Наночастицы гидроксида меди защищают от токсичных кислородных радикалов в сигаретном дыме
Химики из Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце разработали метод, снижающий токсическое действие коммерческих сигарет. Несмотря на то, что ВОЗ оценивает смертность от потребления табака в 6 миллионов человек в год, число курильщиков в мире растёт. Табачный дым содержит почти 12 000 различных компонентов, включая свободные кислородные радикалы (реактивные формы кислорода). С каждым затяжкой вдыхается более 10 квадриллионов (10^16) таких молекул.
Команда под руководством профессора Вольфганга Тремеля обнаружила способ значительно снизить уровень этих свободных радикалов и уменьшить токсичность дыма. Идея метода заимствована у природных ферментов, таких как супероксиддисмутаза (SOD), которая регулирует концентрацию радикалов в организме, используя металлы (медь-цинк, никель, железо, марганец) в качестве активных центров.
Имитация ферментов наночастицами
Исследователи Ка́рстен Коршельт и доктор Кармен Ме́тцгер изучили функционализированные аминокислотами наночастицы гидроксида меди (Cu(OH)2) в качестве синтетических аналогов медь-содержащей SOD. Они обнаружили, что частицы обладают более высокой каталитической активностью в разложении кислородных радикалов, чем сам фермент.
«В принципе, это не так удивительно, поскольку все атомы меди на поверхности частицы могут оказывать каталитический эффект, в то время как у фермента только один активный центр», — пояснил профессор Тремель.
В отличие от природных ферментов, функционализированные наночастицы гидроксида меди очень стабильны и дёшевы в производстве.
Применение в сигаретных фильтрах
Учёные сотрудничают с группой профессора Ю́ргена Бри́гера из Университетского медицинского центра Майнца, чтобы интегрировать наночастицы в сигаретные фильтры. Цитотоксические тесты показали, что экстракты сигаретного дыма после прохождения через фильтры с наночастицами в исследованных концентрациях больше не оказывают токсического действия на человеческие клетки. В контрольных образцах с обычными фильтрами токсичность сохранялась.
«Это демонстрирует положительный эффект частиц при использовании в сигаретных фильтрах и их стабильность в процессе курения», — подчеркнул Карстен Коршельт.
Исследование подтвердило, что имитация природных защитных механизмов с помощью наночастиц возможна и позволяет снизить токсические эффекты различных видов дыма. Отчёт о работе опубликован в научном журнале Nanoscale.