Смертельные микрограммы

В Казани показали, что нанотрубки могут провоцировать легочные заболевания

Фото: Geoff Hutchison/flickr

Споры о вреде наноматериалов для здоровья становятся все активнее по мере внедрения нанотехнологий в производство. Свой аргумент в дискуссию внесли и российские ученые: их исследования показали, что у рабочих, вдыхавших углеродные нанотрубки, повышается содержание специфических биомаркеров заболеваний легких.

Углеродные нанотрубки представляют собой цилиндры из свернутых листов графена. У них отличные механические, электрические и оптические свойства, поэтому нанотрубки все чаще используют для создания различных композитов, где они могут удачно дополнять другие вещества. Например, на основе углеволокна и нанотрубок можно создать легкие и прочные материалы для авиапромышленности. Подобные технологии постепенно появляются не только в лабораториях , но и на производстве. Однако ученые до сих пор не пришли к консенсусу по поводу их безопасности для здоровья.

По размерам нанотрубки (они обычно достигают несколько микрометров в длину и нескольких десятков нанометров в диаметре) вполне сопоставимы с биологическими объектами вроде одиночных молекул ДНК или даже клеточных ядер, поэтому они вполне могут взаимодействовать друг с другом, и ничего хорошего для живых систем в таком взаимодействии нет.

Токсичность углеродных нанотрубок показывают многие научные исследования. Так, в работе 2008 года ученые из Эдинбургского университета сообщили, что в их опытах на мышах углеродные нанотрубки вызывали у грызунов патологические воспалительные процессы в легочных тканях. Исследователи даже провели аналогию с асбестом — длинные волокна этого материала могут годами накапливаются в легких, что рано или поздно приводит к появлению злокачественных опухолей. Похожим образом разрушать здоровье человека могут и углеродные нанотрубки. Предположительно, самые длинные и вытянутые из них встраиваются в легочную ткань и вызывают хронические воспалительные процессы.

Российские ученые в своей работе изучали влияние нанотрубок уже не на грызунов, а на людей. Всего в их исследовании участвовало 22 человека — сотрудники тамбовской компании ООО «Нанотехцентр». 10 из них постоянно работают с нанотрубками, остальные 12 испытуемых составили контрольную группу. У всех участников эксперимента брали на анализ сыворотку крови, мокроту и другие биологические жидкости.

Ученые обнаружили четкую разницу в результатах двух групп: у людей, работавших с нанотрубками, были значительно повышены концентрации многих биомаркеров, характерных для всех стадий заболеваний легких. Так, в их анализах была повышена концентрация интерлейкина 6 (IL6), фактора некроза опухолей TNF-альфа и других специфических цитокинов — небольших белковых молекул, участвующих в регуляции иммунного ответа организма. Также у людей, работавших с нанотрубками, была повышена концентрация антигена KL-6, что тоже характерно для развития заболеваний легких. Таким образом, полученные результаты показали, что постоянный контакт с нанотрубками провоцирует иммунную систему и, как следствие, приводит к развитию воспалительных процессов, что может заканчиваться опасными патологиями.

При этом работа с наноматериалами гораздо больше влияла на результаты, чем возраст испытуемых или даже привычка некоторых из них курить, а токсичный эффект проявлялся при совсем небольших концентрациях наноматериала в воздухе. Они менялись в зависимости от времени и рабочего места, но средняя концентрация за восемь рабочих часов не превышала трех микрограммов на кубический метр. Для сравнения: предельно допустимая концентрация угарного газа в рабочих помещениях по санитарным нормам составляет 20 микрограммов на кубический метр. Однако сами исследователи отмечают, что для более достоверных выводов о негативном влиянии углеродных нанотрубок на здоровье требуются более продолжительные эксперименты с большим количеством испытуемых.

Кроме того, токсичность наноматериалов может меняться в зависимости от их структуры и, как следствие, физико-химических свойств. Так, в недавней работе российских ученых из Оренбурга и Черноголовки было показано, что токсичные свойства еще одного наноматериала, фуллерена, прочно связаны с присутствием на его поверхности положительного заряда. Фуллерены с положительно заряженной или нейтральной поверхностью оказывали гораздо менее заметное негативное влияние на бактериальные клетки.

Исследование ученых из Казанского государственного медицинского университета и США принято в печать в журнал Toxicology and Applied Pharmacology.
Михаил Петров
Теги:

Читать еще на Чердаке: