Mokslininkai paaiškino kodėl nanomedžiagos žaloja ląsteles

Primary tabs

Jau seniai yra žinoma, kad asbesto dulkės kenkia žmogaus ląstelėms. Mokslininkai stebėjo, kaip ląstelės buvo pasmeigtos aštriais ir ilgais asbesto plaušais. Vaizdas siaubingas: dalis plaušo buvo lyg strėlė išlindusi iš ląstelės.

Mokslininkai vis dar negali suprasti, kodėl ląstelės traukia į save asbesto plaušus ir kitas nano medžiagas, kurios yra per ilgos, kad būtų pilnai praryjamos. Brauno Universiteto tyrėjų grupė paaiškino, kas vyksta. Molekulinių simuliacijų ir eksperimentų metu, komanda nustatė, kad nanomedžiagos, tokios kaip anglies nanovamzdeliai, beveik visada į ląsteles įeina 90° kampu. Tokiu būdu ląstelės yra apgaunamos. Pirmiausia į save traukdamos užapvalintą galą, ląstelęs galvoja, kad dalelė yra sferos, o ne ilgo cilindro, formos. Kol ląstelė supranta, kad medžiaga yra per ilga, kad būtų pilnai įtraukta, jau būna per vėlu.

„Būtų tas pats, jei bandytume suvalgyti ledinuką, kuris yra ilgesnis už mus,“ – teigia Huajian‘as Gao, Brauno Universiteto inžinerijos profesorius. „Jis įstrigtų.“

Šis tyrimas yra svarbus dėl daug žadančių nano vamzdelių panaudojimo medicinoje, pavyzdžiui, nano vamzdeliai žmogaus organizme gali būti naudojami kaip transporto priemonė, skirta gabenti specialiems vaistams į specialią vietą. Jei mokslininkams pavyktų suprasti, kaip nanomedžiagos sąveikauja su ląstelėmis, jie galėtų sukurti produktus, kurie žmogui padeda, o ne jį žaloja.

Gao teigia, kad jie visiškai nori sustabdyti nano dalelių įtraukimą į ląsteles.
Asbesto plaušų, komerciškai naudojamų anglies nanovamzdeliųi ir aukso nanolaidų skersmuo siekia nuo 10 iki 100 nanometrų. Dydis yra svarbus, nes būtent tokio skersmens daleles gali įtraukti ląstelės. Besitrindami į nanovamzdelį, specialūs baltymai, vadinami receptoriais, pradeda veikti. Jie išlenkia membranos sienelę, norėdami apglėbti nanovamzdelį. Tai vadinama „dalelės atpažinimu“. Kai tai vyksta, nanovamzdelis yra pastatomas 90° kampu, nes tokiu atvėju sumažėja energijos sąnaudos, reikalingos dalelei praryti.

Kai ryjimas – endocitozė – prasideda, kelio atgal nėra. Per keletą minučių ląstelė pajaučia, kad ji negali pilnai praryti nanostruktūros. „Šioje stadijoje jau yra per vėlu,“ – teigia Gao. „Ląstelės patenka į bėdą ir kviečiasi pagalbos. Sukeliamas imuninis atsakas, kuris gali sukelti pakartotinų uždegimų.“

Komanda tai analizavo šiurkščios molekulinės dinamikos simuliacijos metu, naudodama uždengtus daugiasienius anglies nanovamzdelius. Eksperimente buvo naudojami nanovamzdeliai ir aukso nanolaidai, taip pat pelių kepenų ląstelės ir žmogaus ląstelės. Nanomedžiagos į ląstelę patekdavo 90° kampu devyniais iš dešimties atvėjų.

„Mes manėme, kad vamzdelis gulės ant ląstelės membranos, tačiau simuliacijos parodė, kad vamzdelis stabiliai kilo stačiai, o jo vienas galas pilnai buvo prarytas. Jos yra neintuityvios daugiausia dėl to, kad receptoriai sunaudoja daug energijos ląstelei apgaubiant vamzdelį.

Komanda norėtų ištirti nanovamzdelius be apvalių galų arba ne tokias kietas medžiagas, kaip nano kaspinai, kurie ląstelėms sukelia tokį patį poveikį.

„Įdomiausia tai, kad jei nukirsime apvalų vamzdelio galą, vamzdelis gulėtų ant membranos sienelės vietoje to, kad būtu pastatytas stačiu kampu.“

Facebook komentarai: