С другой стороны, они также могут представлять опасность для здоровья, например, в связи с твердыми частицами. Один из способов образования твердых частиц – это процессы горения, которые частично можно отнести к наночастицам.
Эти чрезвычайно мелкие частицы могут преодолевать гемато-воздушный барьер и проникать в организм: слизистая оболочка бронхов в легких не фильтрует частицы. Вместо этого они попадают в легочные альвеолы, а оттуда в кровоток.
Вместе с рабочими группами из химического факультета, исследователи HHU из Института экспериментальной физики конденсированного состояния, работающие под руководством проф. Доктор. Томас Хайнцель и из отделения гематологии, онкологии и клинической иммунологии под руководством профессора.
Доктор. Райнер Хаас изучил, что происходит, когда клетки тела поглощают такие наночастицы. Исследователи использовали наночастицы из графена; это особая форма углерода, состоящая из двухмерных слоев гексагональных углеродных колец.
Они добавили их к специальным гемопоэтическим стволовым клеткам, называемым стволовыми клетками CD34 +. Эти клетки особенно чувствительны к разрушительным воздействиям окружающей среды из-за их способности делиться на протяжении всей своей жизни. Предполагается, что эти клетки будут повреждены наночастицами больше – если вообще будут повреждены – чем более устойчивые клетки других типов.
Междисциплинарная группа исследователей из Дюссельдорфа смогла продемонстрировать, что углеродные наночастицы попадают в клетки, где они инкапсулируются в специальные органеллы, называемые лизосомами. Лизосомы служат своего рода блоком удаления отходов для организма, где накапливаются инородные тела и обычно разрушаются с помощью ферментов.
Однако исследователи не наблюдали такого процесса за время экспериментов, которые длились несколько дней.
Сравнивая активные гены («экспрессию генов») стволовых клеток с добавлением наночастиц и без них, исследователи обнаружили, что только одно из 20 800 зарегистрированных выражений изменилось; второстепенные эффекты были определены в еще 1171 экспрессиях гена.
Проф.
Хайнцель сказал следующее относительно результатов: «Инкапсуляция наночастиц в лизосомы гарантирует, что эти частицы надежно хранятся, по крайней мере, в течение нескольких дней – на время наших экспериментов – и не могут повредить клетку. Это означает, что клетка остается жизнеспособной без каких-либо серьезных изменений в экспрессии генов."Это понимание важно, если наночастицы будут использоваться для доставки лекарств в клетку. Используемая здесь экспериментальная структура не позволяет делать какие-либо долгосрочные утверждения относительно какой-либо повышенной вероятности клеточной мутации, приводящей к раку.
Исследование проводилось в тесном сотрудничестве между факультетом математики и естественных наук HHU, медицинским факультетом и университетской клиникой Дюссельдорфа.
Дюссельдорфская школа онкологии (руководитель проф. Доктор.
Себастьян Вессельборг) финансировал докторскую стипендию первого автора Стефана Фасбендера. Проф. Хаас сказал: «Близость больницы и университета и их тесные связи с точки зрения содержания обеспечивают HHU особенно плодотворную среду для трансляционных исследований, где идеи и опыт фундаментальных исследований сочетаются с аспектами, относящимися к лечению."