Доказана биосовместимость наноматериалов

Ученые провели комплексное исследование биологической совместимости однослойных углеродных нанотрубок in vivo.

Ранее было известно, что не все наноматериалы биологически «дружелюбны» к живой ткани. Так, при умеренном растворении фуллеренов в воде формируются коллоиды C₆₀, которые при воздействии на клетки кожи человека и клетки карциномы печени вызывали их гибель.

При этом концентрация фуллеренов в воде была довольно низкой - приблизительно 20 молекул C₆₀ на 1 млрд. молекул воды. Также исследователи установили, что токсичность молекул зависит от модификации их поверхности. Например, производная молекулы фуллерена C₆₀(OH)₂₄ не была токсичной для клеток даже при концентрации 5 млн. молекул на 1 млрд. молекул воды.

Токсичность простых фуллеренов C₆₀ связана с тем, что их поверхность способна производить супероксидные анионы. Эти кислородные радикалы повреждают клеточные мембраны и приводят к гибели клеток.

Из-за этого многие исследователи полагали, что однослойные и многослойные углеродные нанотрубки тоже будут токсичными для организма человека и животных. Можно сказать, что предварительные результаты исследований по биосовместимости не вдохновили ученых.

Ранее на базе наноразмерных устройств из углерода планировалось создавать большое количество устройств, которые будут длительное время находиться в организме человека. Так, например, уникальная структура многослойных нанотрубок позволяет захватывать небольшие белки во внутренний канал и на внешнюю стенку. А это крайне важно для создания наносенсоров, детектирующих биологические объекты.

Однако до сих пор не было точно известно, как отреагирует организм на нанотрубки, так как тесты in vivo до настоящего времени не проводились.

И вот недавно ученые из университета Райса, университета Техаса и Онкологического Центра Андерсона сообщили, что ими было проведено комплексное исследование биологической совместимости однослойных углеродных нанотрубок, находящихся в тканях и крови кролика, сообщает Nanotechweb.

«Наше новое исследование показало, что небольшие дозы нанотрубок, введенные внутривенно, не вызывают токсичных эффектов в тканях и крови. Более того, нанотрубки остаются в кровотоке даже через час после инъекции, - говорит исследователь Брюс Вайсман (Bruce Weisman). - Конечно, это время достаточно мало для того, чтобы точно определить, начались ли какие-либо более серьезные изменения в тканях. Но мы планируем увеличить срок пребывания наноматериалов в крови, нанеся на их поверхность специальное покрытие».

Диаграмма токсичности фуллеренов

Вайсман и его коллеги использовали в работе нанотрубки длиной около 300 нанометров и диаметром 1 нанометр. Концентрация нанотрубок в крови животного составила 20 мг на килограмм веса.

Углеродные нанотрубки

Как говорят ученые, животное абсолютно не изменило поведение после введения раствора нанотрубок в кровь. «После тщательного исследования тканей кролика мы нашли некоторое количество нанотрубок только в печени животного, - говорит Б. Вайсман. - Обычно печень выводит из крови различные инородные компоненты, поэтому мы ожидали обнаружить нанотрубки в этом органе. Также следы нанотрубок были найдены в почках». По мнению Б.Вайсмана, даже эти ранние результаты говорят о пригодности и неплохой биологической совместимости нанотрубок в медицине и биотехнологиях. Теперь же ученые планируют изучить реакцию организма in vivo на нанотрубки с модифицированной поверхностью, так как в биомедицинских имплантах будущего такие наноструктуры будут составлять большинство.