Immunceller afværger ikke altid carbon nano -invaders

Forskere ved University of Michigan har fundet beviser på, at nogle kulstofnanomaterialer kan trænge ind i immuncellemembraner, tilsyneladende uopdaget af cellens indbyggede mekanismer til at opsluge og bortskaffe fremmed materiale, og så flygte gennem en uidentificeret vej.

Forskerne fra School of Public Health og College of Engineering siger, at deres resultater af en mere passiv indtrængning af materialerne i celler er den første forskning, der viser, at den normale proces med endocytose-fagocytose ikke altid aktiveres, når celler konfronteres med små Carbon 60 (C60) molekyler.

Deres forskning er rapporteret i det aktuelle nummer af Nanoskala .

Nanomaterialer er små ophobninger af atomer, normalt måler fra 1-100 nanometer. Som reference, et menneskehår er omkring 75, 000 nanometer bred. Denne undersøgelse undersøgte nanomaterialer kendt som carbon fullerener, i dette tilfælde C60, som har en tydelig sfærisk form.

I løbet af det sidste årti, videnskabsmænd har fundet disse kulstofbaserede materialer nyttige i en række kommercielle produkter, herunder medicin, hospitalsudstyr, kosmetik, smøremidler, antimikrobielle midler og mere. Fullerener produceres også i naturen gennem begivenheder som vulkanudbrud og skovbrande.

Bekymringen er, at uanset hvor udsat, kommercielt eller naturligt, man ved kun lidt om, hvordan indånding af disse materialer påvirker sundheden.

"Det er fuldt ud muligt, at selv små mængder af nogle nanomaterialer kan forårsage ændret cellulær signalering, " sagde Martin Philbert, dekan og professor i toksikologi ved U-M School of Public Health.

Philbert sagde, at meget af den tidligere publicerede forskning bombarderede celler med store mængder partikelklynger, i modsætning til en normal miljøeksponering.

U-M-forskerne undersøgte forskellige mekanismer for celleindtrængning gennem en kombination af klassisk biologisk, biofysiske og nyere beregningsteknikker, ved hjælp af modeller udviklet af et team ledet af Angela Violi til at bestemme, hvordan C60-molekyler finder vej ind i levende immunceller hos mus.

De fandt ud af, at C60-partiklerne i lave koncentrationer trængte ind i membranen individuelt, uden at forstyrre cellens struktur nok til at udløse dens normale reaktion.

"Beregningsmodellering af C60, der interagerer med lipid-dobbeltlag, repræsentant for cellemembranen, viser, at partikler let diffunderer ind i biologiske membraner og finder en termodynamisk stabil ligevægt i en excentrisk position i dobbeltlaget, sagde Violi, U-M professor i maskinteknik, kemiteknik, biomedicinsk videnskab, og makromolekylær videnskab og teknik.

"Det overraskende bidrag fra passive former for cellulær adgang giver nye veje til toksikologisk forskning, da vi stadig ikke ved præcist, hvad der er mekanismerne, der forårsager denne krydsning."