Открыт механизм разложения однослойных углеродных нанотрубок в живых организмах

Группа шведских и американских ученых впервые показала, что углеродные нанотрубки могут быть разрушены ферментом миелопероксидазой (МПО), найденным в белых клетках крови. Их исследование, опубликованное в Nature Nanotechnology, противоречит прежним представлениям о том, что углеродные нанотрубки не разрушаются ни в организме, ни в природе.

Ученые считают, что новое понимание того, как МПО превращает углеродные нанотрубки в воду и диоксид углерода, имеет большое значение для медицины.

«Предыдущие исследования показали, что углеродные нанотрубки могут быть использованы для введения лекарственных препаратов или других веществ в клетки человеческого организма», - говорит Бенгт Фадеэль (Bengt Fadeel), адъюнкт-профессор Каролинского института Шведского медицинского университета (Swedish medical university Karolinska Institutet). «Но проблема регуляции разрушения нанотрубок не решена, что может привести к нежелательному повреждению тканей и токсическому эффекту. Наше исследование демонстрирует, как их можно разложить на безвредные компоненты с помощью биологических механизмов».

Углеродные нанотрубки – материал, состоящий из одного слоя атомов углерода, свернутого в трубку, имеющую диаметр в несколько нанометров (1 нанометр = 1 миллиардная доля метра) и длину от 10 нанометров до нескольких микрометров. Углеродные нанотрубки легче и прочнее стали и имеют уникальную теплопроводность и электрические характеристики. Они производятся в промышленном масштабе, большей частью для технических целей, а также для некоторых потребительских товаров.

Углеродные нанотрубки считались биостабильными, то есть не разрушаемыми в тканях организма или в природе. Исследования, проведенные за последние годы, показали, что у лабораторных животных, подвергшихся воздействию нанотрубок, введенных через дыхательные пути или инъекционным способом в брюшную полость, развивалось тяжелое воспаление. Воспаление и изменение в тканях (фиброз), вызванные их воздействием, ведут к нарушению функции легких и, возможно, к раку. Например, 1-2 года назад тревожные сообщения других ученых привели к мнению, что углеродные нанотрубки очень похожи на волокна асбеста, которые также являются биоустойчивыми и могут вызвать рак легких (мезотелиому) у людей спустя значительный период времени после воздействия.

Таким образом, настоящее исследование представляет собой настоящий прорыв в нанотехнологии и нанотоксикологии, так как ясно демонстрирует, что эндогенный фермент МПО может разрушать углеродные нанотрубки. Этот фермент вырабатывается в определенных типах клеток белой крови (нейтрофилах), которые используют его для нейтрализации вредных бактерий. Теперь ученые обнаружили, что фермент работает и на углеродных нанотрубках, разлагая их на воду и диоксид углерода. Ученые также показали, что разрушенные миелопероксидазой нанотрубки больше не вызывают воспаления в организмах мышей.

«Это означает, что можно создать такие условия, при которых углеродные нанотрубки будут безвредны, например, в случае аварии на промышленном предприятии», - говорит доктор Фадеэль. «Но открытие имеет большое значение и для будущего использования углеродных нанотрубок в медицинских целях».

Источник: Нанотехнологии в медицине и биологии