: Фуллерены, нанотрубки, городская пыль и здоровье человека

Углеродные каркасные структуры - это большие (а иногда и гигантские!) молекулы, состоящие исключительно из атомов углерода. Можно даже говорить, что углеродные каркасные структуры – это новая аллотропная форма углерода (в дополнение к давно известным алмазу и графиту). Главная особенность этих молекул – это их каркасная форма: они выглядят как замкнутые, пустые внутри "оболочки". Самая знаменитая из углеродных каркасных структур – фуллерен C60. В конце 80-х – начале 90-х годов, после того как была разработана методика получения фуллеренов в макроскопических количествах, было обнаружено множество других, как более легких, так и более тяжелых фуллеренов (некоторые из них показаны на рис.1).



Однако разнообразие углеродных каркасных структур на этом не заканчивается. В 1991 году были обнаружены длинные, цилиндрические углеродные образования, получившие названия нанотрубок (рис.2).



Медицинские доказательства влияния твердых пылевых частиц и PM10 на здоровье человека были получены в многочисленных эпидемиологических исследований. Экспонирование к таким частицам увеличивало риск сердечно-сосудистых и ряда других заболеваний. Но до сих пор механизмы такого негативного эффекта недостаточно ясны.

Исследователи из США в лабораторных экспериментах изучили влияние различных форм углеродных наночастиц на тромбоциты человека. Была также использована модель тромбоза сонной артерии на анестезированных кроликах. Влияние наночастиц поллютантов – продуктов горения – или сконструированных наночастиц на процесс тромбообразования вызывает определенный интерес как один из механизмов негативного воздействия на организм человека.

Наночастицы столь малы, что измеряются миллиардными долями метра. Они легко проникают через легкие в кровь, где взаимодействуют с тромбоцитами, стремясь к агрегации друг с другом и повышая свертываемость крови. Было установлено, что некоторые углеродные наночастицы активируют человеческие тромбоциты и стимулируют их к образованию агрегатов. Кроме того, другие наночастицы вызывали закупорку сонной артерии в кроличьей модели.

Ученые сравнивали влияние твердых частиц типичных загрязнителей урбанизированных территорий, смешанных углеродных наночастиц, однослойных углеродных нанотрубок и многослойных углеродных нанотрубок на оседание тромбоцитов у людей и тромбообразование у кроликов.

Оказалось, что C60 – сферическая углеродная молекула, известная как фуллерен C60 («маркерный шар» – «bucky ball»), – исключение из правил. Она не оказывала никакого влияния на агрегацию тромбоцитов человека и вызывала незначительное воздействие на тромбогенез сонной артерии кролика.
В обоих экспериментах наибольшим негативным эффектом обладали смешанные углеродные наночастицы, провоцирующие максимальную агрегацию тромбоцитов и значительную закупорку сонной артерии у кроликов. Однослойные углеродные нанотрубки занимали второе место, многослойные нанотрубки – третье, типичные твердые частицы-загрязнители – четвертое место.

Эти четыре типа наночастиц были изучены также на предмет их способности активировать гликопротеиновый рецептор тромбоцитов, ответственный за их агрегацию. Оказалось, что каждому типу частиц был присущ свой молекулярный механизм активации рецептора. Так, «маркерные шары» не проявляли какого-либо негативного эффекта. Это придавало сферическим, менее адгезивным «маркерным шарам» преимущества в создании способа целенаправленной доставки лекарств. Они могут быть применены в различных наномедицинских целях.

Нанотрубки вели себя подобно молекулярным мостикам, включенным в тромбоциты. Воздействие смешанных углеродных нанотрубок и типичных пылевых частиц было связано с риском тромбообразования, помимо других рисков здоровью человека.

Это исследование не следует принимать как факт, направленный против нанотехнологии. Трудно переоценить значение возможностей этой удивительной технологии для трансформ-медицины. Но внедрение любой новой технологии непременно должно сопровождаться оценкой риска здоровью человека.

Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» http://www.cbio.ru/ по материалам Eurek AlertEurek Alert