Een team van Zweedse en Amerikaanse wetenschappers heeft voor het eerst aangetoond dat koolstofnanobuisjes kunnen worden afgebroken door een enzym - myeloperoxidase (MPO) - dat wordt aangetroffen in witte bloedcellen. Hun ontdekkingen worden gepresenteerd in Natuur Nanotechnologie en tegenspreken wat eerder werd geloofd, dat koolstofnanobuisjes niet in het lichaam of in de natuur worden afgebroken. De wetenschappers hopen dat dit nieuwe begrip van hoe MPO koolstofnanobuisjes omzet in water en koolstofdioxide van betekenis kan zijn voor de geneeskunde.

"Eerdere studies hebben aangetoond dat koolstofnanobuisjes kunnen worden gebruikt voor het inbrengen van medicijnen of andere stoffen in menselijke cellen, " zegt Bengt Fadeel, universitair hoofddocent aan de Zweedse medische universiteit Karolinska Institutet. "Het probleem was dat we niet wisten hoe we de afbraak van de nanobuisjes moesten beheersen, wat ongewenste toxiciteit en weefselbeschadiging kan veroorzaken. Onze studie laat nu zien hoe ze biologisch kunnen worden afgebroken tot onschadelijke componenten."

Koolstofnanobuizen zijn een materiaal dat bestaat uit een enkele laag koolstofatomen die in een buis is gerold met een diameter van slechts enkele nanometers (1 nanometer =1 miljardste van een meter) en een lengte die kan variëren van tientallen nanometers tot enkele micrometers . Koolstof nanobuisjes zijn lichter en sterker dan staal, en hebben uitzonderlijke warmtegeleidende en elektrische eigenschappen. Ze worden op industriële schaal vervaardigd, voornamelijk voor technische doeleinden, maar ook voor sommige consumentenproducten.

Koolstofnanobuisjes werden ooit als biopersistent beschouwd omdat ze niet afbraken in lichaamsweefsel of in de natuur. In recente jaren, onderzoek heeft aangetoond dat proefdieren die worden blootgesteld aan koolstofnanobuisjes via inademing of injectie in de buikholte ernstige ontstekingen ontwikkelen. Dit en de weefselveranderingen (fibrose) die blootstelling veroorzaakt, leiden tot een verminderde longfunctie en misschien zelfs tot kanker. Bijvoorbeeld, een jaar of twee geleden, alarmerende rapporten van andere wetenschappers suggereerden dat koolstofnanobuisjes erg lijken op asbestvezels, die zelf biopersistent zijn en longkanker (mesothelioom) bij mensen kunnen veroorzaken geruime tijd na blootstelling.

Deze huidige studie betekent dus een doorbraak in nanotechnologie en nanotoxicologie, omdat het duidelijk aantoont dat endogeen MPO koolstofnanobuisjes kan afbreken. Dit enzym komt tot expressie in bepaalde soorten witte bloedcellen (neutrofielen), die het gebruiken om schadelijke bacteriën te neutraliseren. Nutsvoorzieningen, echter, hebben de onderzoekers ontdekt dat het enzym ook werkt op koolstofnanobuisjes, breken ze af in water en koolstofdioxide. De onderzoekers toonden ook aan dat koolstofnanobuisjes die door MPO zijn afgebroken, bij muizen geen ontstekingen meer veroorzaken.

"Dit betekent dat er misschien een manier is om koolstofnanobuisjes onschadelijk te maken, bijvoorbeeld bij een ongeval in een productie-installatie, ", zegt Dr. Fadeel. "Maar de bevindingen zijn ook relevant voor het toekomstige gebruik van koolstofnanobuisjes voor medische doeleinden."