Enzym zawarty w białych krwinkach rozkłada węglowe nanorurki
W ramach badań finansowanych ze środków UE naukowcy z Irlandii, Szwecji i Stanów Zjednoczonych dowiedli, że enzym zawarty w białych krwinkach może rozkładać niezwykle wytrzymałe nanorurki węglowe. Odkrycie opublikowane w czasopiśmie Nature Nanotechnology daje nadzieję na bezpieczne wykorzystanie tego nowego materiału w medycynie i przemyśle. Jest to wynik projektu NANOMMUNE (Kompleksowa analiza negatywnego wpływu zmodyfikowanych nanomateriałów na układ odpornościowy), który otrzymał dofinansowanie w kwocie 3,36 mln EUR z tematu "Nanonauki, nanotechnologie, materiały i nowe technologie produkcyjne" (NMP) Siódmego Programu Ramowego (7PR). Nanorurki węglowe to poddane modyfikacjom cylindryczne cząsteczki węgla, które są lżejsze i wytrzymalsze od stali oraz charakteryzują się wyjątkowymi właściwościami elektrycznymi. Są wykorzystywane w różnych dziedzinach przemysłu, na przykład do produkcji krzemowych układów scalonych oraz urządzeń elektronicznych i przyborów sportowych. Nanorurki węglowe są produkowane w dużych ilościach, co wpływa na higienę pracy. Struktury te są także wykorzystywane przy opracowywaniu nowych leków oraz wdrażaniu innych rozwiązań z zakresu medycyny. Badania skoncentrowały się na oddziaływaniu nanorurek na żywe organizmy. W ramach projektu NANOMMUNE naukowcy starają się uzyskać wiedzę na temat potencjalnie negatywnego wpływu zmodyfikowanych nanomateriałów na układ odpornościowy człowieka. "Poprzednie badania wykazały, że nanorurki węglowe mogą zostać wykorzystane do wprowadzenia leków lub innych substancji do komórek ludzkich" - wyjaśnia dr Bengt Fidel z Instytutu Medycyny Środowiskowej ze Szwedzkiego Instytutu Karolinska. "Problemem był brak wiedzy na temat sposobów sterowania procesem rozkładu nanorurek, który może mieć toksyczny wpływ na tkanki oraz powodować ich uszkodzenia. Badanie pokazuje sposób rozkładu biologicznego rurek na nieszkodliwe elementy." Ostatnie eksperymenty przeprowadzone na myszach pokazały, że u zwierząt poddanych wpływowi nanorurek węglowych za pomocą wdychania lub zastrzyku do jamy brzusznej nie zachodzi proces rozkładu materiału, co powoduje poważne stany zapalne oraz zmiany w tkankach, a to z kolei prowadzi do upośledzenia funkcjonowania płuc, a w niektórych przypadkach do nowotworu. Trwałość biologiczna tego zmodyfikowanego materiału jest podobna do trwałości azbestu, dlatego intensywnie poszukiwano sposobów neutralizacji jego toksyczności. Naukowcy zbadali wpływ zawartego w białych krwinkach (neutrofilach) enzymu o nazwie mieloperoksydaza (MPO) na nanorurki węglowe, zarówno metodą in vitro, jak i w organizmach myszy. Odkryto, że enzym rzeczywiście jest w stanie dokonać rozkładu nanorurek na węgiel i wodę. Po przeprowadzeniu procesu rozkładu ustał zapalny wpływ rurek na płuca myszy. "Oznacza to, że prawdopodobnie istnieje sposób neutralizacji szkodliwego wpływu nanorurek, na przykład w przypadku wypadku w fabryce" - mówi dr Fadeel. "Jednak odkrycia te przyczynią się także do zastosowania w przyszłości nanorurek węglowych w medycynie." Badacze wysunęli przypuszczenie, że stan zapalny płuc zaobserwowany u myszy poddanych wpływowi nanorurek węglowych może mieć związek z wysokim stężeniem, które przekroczyło możliwości biodegradacyjne systemu enzymatycznego neutrofili. Nowa wiedza w zakresie mediowanej przez hMPO biodegradacji tego obiecującego materiału wytyczy drogę biomedycznym zastosowaniom, takim jak transport leku w odpowiednich dawkach i stężeniach zapewniających szybszą degradację. Projekt NANOMMUNE był koordynowany przez dr Fadeela, a w jego ramach prowadziło prace 13 grup badawczych z Europy i Stanów Zjednoczonych.
Kraje
Irlandia, Szwecja
