Токсикологи Лос-Аламосской национальной лаборатории (Los Alamos National Laboratory) и междисциплинарная группа исследователей документально подтвердили потенциальный вред, наносимый живым клеткам фуллеренами – углеродными наноструктурами, имеющими форму футбольного мяча и состоящими из 60 атомов углерода.
Ученые однако отметили, что именно этот опасный эффект может превратиться в
надежду для пациентов с болезнями Альцгеймера, Паркинсона и даже раком.
Исследование ученых из Лос-Аламоса недавно опубликовано в Toxicology and Applied
Pharmacology и представляет собой первое такого рода наблюдение для сферических
фуллеренов, известных также как «бакиболлз» и получивших свое название от имени
покойного Бакминстера Фуллера (Buckminster Fuller), так как их форма напоминает
геодезические купола – популяризируемую им архитектурную концепцию.
Инженерные углеродные наночастицы, к которым относятся и фуллерены, находят все
большее применение. Ежегодно в мире производится от 4 до 5 тонн углеродных
наночастиц. Каждый фуллерен – клетка из атомов углерода размером с вирус. Они
имеют большой потенциал в области создания прочных и легких конструкций, а также
лекарственных препаратов и мельчайших механизмов для их доставки.
«Наноматериалы – это революция XXI века», - говорит токсиколог из Лос-Аламосской
национальной лаборатории Раши Иер (Rashi Iyer), руководитель проведенного
исследования и автор статьи. «Нам приходится жить с ними и применять их, в связи
с чем возникает вопрос: как мы можем извлечь максимальную пользу из их
использования и в то же время свести к минимуму их отрицательное влияние на нас
и окружающую среду?».
Иер и Юн Гао (Jun Gao), также из Лос-Аламосской национальной лаборатории,
подвергли культуру клеток кожи человека воздействию нескольких определенных
типов фуллеренов. Различия типов заключались в пространственной организации
коротких цепочек молекул, прикрепленных к основной структуре фуллерена. Одна из
разновидностей фуллеренов, называемая tris-конфигурацией, имела три молекулярных
веточки, находящихся на одной полусфере фуллерена. Другая разновидность –
hexa-конфигурация – имела шесть почти симметрично расположенных боковых
структур. Последним типом были простые фуллерены.
Ученые обнаружили, что клетки, подвергшиеся воздействию tris-конфигурации,
проявляли признаки преждевременного старения – что может быть описано как
состояние анабиоза. Другими словами, такие клетки не умирали, как нормальные, но
и не делились и не росли. Такая задержка естественного жизненного цикла клетки
после воздействия tris-конфигурацией фуллеренов может поставить под угрозу
нормальное развитие органа, приводя к болезням живого организма. В целом,
tris-конфигурация оказалась токсичной для клеток кожи человека.
Кроме того, клетки, подвергшиеся воздействию tris-конфигурации, показали
уникальный уровень молекулярного ответа, что означает, что tris-конфигурация
может препятствовать нормальному иммунному ответу, вызываемому вирусами. Сейчас
ученые проверяют, проявляют ли такие клетки повышенную восприимчивость к
вирусным инфекциям.
По иронии судьбы, это открытие может привести к новой стратегии лечения
нескольких серьезных заболеваний. Например, при болезнях Альцгеймера и
Паркинсона нервные клетки умирают или дегенерируют до нефункционального
состояния. Механизм, способный вызвать старение в определенных нервных клетках,
может задержать или остановить начало заболевания. Подобным же образом можно
бороться с такими заболеваниями как рак, распространяющимися благодаря
бесконтрольному размножению раковых клеток. Такая стратегия может остановить их
деление и предоставить врачам дополнительное время для уничтожения аномальных
клеток.
Так как наночастицы отличаются минимальными размерами, основной связанной с ними
опасностью считается их потенциальное вдыхание – по аналогии с воздействием
асбеста.
«Уже с токсикологической точки зрения это исследование является полезным, так
как оно показывает, что если у вас есть выбор – использовать tris- или
hexa-конфигурацию фуллеренов – hexa-конфигурация, вероятно, будет лучшим
выбором», - говорит Иер. «Такие исследования могут стать руководством к
разработке и проектированию новых материалов».
Все эти результаты явились следствием исследования, проводимого с целью изучения
взаимодействия фуллеренов и биологических мембран. Лос-Аламосская национальная
лаборатория приняла активное участие в инициировании программы, целью которой
являлось обеспечение безопасности ее работников, занимающихся разработкой высоко
функциональных и обладающих низким воздействием на биологические объекты
наноматериалов, имеющих значение для национальной безопасности.
Ученые Лос-Аламосской национальной лаборатории продолжат свои исследования
возможных последствий воздействия наноматериалов так же, как когда-то, на ранних
этапах истории лаборатории, Лос-Аламос стал мировым лидером в изучении эффектов
радиационного облучения. Сотрудники Лос-Аламоса, работающие с наноматериалами,
продолжат следование протоколам, обеспечивающим высочайшую степень защиты от их
потенциального воздействия.
Лос-Аламосское исследование по наноматериалам представляет собой поучительную
историю по их использованию, так же как и разработка основ защиты работающих с
ними сотрудников. В настоящее время для использования наноматериалов не
существует правил, принятых на федеральном уровне. Компании и частные лица
предоставляют информацию об их использовании на добровольной основе. Но так как
сфера применения наноматериалов все более расширяется, должно углубляться и
понимание их потенциальной опасности.
Если вы заметили орфографическую, стилистическую или другую ошибку на этой странице, просто выделите ошибку мышью и нажмите Ctrl+Enter. Выделенный текст будет немедленно отослан редактору
Хотите своевременно узнавать новости медицины и быть в курсе новых поступлений медицинской библиотеки? Подпишитесь на почтовые рассылки сервера Medlinks.ru