Nanomateriali, ambiente e salute: ricerche dell’Università di Parma spiegano come i nanomateriali possono agire su animali e piante

Gruppo composito dei Dipartimenti di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale e di Medicina e Chirurgia, guidato dal professore emerito Nelson Marmiroli

PARMA – In che modo i nanomateriali agiscono su animali e piante? L’Università di Parma, e in particolare il gruppo guidato dal Professore emerito Nelson Marmiroli, sta contribuendo in modo significativo a dare risposte in quest’ambito di ricerca. Recentemente il gruppo ha pubblicato importanti lavori sulle riviste “ACS Nano”, edita da American Chemistry Society, e “Journal of Hazardous Materials”, edita da Elsevier.

I nanomateriali, materiali con dimensioni nell’ordine del nanometro, hanno assunto oggi notevole rilevanza, visto il loro impiego in moltissimi settori quali la medicina, la chimica, la cura della persona, l’elettronica, l’agricoltura. In tutti questi ambiti le norme connesse al loro impiego in Europa sono ancora da definire nel dettaglio, proprio perché sono necessari strumenti e metodi che ne chiariscano gli effetti a livello fisiologico e molecolare, con particolare riguardo alle informazioni attinenti alle implicazioni del loro utilizzo a livello cellulare e sub-cellulare. In specie per quanto riguarda cloroplasti e mitocondri, centro nevralgico della produzione energetica del metabolismo cellulare.

I lavori presentati dal gruppo di ricerca Unipr hanno illustrato alcuni aspetti relativi al modo in cui nanomateriali, una volta penetrati all’interno delle cellule animali e vegetali, possono condizionarne la funzionalità, interagendo con cloroplasti e mitocondri come principali target.

Questi lavori nascono dalla stretta collaborazione tra i ricercatori del Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale (Luca Pagano, Marta Marmiroli, Laura Paesano, Riccardo Rossi e Nelson Marmiroli) e del Dipartimento di Medicina e Chirurgia (Massimiliano Bianchi e Ovidio Bussolati) dell’Università di Parma,  insieme ad Andrea Zappettini e Marco Villani dell’istituto IMEM-CNR di Parma e a Jason C. White, Direttore del Centro di ricerca della Connecticut Agricultural Experiment Station di New Haven e docente alla University of Massachusetts.

L’articolo pubblicato su “ACS Nano”, intitolato Engineered nanomaterial exposure affects organelle genetic material replication in Arabidopsis thaliana, riporta come la replicazione di porzioni di DNA contenute in cloroplasti e mitocondri venga modificata in risposta alle condizioni di stress generate dall’esposizione a nanomateriali, allo scopo di rimodulare il livello di sopravvivenza dell’organismo. Queste evidenze si sommano a quelle recentemente ottenute dagli stessi ricercatori studiando il “destino” a cui i nanomateriali vanno incontro una volta penetrati all’interno delle cellule. Utilizzando metodi analitici basati sulla spettroscopia a raggi X, in collaborazione con i Sincrotroni di Trieste e Grenoble, è stato dimostrato come le nanoparticelle subiscano vere e proprie “biotrasformazioni” una volta all’interno dell’ambiente cellulare, senza tuttavia perdere completamente le loro proprietà. Questi risultati sono stati pubblicati sulle riviste “Environmental Science and Technologies”, edita da American Chemistry Society, ed “Environmental Science: Nano”, edita da Royal Society of Chemistry.

Le evidenze riportate dai ricercatori dell’Università di Parma hanno chiarito a livello fisiologico e molecolare come l’esposizione dei nanomateriali negli animali e nelle piante attivi meccanismi di risposta specifici per tali materiali. Queste evidenze hanno consentito di sviluppare metodi di monitoraggio dell’esposizione e degli effetti in organismi viventi, applicabili anche ai primi stadi di esposizione e funzionali alla valutazione del rischio ambientale connesso all’uso di nanomateriali.

Queste nuove evidenze si inseriscono in un panorama scientifico in cui la funzione di organelli quali cloroplasti e mitocondri diventa centrale nella comprensione dei meccanismi di risposta e adattamento agli stress abiotici, ma soprattutto nel corretto e sicuro utilizzo dei nanomateriali. Queste ricerche aggiungono, nel loro complesso, importanti tasselli necessari alla comprensione dei meccanismi vitali di animali e piante, mostrando come questi siano in grado di adattarsi alle mutate condizioni ambientali.