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In vitro and in vivo evaluation of the benzo(a)pyrene contribution to carbon nanoparticle toxicity

Uno degli aspetti più recenti e controversi nello studio delle nanoparticelle (NP) �? il ruolo giocato dai contaminanti ambientali, ad esse legati, nei confronti della loro reale tossicità. E¿ noto che le particelle carboniose assorbono o adsorbono sulla loro superficie numerosi inquinanti ambientali che potrebbero essere parzialmente responsabili della tossicità fino ad ora imputata alle sole NP. Poiché le ricerche in tale campo sono ancora pionieristiche, il Progetto propone di valutare se il benzo(a)pirene, inserito nel Gruppo 1 (sostanza cancerogena per l¿uomo) dalla IARC, partecipi alla tossicità ormai conclamata da parte delle due categorie di NP di origine naturale e antropica: i fullereni e il Black Carbon. Tale risultato sarà ottenuto testando la tossicità in saggi in vivo e in vitro in esperimenti con NP purificate e ¿drogando¿ standard di NP con benzo(a)pirene, oltre che con il solo contaminante. Ciò consentirà di valutare eventuali effetti additivi, sinergici o competitivi. L¿obiettivo principale del Progetto triennale proposto �? di valutare la tossicità delle NP dovuta sia alle loro particolari caratteristiche chimico-fisiche, sia alla presenza dei numerosi contaminanti ambientali che si legano alla loro struttura e che possono così essere più facilmente veicolati all¿interno delle matrici biologiche ed esplicare la loro azione tossica. In particolare, come molecola di riferimento, saggeremo come la presenza del benzo(a)pirene, contaminante tra i più presenti e pericolosi delle aree urbane, possa influenzare la tossicità intrinseca di alcune classi di NP. A nostra conoscenza, tale studio rappresenta una delle primissime ricerche in tale ambito e sarà raggiunta attraverso un approccio multidisciplinare basato sia sull¿applicazione di saggi in vivo e in vitro, sia sull¿impiego di metodologie analitiche all¿avanguardia. Impiegheremo due standard puri di fullerene e Black Carbon e tre differenti concentrazioni di benzo(a)pirene (B(a)P), su cui eseguiremo le seguenti prove in vivo e in vitro: 1) con soli standard puri delle due NP; 2) con le due NP ¿drogate¿ con le tre concentrazioni di B(a)P; 3) con le sole tre concentrazioni di B(a)P. Si prevede di utilizzare per le prove in vitro colture pure di cellule polmonari umane, mentre per quelle in vivo ci serviremo di del pesce teleosteo zebrafish (Danio rerio), un consolidato modello biologico. Si eseguiranno in totale 33 prove di esposizione. Tale disegno sperimentale permetterà la valutazione degli effetti tossici del solo B(a)P e delle NP, oltre a quelli determinati dall¿azione combinata dei due inquinanti. Per valutare gli effetti ci serviremo di una batteria di biomarkers (enzimatici, di cito- e geno-tossicità), dell¿approccio proteomico, dell¿analisi delle alterazioni nello sviluppo di zebrafish e dell¿analisi mediante microscopia avanzata. Tale approccio riuscirà a coprire gran parte delle competenze necessarie allo studio degli effetti delle NP, che richiedono la valutazione di numerosi end-point per rispondere alle diverse variabili che intervengono nei processi di assorbimento e nei meccanismi d¿azione tossicologici. Il disegno sperimentale ci consentirà di valutare non solo l¿effetto tossico di NP e B(a)P singolarmente e in miscela, ma di evidenziare anche il ruolo giocato dai due diversi tipi di NP testati. Inoltre, modificando opportunamente il tempo di esposizione, sia nelle prove in vivo sia in vitro, valuteremo anche l¿effetto del tempo di contatto con la matrice biologica, parametro fondamentale in tale tipo di ricerche. I risultati del nostro studio permetteranno parzialmente di colmare una lacuna nella conoscenza della pericolosità delle NP e le conseguenti pubblicazioni prodotte potrebbero rappresentare i benchmark da impiegare come riferimento per studi futuri, attualmente assolutamente deficitari.

Principal Investigators:
  • ANDREA PAOLO BINELLI loading
Financing institution:
FONDAZIONE CARIPLO
Type:
CAR_RIC - Bandi Fondazione Cariplo
Project leader:
UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI MILANO
Year:
2014
Duration:
36
Status:
Closed
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