Tutta l'eccitazione per la nanotecnologia si riduce a questo:le strutture dei materiali su una scala di miliardesimi di metro assumono proprietà insolite. I tecnologi spesso si concentrano sulla più felice tra queste nuove capacità, ma una nuova ricerca di un team interdisciplinare di scienziati della Brown University ha scoperto che le nanoparticelle di nichel attivano un percorso cellulare che contribuisce al cancro nelle cellule polmonari umane.
"La nanotecnologia ha un enorme potenziale e una promessa per molte applicazioni, " ha detto Agnes Kane, presidente del Dipartimento di Patologia e Medicina di Laboratorio presso la Warren Alpert Medical School della Brown University. "Ma la lezione è che dobbiamo imparare a progettarli in modo più intelligente e, se riconosciamo i potenziali pericoli, prendere le dovute precauzioni».
Kane è l'autore senior dello studio pubblicato in anticipo online questo mese sulla rivista Scienze tossicologiche.
Le nanoparticelle di nichel avevano già dimostrato di essere dannose, ma non in termini di cancro. Kane e il suo team di patologi, ingegneri e chimici hanno trovato prove che gli ioni sulla superficie delle particelle vengono rilasciati all'interno delle cellule polmonari epiteliali umane per avviare un percorso chiamato HIF-1 alfa. Normalmente il percorso aiuta a innescare i geni che supportano una cellula in periodi di scarso apporto di ossigeno, un problema chiamato ipossia, ma è anche noto per incoraggiare la crescita delle cellule tumorali.
"Il nichel sfrutta questo percorso, in quanto induce la cellula a pensare che ci sia ipossia ma in realtà è uno ione di nichel che attiva questo percorso, " ha detto Kane, il cui lavoro è sostenuto da un National Institutes of Health Superfund Research Program Grant. "Attivando questo percorso può dare alle cellule tumorali precancerose un vantaggio".
Le misure contano
Il gruppo di ricerca, guidato dalla ricercatrice post-dottorato e prima autrice Jodie Pietruska, cellule polmonari umane esposte a particelle su scala nanometrica di nichel metallico e ossido di nichel, e particelle di microscala più grandi di nichel metallico. Una scoperta chiave è che mentre le particelle più piccole innescano il percorso alfa di HIF-1, le particelle di nichel metallico più grandi si sono rivelate molto meno problematiche.
In altre parole, scendere alla scala nanometrica ha reso le particelle di nichel metallico più dannose e potenzialmente cancerogene. Kane ha detto che la ragione potrebbe essere che per la stessa quantità di metallo in massa, le particelle su scala nanometrica espongono un'area superficiale molto maggiore e questo le rende molto più chimicamente reattive rispetto alle particelle su scala micro.
Un altro importante risultato del lavoro sono i dati che mostrano una grande differenza nel modo in cui le nanoparticelle di nichel e le nanoparticelle di ossido di nichel reagiscono con le cellule, disse Pietruska. Le particelle di ossido di nichel sono così letali che le cellule esposte ad esse sono morte rapidamente, non lasciando alcuna possibilità allo sviluppo del cancro. Particelle di nichel metallico, d'altra parte, avevano meno probabilità di uccidere le cellule. Ciò potrebbe consentire al percorso dell'ipossia di portare la cellula a diventare cancerosa.
"Ciò che preoccupa è che le nanoparticelle di nichel metallico hanno causato un'attivazione prolungata ma erano meno citotossiche, " Disse Pietruska. "Ovviamente una cellula morta non può essere trasformata."
Sebbene Kane abbia affermato che i risultati dovrebbero sollevare chiare preoccupazioni sulla gestione delle nanoparticelle di nichel, ad esempio per prevenire l'esposizione aerotrasportata ad essi nella produzione, non sono tutto ciò che è necessario per causare il cancro. Il cancro dipende tipicamente da una serie di sfortunati cambiamenti, ha detto Kane. Anche, lei disse, lo studio ha esaminato gli effetti a breve termine dell'esposizione alle nanoparticelle di nichel nelle cellule di un laboratorio, piuttosto che a lungo termine in un intero organismo.
Ancora, nel suo laboratorio Kane impiega misure di sicurezza significative per mantenere i ricercatori al sicuro.
"Maneggiamo tutti questi materiali in condizioni di contenimento di livello 2 di biosicurezza, " ha detto. "Non voglio che nessuno venga esposto. Li stiamo trattando come se fossero cancerogeni nell'aria".
