Auto's lijken koolstofnanobuizen te produceren, en een deel van het bewijs is gevonden in menselijke longen.

Wetenschappers van Rice University die met collega's in Frankrijk werken, hebben de aanwezigheid van kunstmatige koolstofnanobuisjes ontdekt in cellen die zijn geëxtraheerd uit de luchtwegen van Parijse kinderen die routinematig worden behandeld voor astma. Nader onderzoek vond soortgelijke nanobuisjes in monsters van de uitlaatpijpen van Parijse voertuigen en in stof dat op verschillende plaatsen in de stad was verzameld.

De onderzoekers rapporteerden in het tijdschrift EBioGeneeskunde deze maand dat deze monsters overeenkomen met wat elders is gevonden, waaronder Rice's thuisstad Houston, in spinnenwebben in India en in ijskernen.

Het onderzoek schrijft de toestand van de kinderen op geen enkele manier toe aan de nanobuisjes, zei rijstchemicus Lon Wilson, een corresponderende auteur van het nieuwe artikel. Maar de schijnbare alomtegenwoordigheid van de nanobuisjes zou de focus moeten zijn van verder onderzoek, hij zei.

"We weten dat koolstofnanodeeltjes in de natuur worden gevonden, "Wilson zei, opmerkend dat ronde fullereenmoleculen zoals die ontdekt in Rice gewoonlijk worden geproduceerd door vulkanen, bosbranden en andere verbranding van koolstofmaterialen. "Alles wat je nodig hebt is een beetje katalyse om koolstofnanobuisjes te maken in plaats van fullerenen."

De katalysator van een auto, die giftige koolmonoxide omzet in veiligere emissies, op zijn minst een voorbijgaande gelijkenis vertoont met het door Rice uitgevonden hogedrukkoolmonoxide, of HiPco, proces om koolstofnanobuizen te maken, hij zei. "Dus het is geen grote verrassing, als je erover nadenkt, ' zei Wilson.

Het team onder leiding van Wilson, Fathi Moussa van Paris-Saclay University en hoofdauteur Jelena Kolosnjaj-Tabi, een afgestudeerde student aan Paris-Saclay, geanalyseerde deeltjes gevonden in de alveolaire macrofaagcellen (ook bekend als stofcellen) die helpen voorkomen dat vreemde materialen zoals deeltjes en bacteriën de longen binnendringen.

De onderzoekers schreven dat hun resultaten "suggereren dat mensen routinematig worden blootgesteld" aan koolstofnanobuisjes. Ze suggereerden ook dat eerdere studies die het koolstofgehalte van macrofagen in de luchtwegen en de achteruitgang van de longfunctie in verband brengen, moeten worden heroverwogen in het licht van de nieuwe bevindingen. Moussa bevestigde dat zijn laboratorium de impact van door de mens gemaakte nanobuisjes op de gezondheid zal blijven bestuderen.

De cellen werden genomen van 69 willekeurig geselecteerde astmapatiënten in de leeftijd van 2 tot 17 jaar die als onderdeel van hun behandeling routinematige glasvezelbronchoscopieën ondergingen. Om ethische redenen, er werden geen cellen van gezonde patiënten geanalyseerd, maar omdat in alle monsters nanobuisjes werden gevonden, de studie leidde de onderzoekers tot de conclusie dat koolstofnanobuisjes waarschijnlijk in iedereen te vinden zijn.

De studie neemt nota van maar trekt geen definitieve conclusies over de controversiële stelling dat koolstof nanobuisvezels als asbest kunnen werken, een bewezen kankerverwekkende stof. Maar de auteurs herinnerden eraan dat "lange koolstofnanobuisjes en grote aggregaten van korte een granulomateuze (ontstekings) reactie kunnen veroorzaken."

De studie beantwoordt gedeeltelijk de vraag waaruit het zwarte materiaal in alveolaire macrofagen bestaat, de oorspronkelijke focus van het onderzoek. De onderzoekers vonden enkelwandige en meerwandige koolstofnanobuisjes en amorfe koolstof tussen de cellen, evenals in monsters van de uitlaatpijpen van auto's in Parijs en stof van verschillende gebouwen in en rond de stad.

"De concentraties van nanobuisjes zijn zo laag in deze monsters dat het moeilijk te geloven is dat ze astma zouden veroorzaken, maar je weet maar nooit, " zei Wilson. "Wat me het meest verbaasde, was dat koolstofnanobuisjes de belangrijkste component waren van de koolstofhoudende vervuiling die we in de monsters vonden."

De nanobuisaggregaten in de cellen varieerden in grootte van 10 tot 60 nanometer in diameter en tot enkele honderden nanometers lang, klein genoeg dat optische microscopen ze niet zouden hebben kunnen identificeren in monsters van voormalige patiënten. De nieuwe studie gebruikte meer geavanceerde tools, inclusief transmissie-elektronenmicroscopie met hoge resolutie, Röntgenspectroscopie, Raman-spectroscopie en nabij-infrarood fluorescentiemicroscopie om ze definitief te identificeren in de cellen en in de omgevingsmonsters.

"We verzamelden monsters van de uitlaatpijpen van auto's in Parijs en van drukke en niet-drukke kruispunten daar en vonden hetzelfde type constructies als in de menselijke monsters, ' zei Wilson.

"Het is nogal ironisch. In ons laboratorium, werken met koolstofnanobuisjes, we dragen gezichtsmaskers om precies te voorkomen wat we in deze monsters zien, toch heeft iedereen die daar ter wereld rondloopt waarschijnlijk op zijn minst een kleine concentratie koolstofnanobuisjes in hun longen, " hij zei.

De onderzoekers suggereerden ook dat de grote oppervlakten van nanobuisjes en hun vermogen om aan stoffen te hechten, hen tot effectieve dragers van andere verontreinigende stoffen kunnen maken.

De studie volgde op een studie die eerder deze maand werd vrijgegeven door Rice en Baylor College of Medicine met het vergelijkbare doel om de zwarte substantie te analyseren die wordt aangetroffen in de longen van rokers die stierven aan emfyseem. Die studie vond koolstofzwarte nanodeeltjes die het product waren van de onvolledige verbranding van organisch materiaal als tabak.