Ocena wpływu metalowych nanocząsteczek na zdrowie
Naukowcy obawiają się, że nanocząsteczki metalu i tlenku metalu mogą stanowić potencjalne zagrożenie z powodu swojej specjalnej aktywności katalitycznej wynikającej z właściwości nanointerfejsu. Ponadto ich rozkład może prowadzić do wzrostu międzykomórkowego stężenia jonów i zakłócać metabolizm komórkowy. Bardzo specyficzny problem w odniesieniu do toksykologicznej oceny nanomateriałów, a w szczególności nanocząsteczek tlenku metalu stanowi trudność polegająca na ich zlokalizowaniu i ilościowym określeniu w komórkach i organach. Dlatego finansowany ze środków UE projekt HINAMOX zsyntetyzował specyficznie oznaczone nanocząsteczki w celu użycia ich w testach komórkowych in vitro ukierunkowanych na śledzenie ich biodystrybucji. Utworzono oznaczone izotopowo nanocząsteczki metalu i tlenku metalu przeznaczone do śledzenia za pomocą pozytronowej tomografii emisyjnej (PET) i tomografii komputerowej opartej na emisji pojedynczego fotonu (SPECT). Oznaczone fluorescencyjnie cząsteczki zostały również zaprojektowane i wykorzystane do badań wychwytu in vitro. Wewnątrzkomórkowy los tych cząsteczek zależy od ich charakterystyki, powierzchniowych właściwości chemicznych oraz współdziałania z białkami i innymi cząsteczkami o znaczeniu biologicznym. Aby zbadać przetwarzanie nanocząsteczek wewnątrz komórek, partnerzy zastosowali konfokalny mikroskop ramanowski, transmisyjny mikroskop elektronowy (TEM), mikroskop jonowy (IBM) oraz skanujący laserowy mikroskop konfokalny. Hodowla nanocząsteczek wraz z komórkami in vitro ujawniła, że internalizacja wymaga co najmniej 12 godzin. Wychwyt utrudniała obecność koron białkowych na powierzchni nanocząsteczki, a obraz oznaczonych fluorescencyjnie nanocząsteczek uzyskany w mikroskopie konfokalnym pokazał wzorzec internalizacji powiązany z wychwytem endosomu/lizosomu. Naukowcy badali również cytotoksyczność, wpływ immunologiczny oraz wpływ stresu oksydacyjnego nanocząsteczek metalu na makrofagi, pęcherzykowe komórki nabłonkowe typu drugiego (ATII) i nabłonkowe komórki płuca. Analiza ta miała doniosłe znaczenie fizjologiczne, ponieważ wdychanie do płuc stanowi najbardziej prawdopodobną drogę ekspozycji na nanocząsteczki. Analiza PET biodystrybucji in vivo przeprowadzona po dożylnym podaniu nanocząsteczek ujawniła silną zależność wielkości dystrybucji i akumulacji nanocząsteczek we wszystkich organach. Jednak niezależnie od wielkości zaobserwowano pomijalną akumulację nanocząsteczek w mózgu. Wyniki badania HINAMOX w połączeniu z pomiarami terenowymi mającymi na celu ocenę emisji nanocząsteczek podczas produkcji proszku potwierdzają zagrożenia, jakie te nowe materiały stwarzają dla zdrowia. Wyniki badania powinny zapewnić podstawy dla sformułowania nowych procedur z zakresu ochrony zdrowia i bezpieczeństwa mających na celu zminimalizowanie ekspozycji na nanocząsteczki.
