Undersøgelse af lungeceller tyder på, at nanorør er almindelige forurenende stoffer

Biler ser ud til at producere kulstof nanorør, og nogle af beviserne er fundet i menneskelige lunger.

Rice University-forskere, der arbejder sammen med kolleger i Frankrig, har opdaget tilstedeværelsen af ​​menneskeskabte kulstof-nanorør i celler udvundet fra luftvejene hos parisiske børn under rutinemæssig behandling for astma. Yderligere undersøgelser fandt lignende nanorør i prøver fra udstødningsrørene fra Paris-køretøjer og i støv samlet fra forskellige steder rundt omkring i byen.

Forskerne rapporterede i tidsskriftet EBioMedicine denne måned, at disse prøver stemmer overens med det, der er fundet andre steder, inklusive Rice's hjemby Houston, i edderkoppespind i Indien og i iskerner.

Forskningen tilskriver på ingen måde børnenes forhold til nanorørene, sagde Rice -kemiker Lon Wilson, en tilsvarende forfatter til det nye papir. Men nanorørenes tilsyneladende allestedsnærværende bør være fokus for yderligere undersøgelser, han sagde.

"Vi ved, at kulstofnanopartikler findes i naturen, " sagde Wilson, bemærker, at runde fullerenmolekyler som dem, der blev opdaget ved Rice, almindeligvis produceres af vulkaner, skovbrande og anden forbrænding af kulstofmaterialer. "Alt hvad du behøver er en lille katalyse for at lave kulstof nanorør i stedet for fullerener."

En bils katalysator, som gør giftig kulilte til sikrere emissioner, har i det mindste en forbigående lighed med det ris-opfundne højtryks-kulilte, eller HiPco, proces til fremstilling af kulstof nanorør, han sagde. "Så det er ikke en stor overraskelse, når du tænker over det, " sagde Wilson.

Holdet ledet af Wilson, Fathi Moussa fra Paris-Saclay University og hovedforfatter Jelena Kolosnjaj-Tabi, en kandidatstuderende ved Paris-Saclay, analyseret partikler fundet i de alveolære makrofagceller (også kendt som støvceller), der hjælper med at forhindre fremmede materialer som partikler og bakterier i at trænge ind i lungerne.

Forskerne skrev, at deres resultater "antyder, at mennesker rutinemæssigt bliver udsat" for kulstof nanorør. De foreslog også, at tidligere undersøgelser, der forbinder kulstofindholdet i luftvejsmakrofager og faldet i lungefunktionen, bør genovervejes i lyset af de nye resultater. Moussa bekræftede, at hans laboratorium fortsat vil undersøge virkningen af ​​menneskeskabte nanorør på sundheden.

Cellerne blev taget fra 69 tilfældigt udvalgte astmapatienter i alderen 2 til 17, som gennemgik rutinemæssige fiberoptiske bronkoskopier som en del af deres behandling. Af etiske grunde, ingen celler fra raske patienter blev analyseret, men fordi der blev fundet nanorør i alle prøverne, undersøgelsen fik forskerne til at konkludere, at kulstof nanorør sandsynligvis findes i alle.

Undersøgelsen bemærker, men drager ikke endegyldige konklusioner om det kontroversielle forslag om, at carbon nanorørfibre kan virke som asbest, et bevist kræftfremkaldende stof. Men forfatterne mindede om, at "lange kulstofnanorør og store aggregater af korte kan fremkalde en granulomatøs (inflammation) reaktion."

Undersøgelsen besvarer delvist spørgsmålet om, hvad der udgør det sorte materiale inde i alveolære makrofager, undersøgelsens oprindelige fokus. Forskerne fandt enkeltvæggede og flervæggede kulstofnanorør og amorft kulstof blandt cellerne, samt i prøver svabet fra udstødningsrørene på biler i Paris og støv fra forskellige bygninger i og omkring byen.

"Koncentrationen af ​​nanorør er så lav i disse prøver, at det er svært at tro, at de ville forårsage astma, men man ved aldrig, " sagde Wilson. "Det, der overraskede mig mest, var, at kulstofnanorør var hovedbestanddelen af ​​den kulstofholdige forurening, vi fandt i prøverne."

Nanorøraggregaterne i cellerne varierede i størrelse fra 10 til 60 nanometer i diameter og op til flere hundrede nanometer i længden, lille nok til, at optiske mikroskoper ikke ville have været i stand til at identificere dem i prøver fra tidligere patienter. Den nye undersøgelse brugte mere sofistikerede værktøjer, inklusive højopløsningstransmissionselektronmikroskopi, røntgenspektroskopi, Raman-spektroskopi og nær-infrarød fluorescensmikroskopi for endeligt at identificere dem i cellerne og i miljøprøverne.

"Vi indsamlede prøver fra udstødningsrørene fra biler i Paris såvel som fra travle og ikke-travlte vejkryds der og fandt den samme type strukturer som i de menneskelige prøver, " sagde Wilson.

"Det er lidt ironisk. I vores laboratorium, arbejde med kulstof nanorør, vi bærer ansigtsmasker for at forhindre præcis det, vi ser i disse prøver, alligevel har alle, der går rundt derude i verden, sandsynligvis mindst en lille koncentration af kulstofnanorør i deres lunger, " han sagde.

Forskerne foreslog også, at de store overfladearealer af nanorør og deres evne til at klæbe til stoffer kan gøre dem til effektive bærere for andre forurenende stoffer.

Undersøgelsen fulgte en udgivet af Rice og Baylor College of Medicine tidligere på måneden med det samme mål at analysere det sorte stof, der findes i lungerne hos rygere, der døde af emfysem. Denne undersøgelse fandt kulsorte nanopartikler, der var produktet af den ufuldstændige forbrænding af organisk materiale som tobak.