Wetenschappers van de Universiteit van Michigan hebben bewijs gevonden dat sommige koolstofnanomaterialen de membranen van immuuncellen kunnen binnendringen, schijnbaar onopgemerkt blijven door de ingebouwde mechanismen van de cel voor het opslokken en verwijderen van vreemd materiaal, en dan ontsnappen via een ongeïdentificeerd pad.

De onderzoekers van de School of Public Health en College of Engineering zeggen dat hun bevindingen van een meer passieve invoer van de materialen in cellen het eerste onderzoek is dat aantoont dat het normale proces van endocytose-fagocytose niet altijd wordt geactiveerd wanneer cellen worden geconfronteerd met kleine Koolstof 60 (C60) moleculen.

Hun onderzoek wordt gerapporteerd in het huidige nummer van nanoschaal .

Nanomaterialen zijn kleine ophopingen van atomen, meestal meten van 1-100 nanometer. Als referentie, een mensenhaar is ongeveer 75, 000 nanometer breed. Deze studie onderzocht nanomaterialen die bekend staan ​​als koolstoffullerenen, in dit geval C60, die een uitgesproken bolvorm heeft.

Over de afgelopen tien jaar, wetenschappers hebben ontdekt dat deze op koolstof gebaseerde materialen nuttig zijn in een aantal commerciële producten, inclusief medicijnen, medische apparatuur, cosmetica, smeermiddelen, antimicrobiële middelen en meer. Fullerenen worden ook in de natuur geproduceerd door gebeurtenissen zoals vulkaanuitbarstingen en bosbranden.

De zorg is dat, hoe bloot ook, commercieel of natuurlijk, er is weinig bekend over de invloed van het inademen van deze stoffen op de gezondheid.

"Het is heel goed mogelijk dat zelfs kleine hoeveelheden van sommige nanomaterialen veranderde cellulaire signalering kunnen veroorzaken, " zei Martin Philbert, decaan en hoogleraar toxicologie aan de U-M School of Public Health.

Philbert zei dat veel van het eerder gepubliceerde onderzoek cellen bombardeerde met grote hoeveelheden deeltjesclusters, in tegenstelling tot een normale blootstelling aan het milieu.

De U-M-onderzoekers onderzochten verschillende mechanismen van celinvoer door een combinatie van klassieke biologische, biofysische en nieuwere computationele technieken, met behulp van modellen ontwikkeld door een team onder leiding van Angela Violi om te bepalen hoe C60-moleculen hun weg vinden naar levende immuuncellen van muizen.

Ze ontdekten dat de C60-deeltjes in lage concentraties afzonderlijk het membraan binnendringen, zonder de structuur van de cel voldoende te verstoren om de normale reactie te activeren.

"Computationele modellering van C60 interactie met lipide dubbellagen, vertegenwoordiger van het celmembraan, laten zien dat deeltjes gemakkelijk in biologische membranen diffunderen en een thermodynamisch stabiel evenwicht vinden in een excentrische positie binnen de dubbellaag, " zei Viool, U-M hoogleraar werktuigbouwkunde, chemische technologie, biomedische techniek, en macromoleculaire wetenschap en techniek.

"De verrassende bijdrage van passieve vormen van cellulaire toegang biedt nieuwe wegen voor toxicologisch onderzoek, omdat we nog steeds niet precies weten wat de mechanismen zijn die deze kruising veroorzaken."