gli angoli delle paia di basi in contatto con essa. Le simulazioni hanno anche mostrato che le buckybalss possono penetrare fino alla fine di una forma “A” e rompere permanentemente i legami di idrogeno nei nucleotidi. Come ci si aspettava, le buckyballs si sono legate più fortemente al DNA a singola elica (A), causando i maggiori danni, mentre in quelle a doppia elica (B9, non si sono registrati effetti dannosi.

Tutto questo, osservato mediante una simulazione, dovrà essere verificato sul “campo”, cioè in un corpo vivo. Precedenti studi hanno dimostrato sia che le buckyballs possono migrare nei tessuti corporei sia che possono penetrare nelle membrane cellulari. “Non sappiamo ancora se siano in grado di penetrare il nucleo di una cellula e raggiungere il DNA che lì risiede”, dice Cummings, “se fosse così allora dovremmo cominciare a preoccuparci sul serio”.

Istituzione scientifica citata nell'articolo:

Vanderbilt

University of Oklahoma

Oak Ridge National Laboratory

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