Воздействие углеродных нанотрубок на клетки организма

Ученым уже давно известно, что одноразмерные наноструктуры (золотые нанонити, нанотрубки, асбестовые волокна и т. д.) могут токсически воздействовать на клетки организма. Это связано с тем, что клетки не полностью способны поглощать очень длинные наночастицы.

Некоторые разновидности клеток имеют специфические рецепторы, которые помогают им распознать частицы для фагоцитирования. В организме человека для этого существуют макрофаги — особые фагоцитирующие клетки. Подобные рецепторы есть и у других клеток. Например, в таких органах, как печень, легкие и т. д. Попавшие в организм чужеродные частицы (размером 50-100 нм.) фагоцитируются клетками человека. Частицы при этом обволакиваются мембраной, образуя эндосомы — мембранные пузырьки.  Постепенно созревая, эндосомы превращаются в лизосомы. Они представляют собой мембранные пузырьки с разрушающими ферментами внутри. Поглощенная частица разрушается ферментами, но клетка остается неповрежденной.

Если происходит неполный фагоцитоз, то подобный процесс нарушается. Во время формирования эндосомы на поглощенном конце нанотрубки уже начинается формироваться лизосома. При этом накапливаются соответствующие ферменты, которые, в итоге, выделяются из клетки наружу. Это провоцирует воспалительные процессы в тканях.

По какой причине клетки фагоцитируют те элементы, с которыми они не могут справиться?

На этот вопрос ответили ученые из США. Они исследовали углеродные нанотрубки. Как известно, они представляют собой цилиндрические продолговатые полые структуры. Проще всего такую трубку можно представить в виде полоски графитовой плоскости, которая свернута в цилиндр. Однако это только образное представление. На самом деле, получить и свернуть в трубку не представляется возможным. Способы получения углеродных нанотрубок — это объемная и сложная техническая работа.

Проведенные опыты на мышах показали, что углеродные нанотрубки входят в клетку почти под прямым углом. А если трубки нанесены на плоскость мембраны длинной стороной, то они стремятся занять перпендикулярное положение. Американские ученые предположили, что эта особенность связана с минимизацией энергии упругой деформации мембраны.

Это предположение было проверено методом компьютерной симуляции (молекулярной динамики). Это объясняет, почему клетки пытаются решить непосильную задачу. Ведь с торца нанотрубка выглядит так же, как и более короткая частица. Таким образом, клетки просто не распознают, за что они берутся.

© 2010 Nanotehnology.biz.