Lungerne kan lide, når visse elementer bliver nano

(Phys.org) – Nanopartikler bruges i alle slags applikationer – elektronik, medicin, kosmetik, selv miljøoprydning. Mere end 2, 800 kommercielt tilgængelige applikationer er nu baseret på nanopartikler, og i 2017, feltet forventes at indbringe næsten 50 milliarder dollars på verdensplan.

Men denne tilstrømning af nanoteknologi er ikke uden risici, siger forskere ved Missouri University of Science and Technology.

"Der er et presserende behov for at undersøge den potentielle indvirkning af nanopartikler på sundhed og miljø, " siger Yue-Wern Huang, professor i biologiske videnskaber ved Missouri S&T.

Huang og hans kolleger har systematisk studeret virkningerne af overgangsmetaloxidnanopartikler på menneskelige lungeceller. Disse nanopartikler bruges i vid udstrækning i optiske og optageapparater, vandrensningssystemer, kosmetik og hudplejeprodukter, og målrettet medicinlevering, blandt andre applikationer.

"I deres typiske grove pulverform, toksiciteten af ​​disse stoffer er ikke dramatisk, " siger Huang. "Men som nanopartikler med diametre på kun 16-80 nanometer, situationen ændrer sig markant."

Forskerne udsatte både raske og kræftsyge menneskelige lungeceller for nanopartikler sammensat af titanium, krom, mangan, jern, nikkel, kobber- og zinkforbindelser - overgangsmetaloxider, der er på fjerde række i det periodiske system. Forskerne opdagede, at nanopartiklernes toksicitet over for cellerne, eller cytotoksicitet, steg efterhånden som de bevægede sig lige på det periodiske system.

"Omkring 80 procent af cellerne døde i nærvær af nanopartikler af kobberoxid og zinkoxid, " siger Huang. "Disse nanopartikler trængte ind i cellerne og ødelagde deres membraner. De toksiske virkninger er relateret til nanopartiklernes elektriske ladning på overfladen og tilgængelige dockingsteder."

Huang siger, at visse nanopartikler frigav metalioner - kaldet ionopløsning - som også spillede en væsentlig rolle i celledød.

Huang arbejder nu på ny forskning, der kan hjælpe med at reducere nanopartiklernes toksicitet og kaste lys over, hvordan nanopartikler interagerer med celler.

"Vi belægger giftige zinkoxidnanopartikler med ikke-toksiske nanopartikler for at se, om zinkoxidets toksicitet kan reduceres, " siger Huang. "Vi håber, at dette kan mindske toksiciteten uden at kompromittere zinkoxids tilsigtede anvendelser. Vi er også ved at undersøge, om nanopartikler hæmmer celledeling og påvirker cellecyklus."