Новости химической науки > Иммунные клетки борются с нанотрубками

Исследователи из США сообщают, что углеродные нанотрубки могут разрушаться ферментом, содержащимся в иммунных клетках человека.

Результаты исследования позволяют предположить, что углеродные нанотрубки, находящие применение в самых разных областях – от использования в медицине до создания новых материалов, могут быть не столь опасными для организма человека, как предполагалось ранее.

Молекулярная модель фермента миелопероксидазы, «пожирающего» углеродную нанотрубку. (Рисунок из Nature Nanotech, 2010. DOI: 10.1038/nnano.2010.44)

Определение степени токсичности нанотрубок в настоящее время стало одним из главных вопросов, связанных с практической составляющей нанотехнологии, главным образом из-за того, что эти наноразмерные цилиндрики из углерода могут применяться при решении множества практических задач. В прежних исследованиях углеродные нанотрубки часто сравнивали с волокнами асбеста, и, практически также как волокна асбеста, длина нанотрубок слишком велика для того, чтобы их могли изолировать макрофаги, клетки иммунной системы, обычно поглощающие внедряющиеся в клетку патогены. В результате воздействия нанотрубок в организме могут развиваться воспалительные процессы, которые могут стать причиной заболеваний легких или даже развития опухоли.

В новой работе продемонстрировано, что фермент миелопероксидаза (myeloperoxidase), присутствующая в иммунных клетках человека – нейтрофилах (neutrophils) может разрушать нанотрубки и предотвращать развитие воспалительных процессов. В результате работы миелопероксидазы пероксид водорода способствует образованию гипохлорит-ионов и реакционноспособных радикалов, которые обычно взаимодействуют с болезнетворной бактерией. Новая работа показала, что гипохлорит в сочетании со свободными радикалами могут приводить к разрушению углеродных нанотрубок и высвобождению CO₂.

Возглавлявший исследование Валериан Каган (Valerian Kagan) из Университета Питтсбурга отмечает, что повышенная концентрация нейтрофилов характерна для зон протекания воспалительных процессов, поэтому становится реальной возможность того, что нейтрофилы могут переработать нанотрубки, попадающие в легкие. Продукты биологической деградации углеродных нанотрубок безопасны. Поэтому при малых концентрациях наноматериала в ткани обнаруженный механизм биологической защиты может оказаться весьма эффективным. Тем не менее, Каган заявляет, что в его группе изучено лишь взаимодействие отдельных клеток с нанотрубками, а также построена биологическая модель взаимодействия фермент-наноматериал; для того, чтобы выяснить, как эти процессы протекают непосредственно в организме, еще необходимы эксперименты на лабораторных животных.

Кристоф Козёл (Krzysztof Koziol), специалист по нанотрубкам из Университета Карнеги высоко оценивает работу коллег, замечая, что полученные результаты снова делают осязаемой перспективу применения углеродных нанотрубок в медицине для доставки терапевтических агентов, однако другие эксперты, подчеркивают, что, несмотря на интересные свойства миелопероксидазы еще необходимы детальное исследование процессов, протекающих при попадании нанотрубок в легкие, допуская возможность того, что при длительном воздействии нанотрубок организм просто может не успеть выработать достаточного количества нейтрофилов.

Источник: Nature Nanotech, 2010. DOI: 10.1038/nnano.2010.44

метки статьи: #биохимия, #бытовая химия, #кинетика и катализ, #медицинская химия, #молекулярная биология, #нанотехнологии