Токсичность углеродных наноматериалов: новые данные

Три недавних исследования проливают свет на причины токсичности некоторых углеродных наноматериалов, перспективных для доставки лекарств и визуализации.

Форма и структура определяют токсичность

Исследователи из École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Nano Letters) изучали влияние формы, размера и поверхностных свойств на токсичность для клеток рака легких человека. Они тестировали:

• Многостенные углеродные нанотрубки
• Углеродные нановолокна
• Углеродные наночастицы

Результаты:

• Токсичность наблюдалась уже через 24 часа для всех материалов во всех клеточных линиях.
• Нанотрубки оказались наименее токсичными.
• Наночастицы были наиболее токсичными.

Учёные предполагают, что высокая токсичность наночастиц связана с большим количеством "висячих связей" (dangling bonds) — реакционноспособных атомов углерода, не связанных с тремя другими атомами, которые могут взаимодействовать с биомолекулами.

Функционализация снижает токсичность

Совместное исследование CNRS (Франция) и Университета Триеста (Италия) (Nano Letters) показало, что функционализированные нанотрубки (с модифицированной поверхностью для прикрепления молекул и растворимости в воде) не токсичны для трёх основных классов иммунных клеток.

Ключевые выводы:

• Клетки легко поглощали нанотрубки.

• Признаков токсичности не обнаружено.

• Функциональная активность иммунных клеток не нарушалась.

• Результаты подтверждают, что водорастворимые углеродные нанотрубки обладают ограниченной токсичностью или нетоксичны для многих типов клеток.

Локализация фуллеренов в клетке

Учёные из Кембриджского университета (Великобритания) с помощью электронной микроскопии высокой чёткости проследили за перемещением фуллеренов C₆₀ (бакиболов) в клетках.

Обнаружено накопление C₆₀ в:

• Внутриклеточных лизосомах
• Вдоль клеточной мембраны
• Вдоль ядерной мембраны
• Внутри ядра клетки

Накопление наночастиц в ядре стало неожиданностью и, по мнению исследователей, потенциально может приводить к повреждению ДНК.

Источники:

• "Cellular toxicity of carbon-based nanomaterials." Nano Letters. (PubMed)
• "Uptake of C(60) by human monocyte macrophages, its localization and implications for toxicity: studied by high resolution electron microscopy and electron tomography." (PubMed)
• "Functionalized carbon nanotubes are non-cytotoxic and preserve the functionality of primary immune cells." Nano Letters.

Источник: National Cancer Institute