Met deeltjes die 1/100 zijn, 000 de breedte van een mensenhaar om medicijnen aan cellen te leveren of planten te helpen bij het bestrijden van ongedierte klinkt misschien als iets uit een sciencefictionfilm, maar deze scenario's kunnen in de nabije toekomst veel voorkomen.

Koolstof nanobuisjes, cilindrische koolstofmoleculen met een diameter van ongeveer 1 nanometer, hebben veel potentiële toepassingen op verschillende gebieden, zoals biomedische technologie en medische chemie. eiwitten, nucleïnezuren, en medicijnen kunnen aan deze nanobuisjes worden gehecht en aan cellen en organen worden afgeleverd. Koolstofnanobuisjes kunnen worden gebruikt om virussen en andere ziekteverwekkers te herkennen en te bestrijden. Echter, resultaten van dierstudies hebben ook aanleiding gegeven tot bezorgdheid over de mogelijke toxiciteit van nanodeeltjes.

Recent onderzoek door een team van onderzoekers uit China, geleid door Dr. Nan Yao, onderzocht de effecten van nanodeeltjes op plantencellen. De bevindingen van Dr. Yao en zijn collega's zijn gepubliceerd in het oktobernummer van de American Journal of Botany .

Dr. Yao en zijn team van onderzoekers isoleerden cellen uit rijst en uit de modelplantensoort Arabidopsis. De onderzoekers behandelden deze cellen met koolstofnanobuisjes, en vervolgens de cellen beoordeeld op levensvatbaarheid, schade aan DNA, en de aanwezigheid van reactieve zuurstofsoorten.

De onderzoekers vonden een toename van de niveaus van de reactieve zuurstofsoort waterstofperoxide. Reactieve zuurstofsoorten veroorzaken oxidatieve stress voor cellen, en deze stress kan leiden tot geprogrammeerde celdood. Dr. Yao en zijn collega's ontdekten dat het effect van koolstofnanobuisjes op cellen dosisafhankelijk was - hoe groter de dosis, hoe groter de kans op celdood. In tegenstelling tot, cellen die werden blootgesteld aan koolstofdeeltjes die geen nanobuisjes waren, hadden geen nadelige gevolgen, wat aantoont dat de grootte van de nanobuisjes een factor is in hun toxiciteit.

"Nanotechnologie heeft een groot aantal potentiële toepassingen in de landbouwindustrie, echter, de impact van nanodeeltjes is zelden onderzocht in planten, "Zei Dr. Yao. "We ontdekten dat nanomaterialen geprogrammeerde celdood in plantencellen konden induceren."

Ondanks de waarnemingen van de wetenschappers dat koolstofnanobuisjes toxische effecten hadden op plantencellen, het gebruik van nanotechnologie in de landbouw is nog steeds veelbelovend. De wetenschappers observeerden geprogrammeerde celdood alleen als een tijdelijke reactie na de injectie van de nanobuisjes en zagen anderhalve dag na de nanobuisbehandelingen geen verdere veranderingen. Ook, de onderzoekers observeerden de dood niet op weefselniveau, wat aangeeft dat het injecteren van cellen met koolstofnanobuisjes slechts beperkt letsel veroorzaakte.

"De huidige studie heeft aangetoond dat bepaalde koolstofnanodeeltjes niet 100% veilig zijn en bijwerkingen hebben op planten, wat suggereert dat potentiële risico's van nanotoxiciteit voor planten moeten worden beoordeeld, " verklaarde Dr. Yao. In de toekomst, Dr. Yao en collega's zijn geïnteresseerd in het onderzoeken of andere soorten nanodeeltjes ook toxische effecten kunnen hebben op plantencellen. "We willen een voorspellend toxicologisch model maken om nanodeeltjes te volgen."

Pas als wetenschappers de risico's van nanodeeltjes kritisch hebben onderzocht, kunnen ze profiteren van de enorme potentiële voordelen van deze nieuwe technologie.