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Os nanoparticles Titanium encontrados na poluição atmosférica de carvão e na lata de cinza causam dano de pulmão nos ratos

Os cientistas da tecnologia de Virgínia descobriram que as partículas incredibly pequenas de um óxido titanium incomum e altamente tóxico encontrado na poluição atmosférica de carvão e na lata de cinza causam dano de pulmão nos ratos após uma única exposição, com dano a longo prazo que ocorre em apenas seis semanas.

Os testes foram dirigidos por Irving Allen tímido, um professor com a faculdade de Virgínia-Maryland da medicina veterinária, com os colaboradores através da tecnologia de Virgínia e os pesquisadores na Universidade do Colorado, na universidade de North Carolina em Chapel Hill, na universidade do leste de Carolina, e na universidade normal da China Oriental em Shanghai. Os resultados foram publicados recentemente nas fronteiras do jornal científico na imunologia.

Seguem 2017 resultados pelo geoscientist Michael Hochella da tecnologia de Virgínia esse carvão ardente -- quando o fumo não for capturado pelos filtros da parte alta encontrados actualmente em centrais eléctricas dos E.U. -- emite-se os relativo à partícula ínfima minúsculos conhecidos como os nanoparticles titanium do suboxide na atmosfera. Tais nanoparticles foram encontrados pela equipe de Hochella dos cientistas na cinza recolhida das ruas da cidade, passeios, e nas lagoas e nos louros perto dos E.U. e das cidades chinesas.

Usar o rato modela em um ajuste do laboratório, estes os mais minúsculos dos nanoparticles -- tão pequeno quanto 100 milhonésimos de um medidor -- entrou nos pulmões após a inalação. Uma vez dentro dos pulmões, os nanoparticles encontraram macrófagos, as pilhas defensivas dos pulmões que prendem e removem materiais estrangeiros. Tipicamente, estas pilhas protegem os pulmões dos micróbios patogénicos, tais como as bactérias e os vírus. Mas contra estes nanoparticles, os macrófagos hesitam.

Não podem quebrar os nanoparticles titanium para baixo, assim que as pilhas começam a morrer, e recrutas deste processo mais macrófagos. Estes processos começam um laço de feedback com cada círculo das pilhas de morte que concentram-se em torno dos nanoparticles. A morte, nanoparticle-contendo pilhas começa então a fazer depósitos nos pulmões e estes depósitos causam problemas. Nós começamos a ver impactos negativos na função pulmonar, e basicamente os pulmões não continuam a trabalhar correctamente.”

Irving Allen tímido, um membro do departamento de ciências biomedicáveis e de Pathobiology

No que Allen chama “um achado impressionante,” sua equipe descobriu efeitos negativos após somente uma exposição aos nanoparticles tóxicos. Dano a longo prazo dos depósitos pode aparecer em apenas seis semanas, levantando interesses para cidades altamente poluídas. “Nós realizamos se alguém é próximo vivo um central eléctrica, ou aproximamos uma destas fontes ardentes de carvão, não seriam expor a uma única dose, seriams a esta diariamente,” dito. “Nós igualmente não vimos o afastamento do pulmão após uma semana, assim que quando estas coisas estão em seus pulmões que estão ficando lá, e elas estamos ficando lá por um período de tempo prolongado.”

Mais assim, os pulmões danificados podem conduzir a uma susceptibilidade mais alta ao vírus ou à infecção bacteriana, e poderiam agravar os sintomas associados com a asma ou a doença pulmonar obstrutiva crônica (COPD).

Contudo, os efeitos exactos destes nanoparticles tóxicos em seres humanos, em outros animais, em vegetação, e em abastecimento de água não são sabidos e não exigem um estudo mais adicional por pesquisadores internacionais, Allen disse.

Do “os pulmões rato e do ser humano são funcional similares, mas anatômica diferente em uma variedade de maneiras subtis,” Allen adicionou. “Quando os estudos feitos neste papel forem utilizados geralmente às desordens modelo da via aérea nos povos, mais dados clínicos directos são necessários para compreender inteiramente o impacto humano da exposição a estes nanoparticles.”

Os nanoparticles titanium do suboxide -- fases chamadas de Magnéli por pesquisadores -- eram uma vez raros pensados, encontravam na terra em alguns meteorito, de uma área pequena de determinadas rochas em Gronelândia ocidental, e ocasionalmente em rochas da lua. Contudo, Hochella, trabalhando com outros pesquisadores em 2017, encontrado que estes nanoparticles são de facto difundidos global do burning do carvão.

De acordo com o estudo mais adiantado, publicado em comunicações da natureza, quase todo o carvão contem as pequenas quantidades do rutile ou do anatase de minerais, ambas do “os óxidos titanium normal,” os naturais, e os relativamente inertes. Mas quando queimados, estes minerais convertem ao suboxide titanium. Os nanoparticles tornam-se então transportados por via aérea se o central eléctrica não é equipado com as armadilhas da partícula da alto-tecnologia, tais como aqueles nos Estados Unidos. Para países sem regulamentos restritos, os nanoparticles podem flutuar afastado em correntes de ar localmente, regionalmente, e mesmo global, Hochella disse. (Adicionou que os Estados Unidos começados primeiramente usar precipitador electrostáticos em pilhas de carvão nos anos 20.)

Os estudos adiantados do biotoxicity pelo grupo de Hochella com os embriões dos peixes da zebra mostraram os sinais do impacto biológico negativo dos nanoparticles, sugerindo o dano potencial aos seres humanos. Agora, com este estudo, as probabilidades da toxicidade aos seres humanos são muito maiores. “O problema com estes nanoparticles é que há uma maneira não fácil ou prática de impedir sua formação durante o burning de carvão,” disse Hochella, professor emérito distinguido universidade de Geosciences com a faculdade da tecnologia de Virgínia da ciência, em cima da liberação do estudo mais adiantado dois anos há.

Hochella e sua equipe vieram através dos nanoparticles titanium do suboxide bastante acidentalmente ao estudar o movimento a jusante de uma cinza 2014 de carvão derramam no rio de Dan de North Carolina. O grupo mais tarde produziu os mesmos nanoparticles titanium do suboxide ao queimar o carvão em simulações do laboratório. Construções deste perigo potencial para a saúde em resultados estabelecidos da Organização Mundial de Saúde: Mais de 3,3 milhão mortes prematuras que ocorrem no mundo inteiro pelo ano devido ao ar poluído, e em China apenas, 1,6 milhão mortes prematuras são anualmente calculado devido a ferimento cardiovascular e respiratório da poluição do ar.

Isto levanta perguntas múltiplas: Os nanoparticles são absorvidos através do corpo por outros meios, tais como o contacto com olhos ou pele? Podem encontrar sua maneira na vegetação - incluindo o alimento - embora para sujar? Em caso afirmativo, que são as implicações no aparelho gastrointestinal? Estão actuais na água potável? Se um rato experimenta dano a longo prazo em seis semanas, que faz essa pose para os seres humanos que respiram o ar?

Allen incita que testando o movimento aos estudos humano-focalizados.

“Nós identificamos um poluente original no ambiente, e nós mostramos que há um interesse potencial da saúde para seres humanos, de modo que nos desse um biomarker que nós podemos monitorar mais pròxima,” ele dissesse. “Nós devemos começar a olhar estes relativo à partícula ínfima mais pròxima enquanto nós nos tornamos mais cientes dos perigos pose destes nanoparticles. Estas são as perguntas que precisam de ser feitas.”

Esse trajecto, quando óbvio, não pode ser tão simples, éticamente ou polìtica. Os cientistas não podem expr assuntos de teste humanos à poluição atmosférica de carvão ou incinerá-los e aos nanoparticles tóxicos. Conseqüentemente, uma encenação provável: os cientistas poderiam estudar estas partículas no tecido de pulmão humano das biópsias do pulmão e dos espécimes clínicos. Contudo, muitos clínicos foram relutantes participar no máximo neste esforço em muitos do risco dos países. Allen disse que uma razão pode ser a sensibilidade que estes países sustentam para edições de qualidade do ar.

Source:
Journal reference:

McDaniel, D.K., et al. (2019) Pulmonary Exposure to Magnéli Phase Titanium Suboxides Results in Significant Macrophage Abnormalities and Decreased Lung Function. Frontiers in Immunology. doi.org/10.3389/fimmu.2019.02714.