Что будет, если вдохнуть наночастицы?

Исследователи из США впервые показали, как размеры и свойства поверхности наночастиц, попадающих в организм через органы дыхания, влияют на особенности их перемещения по организму. Результаты исследования могут оказаться полезными как для разработки санитарных норм по работе с наночастицами, так и для разработки новых лекарственных препаратов.

Акира Цуда (Akira Tsuda) из Гарвардской Школы общественного здоровья решил изучить, какое влияние наночастицы, попадающие в организм из-за загрязнения окружающей среды в результате процессов неполного сгорания топлива или промышленных выбросов, поглощаются организмом и/или выводятся из него. Объединившись с группой Джона Франгиони (John Frangioni) Цуда изучил, каким образом такие наночастицы путешествуют по организму.

Исследователи изучили поведение различных флуоресцирующих наночастиц, отличавшихся друг от друга по размеру и составу. Эти частицы вводили в легкие крыс и с помощью проводившейся в режиме реального времени флуоресцентной спектроскопии наблюдали, как частицы поглощаются организмом, мигрируют по органам грызунов, и сколько таких частиц выводится из организма через час после того, как их ввели в организм.

Было обнаружено, что большая часть наночастиц остается в легких, однако, если диаметр наночастиц менее 34 нанометров, они могут мигрировать в лимфатические узлы. Скорость такого перемещения зависит от их размера, наночастицы большего размера мигрируют медленнее, на скорость перемещения наночастиц также оказывает влияние характеристика их поверхности. Наночастицы с цвиттер-ионной, анионной и полярной поверхностью мигрировали в лимфатические узлы, в то время как наночастицы с катионной поверхностью оставались в пульмональных клетках. Наночастицы с цвиттерионной поверхностью, размер которых, к тому же, был меньше шести нанометров, быстро перемещались в кровеносную систему, после чего выводились из организма через почки.

Рис. 1. Степень и способ очистки легких от наночастиц, попавших в органы дыхания, зависит от размера и характеристик поверхности нанообъектов. (Рисунок из Nature Biotechnology, 2010, DOI: 10.1038/nbt.1696).

Франгиони и Цуда полагают, что результаты их работы могут оказаться полезными сразу для нескольких областей. Франгиони считает, что полученные данные могут быть использованы фармацевтическими компаниями для увеличения эффективности своих продуктов – для этого можно просто модифицировать свойства наночастиц, чтобы «направить» их по верному маршруту в организм.

Цуда, в свою очередь, надеется, что результаты мониторинга могут пригодятся для мониторинга состояния окружающей среды и юридического оформления норм, связанных с применением наночастиц и их промышленными выбросами, хотя Кен Дональдсон (Ken Donaldson), специалист по заболеваниям легких, вызванных наночастицами, из университета Эдинбурга, не разделяет ожиданий коллеги. Дональдсон, в свою очередь, полагает, что наночастицы сажи (сажа также являлась объектом исследования специалистов из Массачусетса) могут слипаться, образуя более крупные по размеру агрегаты, поэтому обнаруженная зависимость особенности перемещения наночастиц по организму может оказаться не столько полезной для экологов, сколько для фармацевтов.

По материалам:

Источник(и):

1. chemport.ru