nanodeeltjes, extreem kleine deeltjes gemeten in miljardsten van een meter, komen steeds meer overal voor, en vooral in biomedische producten. Hun toxiciteit is in algemene termen onderzocht, maar nu heeft een team van Israëlische wetenschappers voor het eerst ontdekt dat blootstelling aan nanodeeltjes (NP's) van siliciumdioxide (SiO2) een belangrijke rol kunnen spelen bij de ontwikkeling van hart- en vaatziekten wanneer de NP weefsel- en cellulaire barrières passeren en ook hun weg vinden naar de circulatie systeem. Hun studie is gepubliceerd in het decembernummer van Environmental Toxicology.

Het onderzoeksteam bestond uit wetenschappers van de Technion Rappaport Faculteit Geneeskunde, Rambam Medisch Centrum, en het Centre of Excellence in Exposure Science and Environmental Health (TCEEH).

"Blootstelling aan het milieu aan nanodeeltjes wordt onvermijdelijk door de snelle uitbreiding van nanotechnologie, " zegt de hoofdauteur van de studie, Prof. Michael Aviram, van de Technion Faculteit Geneeskunde, "Deze blootstelling kan vooral chronisch zijn voor degenen die werkzaam zijn in onderzoekslaboratoria en in de hightechindustrie waar werknemers omgaan met, vervaardiging, nanodeeltjes gebruiken en verwijderen. Producten die op silica gebaseerde nanodeeltjes gebruiken voor biomedische toepassingen, zoals verschillende chips, aflevering en tracking van medicijnen of genen, in beeld brengen, ultrasone therapie, en diagnostiek, kan ook een verhoogd cardiovasculair risico voor consumenten opleveren."

In dit onderzoek, onderzoekers stelden gekweekte laboratoriummuiscellen die op de arteriële wandcellen leken bloot aan NP's van siliciumdioxide en onderzochten de effecten. SiO2 NP's zijn toxisch voor en hebben significante nadelige effecten op macrofagen. een type witte bloedcel die lipiden opneemt, leidend tot de ontwikkeling van atherosclerotische laesies en de daaruit voortvloeiende cardiovasculaire gebeurtenissen, zoals een hartaanval of beroerte. Ophoping van macrofagen in de slagaderwand onder atherogene omstandigheden zoals hoog cholesterol, triglyceriden, oxidatieve stress - worden omgezet in lipiden, of beladen "schuimcellen" die, beurtelings, de ontwikkeling van atherosclerose versnellen.

"Ophoping van macrofaagschuimcellen in de slagaderwand is een sleutelceltype in de ontwikkeling van atherosclerose, wat een ontstekingsziekte is", zegt co-auteur Dr. Lauren Petrick. "Het doel van onze studie was om meer inzicht te krijgen in het cardiovasculaire risico dat samenhangt met blootstelling aan siliciumdioxide nanodeeltjes en om de mechanismen te ontdekken achter de door Si02 geïnduceerde atherogene effecten op macrofagen. We wilden ook nanodeeltjes gebruiken als model voor blootstelling aan ultrafijne deeltjes (UFP) als risicofactoren voor hart- en vaatziekten."

Zowel NP's als UFP's kunnen worden ingeademd en negatieve biologische effecten veroorzaken. Echter, tot deze studie, hun effect op de ontwikkeling van atherosclerose is grotendeels onbekend. Hier, onderzoekers hebben voor het eerst ontdekt dat de toxiciteit van siliciumdioxide-nanodeeltjes een "aanzienlijk en substantieel effect heeft op de accumulatie van triglyceriden in de macrofagen, " bij alle geanalyseerde blootstellingsconcentraties, en dat ze ook "oxidatieve stress en toxiciteit verhogen."

Een recente update van de American Heart Association suggereerde ook dat "fijne deeltjes" in luchtvervuiling leiden tot een verhoogd risico op hart- en vaatziekten. Echter, er was meer onderzoek nodig om de rol van "ultrafijne deeltjes" (die veel kleiner zijn dan "fijne deeltjes") op de ontwikkeling van atherosclerose en cardiovasculair risico te onderzoeken.

"Het aantal op nano gebaseerde consumentenproducten is de afgelopen jaren duizendvoudig gestegen, met een geschatte wereldmarkt van $ 3 biljoen tegen het jaar 2020, " concluderen de onderzoekers. "Deze realiteit leidt tot verhoogde menselijke blootstelling en interactie van op silica gebaseerde nanodeeltjes met biologische systemen. Omdat ons onderzoek een duidelijk cardiovasculair gezondheidsrisico aantoont dat samenhangt met deze trend, er moeten maatregelen worden genomen om ervoor te zorgen dat potentiële gevaren voor de gezondheid en het milieu worden aangepakt terwijl de nanotechnologie wordt ontwikkeld.