Онлайн-«библиотека свойств» помогает создавать более безопасные наноматериалы

Исследователи разработали «библиотеку свойств», чтобы быстрее и с меньшими затратами оценивать воздействие наноматериалов на окружающую среду.

Хотя наноматериалы принесли пользу многим отраслям и произвели революцию в повседневной жизни, существуют опасения по поводу их потенциального негативного воздействия. Это включает токсические эффекты после накопления в различных органах и косвенные эффекты от транспортировки сопутствующих загрязнителей.

Проект NanoSolveIT, финансируемый программой H2020 Европейского союза, разрабатывает инновационный компьютерный Интегрированный подход к тестированию и оценке (IATA) для оценки безопасности наноматериалов для окружающей среды и здоровья.

За последние два года исследователи из Бирмингемского университета совместно с экспертами NovaMechanics (Никосия, Кипр) создали систему поддержки принятия решений в виде автономного открытого программного обеспечения и облачной платформы.

Команда разработала общедоступную облачную библиотеку, содержащую полную физико-химическую характеристику 69 наноматериалов, а также рассчитанные молекулярные дескрипторы для повышения ценности доступной информации. Подробности опубликованы в журнале NanoImpact.

Профессор Исельт Линч из Бирмингемского университета отметила, что «одним из ограничений для широкого применения компьютерных подходов является отсутствие больших, хорошо организованных наборов данных высокого качества или данных с адекватными метаданными, которые позволили бы обеспечить совместимость наборов данных и их объединение для создания более крупных наборов».

«Предоставление сообществу библиотеки рассчитанных и экспериментальных дескрипторов вместе с подробным описанием методов их расчёта — это ключевой первый шаг к заполнению этого пробела в данных».

Разработка облачной библиотеки наноматериалов стала пятым общедоступным веб-приложением, созданным в рамках проекта.

Антреас Афантитис из NovaMechanics отметил: «За последние два года этот проект уже представил очень впечатляющие результаты — более 30 публикаций, что делает NanoSolveIT одним из самых активных проектов в области безопасности наноматериалов и информатики».

Опасения по поводу наноматериалов также возникают из-за того, что оценка рисков отстаёт от разработки продуктов. Это связано в основном с тем, что современные подходы к оценке воздействия, опасности и риска являются дорогостоящими и трудоёмкими и часто включают тестирование на животных моделях. Проект NanoSolveIT стремится решить эти проблемы.

Новейшая разработка направлена на обогащение наших знаний о свойствах наноматериалов и связи между свойством и (цитотоксическим) эффектом. Расширенный набор данных содержит более 70 дескрипторов для каждого наноматериала.

Этот набор данных был использован для разработки компьютерного рабочего процесса, предсказывающего эффективный поверхностный заряд наноматериалов (дзета-потенциал) на основе набора дескрипторов. Это может помочь в проектировании и производстве более безопасных и функциональных наноматериалов.

Полученная прогнозная модель read-across стала общедоступной и бесплатной веб-службой через проект NanoCommons программы Horizon 2020 (H2020) и через облачную платформу H2020 NanoSolveIT, чтобы обеспечить доступность для сообщества и заинтересованных сторон.

Кроме того, полный набор данных, готовый для дальнейшего компьютерного моделирования, доступен через базу данных NanoPharos, поскольку консорциум проекта поддерживает принципы FAIR данных, обязуясь делать свои данные находимыми, доступными, интероперабельными и пригодными для повторного использования.