De Wetenschappers bij het Nationale Laboratorium Brookhaven hebben een onderzoeksmethode ontwikkeld om te onderzoeken hoe onlangs gemaakt nanoparticles met menselijke cellen na blootstelling voor diverse tijden en dosissen in wisselwerking sta. Gebruikend deze nieuwe methode, hebben de onderzoekers kunnen visualiseren hoe de menselijke cellen met sommige specifieke types van koolstof nanoparticles interactie aangaan.
De methode wordt beschreven in het Dagboek van Fysica: Gecondenseerde Kwestie.
„Nanomaterials toont grote belofte, maar wegens hun uiterst kleine grootte en unieke eigenschappen, is weinig gekend over hun gevolgen voor het leven systemen,“ het bovengenoemde panessa-Konijnenveld van Barbara, Ph.D., die het onderzoeksteam leidde. „Onze experimenten kunnen wetenschappers van informatie voorzien helpen herontwerpen nanoparticles om veiligheidszorgen te minimaliseren, en hun gebruik in toepassingen met betrekking tot de gezondheid te optimaliseren. Zij kunnen ook tot efficiënte onderzoekspraktijken voor op koolstof-gebaseerde materialen leiden.“
Een verscheidenheid van die studies in het leven dieren worden uitgevoerd hebben een waaier van giftige gevolgen als gevolg van blootstelling aan op koolstof-gebaseerd nanoparticles gevonden. Elk van deze studies in vivo tonen duidelijk aan dat de veelvoudige factoren na nanoparticleblootstelling aan opbrengs scherpe en chronische veranderingen binnen individuele cellen en het organisme zelf op elkaar inwerken. De laboratoriumstudies In vitro die, zoals cel-cultuur de methode door het team Brookhaven wordt ontwikkeld, zijn een poging die het onderzoek te vereenvoudigen door veel van de variabelen te elimineren in dierlijke studies worden gevonden, die onderzoekers grotere controle over experimentele voorwaarden geven.
„Door technieken van moleculaire biologie met verfijnde weergavemethodes te combineren, kunnen wij informatie over de reactie snel verzamelen van specifieke celtypes op specifieke nanoparticles, die in vitro het testen van een goedkoop en direct hulpmiddel om nanoparticle ontwerp maken te onderzoeken en te verfijnen om veiligheid en doelspecificiteit te maximaliseren,“ bovengenoemd panessa-Konijnenveld.
In de studies van het team Brookhaven, gebruikten de wetenschappers long en dubbelpunt epitheliaale cellen, die zij verkozen om twee waarschijnlijke routes van nanoparticleblootstelling te vertegenwoordigen - inhalatie en opname. De onderzoekers kweekten de cellen als celmonolayers, waar de individuele cellen toetreden samen om een strakke laag met veel van de kenmerken van long te vormen en dubbelpuntcellen die in het lichaam als epitheliaale laag groeien. Deze monolayers van levende cellen worden dan blootgesteld aan variërende dosissen koolstof nanoparticles meer dan verschillende hoeveelheden tijd, en de cellen worden bestudeerd bij telkens als periode en dosis.
De onderzoekers testten ook de reactie van de cellen op verschillende types van nanoparticles, met inbegrip van een ruwe nanotubevoorbereiding die meestal enig-ommuurde koolstof nanotubes, nanoropes, graphene, en spoorelementen bevatten; gedeeltelijk schoongemaakte lucht-geoxydeerde koolstof nanotubes; en koolstof-nanotube-afgeleid nanoloops bestemd voor gebruik in het leveren van therapeutische antilichamen als drugs. De onderzoekers beoordeelden celuitvoerbaarheid en de groeikenmerken van monolayer, en onderzochten om het even welke wijzigingen binnen de cellen gebruikend diverse de microscopietechnieken. Deze technieken lieten hen toe om het eerste contact te visualiseren van nanoparticles met de cellen en dit proces „ultrastructureel te volgen“ zodat konden zij zien hoe de cellen antwoordden en bepalen of nanoparticles de cellen ingingen of specifieke veranderingen in de celoppervlakten van die cellen veroorzaakten die niet stierven.
Gebruikend dit onderzoek in vitro het systeem, vonden de wetenschappers dat nanoloops niet aan één van beide celtype ongeacht dosis en tijd giftig scheen te zijn. In tegenstelling, zowel dubbelpunt als long worden blootgesteld toonden de cellen aan koolstof nanoparticles van de ruwe nanotubevoorbereiding verhoogde celdood met verhoogde blootstellingstijd en dosis die. De Microscopische studies openbaarden verliezen van cel-aan-cel gehechtheid in monolayers, en veranderingen in de cel-oppervlakte morfologie op cellen waar de koolstof nanotubes en andere koolstof nanoparticles hadden vastgemaakt. De Schade was streng voor zowel de lage als hogere dosissen om drie uur voorstellen, die dat de blootstellingstijd meer vooruitlopend van schade kan zijn dan nanoparticle concentratie.