Nanorurki jak azbest

Nanomateriały, z którymi wiązana jest przyszłość przemysłu i medycyny, mogą być groźne dla zdrowia. Uczeni odkryli, że węglowe nanorurki i złote nanodruciki podobnie jak azbestowe włókna w specyficzny sposób przebijają błonę komórkową. O odkryciu donosi „Nature Nanotechnology”.

Badacze z Brown University odkryli właśnie mechanizm wnikania tych obiektów do komórek. Udało się to dzięki symulacjom komputerowym oraz eksperymentom na komórkach mysiej wątroby. W 90 proc. przypadków nanorurka lub nanodrucik ustawiały się pod kątem 90 stopni w stosunku do błony komórkowej, która starała się otoczyć i wchłonąć nietypowy dla niej obiekt. Niestety to zadanie było niewykonalne, ponieważ rurki i druciki są zbyt długie. – To tak, jakbyśmy chcieli zjeść lizaka, który jest dłuższy od nas – mówi współautor badań prof. Huajian Gao z Brown University.

Zaobserwowany mechanizm przeczy podpowiedziom intuicji. Badacze spodziewali się, że nanometrowej wielkości podłużne obiekty (ich długość liczona jest w milionowych częściach milimetra) będą przylegały równolegle do błony, co umożliwi im kontakt z większą powierzchnią. Okazało się jednak, że jest inaczej. W powstawaniu nietypowego mechanizmu biorą udział receptory błony komórkowej. Kiedy wkraczają do akcji, wchodząc w kontakt z zaokrągloną końcówką nanorurki lub nanodrucika, błędnie traktują ją jako sferę. Dążąc do jak najmniejszego zużycia energii, komórka ustawia nieznany obiekt prostopadle do błony. Tak zaczyna się nieszczęście. Szybko okazuje się, że intruz jest zbyt długi i komórka nie wie, co dalej robić. Zaczyna wtedy wysyłać sygnały SOS do układu odpornościowego, a ten wywołuje powtarzające się stany zapalne.

Odkrycie amerykańskich uczonych jest o tyle ważne, że z nanomateriałami wiązane są duże nadzieje, także w medycynie. Nanorurki stanowią potencjalny nośnik, który mógłby dostarczać leki do wybranych komórek, np. raka. Muszą być jednak bezpieczne.

Zespół z Brown University ma już do przekazania pierwsze optymistyczne wiadomości. Kiedy rurka pozbawiona jest zaokrąglonego zakończenia – tzn. kiedy jest otwarta – przylega równolegle do błony, zamiast wnikać w nią pod ostrym kątem. Uczeni chcą teraz zbadać inne obiekty z mniej zaokrąglonymi końcami oraz bardziej elastyczne, jak np. nanowstęgi. Nanomateriałów nie należy więc spisywać na straty.

Marek Matacz/EurekNews 2011 09_19_a

FILM: Zobacz, jak nanorurka wnika do komórki. Wizualizacja otrzymana dzięki uprzejmości Huajian Gao Lab, Brown University