Нерегулируемые наночастицы из дизельных двигателей подавляют функцию лёгких

Дизельные двигатели выбрасывают в воздух бесчисленные углеродные наночастицы, которые проходят сквозь государственные нормативы и автомобильные фильтры. Новое моделирование Мичиганского университета показывает, что эти наночастицы могут задерживаться в лёгких и подавлять функцию жидкости, облегчающей дыхание.

Лёгочный сурфактант — это жидкость, содержащая белковые и липидные молекулы. Она снижает поверхностное натяжение в лёгких, предотвращает их коллапс и помогает транспортировать инородные частицы для последующего выведения.

Однако вдыхаемые углеродные наночастицы ведут себя иначе, чем большинство инородных частиц. Компьютерное моделирование показало, что они не выводятся, а захватываются сурфактантом, запутываясь среди жирных липидных молекул, чьи хвосты оборачиваются вокруг наночастиц и проникают в их центральные полости.

«Присутствие наночастицы может препятствовать функции лёгочного сурфактанта, влияя на взаимодействие между липидами и пептидами», — заявила Анджела Виоли, доцент инженерного колледжа UM.

Это первое исследование, демонстрирующее, как наночастицы задерживаются в лёгких и влияют на поведение сурфактанта. Другие исследования показывают, что накопление наночастиц может приводить к воспалению, свёртыванию крови и изменениям дыхания и сердечного ритма.

«Растёт количество свидетельств того, что очень мелкие частицы оказывают большее негативное влияние на здоровье, чем крупные», — отметила Виоли.

Проблема регулирования: Текущие нормы выбросов в США и ЕС регулируют частицы размером 2.5 микрона и более, что на три порядка величины больше, чем изучаемые наночастицы. Углеродные наночастицы составляют лишь 0.1–1.5% от общей массы выбросов дизельных двигателей, но по количеству частиц — от 35% до 97% выбросов, в зависимости от трафика.

Перспективы модели: Созданная компьютерная модель может прогнозировать, как горят различные материалы, какие наночастицы образуются, их форму и потенциальное влияние на лёгкие. Этот инструмент может быть полезен для прогнозирования выбросов биотоплива и инженерии более чистых видов топлива.

Исследование «Molecular Dynamics Simulation Study of a Pulmonary Surfactant Film Interacting with a Carbonaceous Nanoparticle» будет опубликовано 15 октября в Biophysical Journal.