Uno studio condotto da ricercatori delle scuole di scienze e medicina dell'Indiana University-Purdue University di Indianapolis esamina gli effetti delle nanoparticelle di carbonio (CNP) sulle cellule viventi. Questo lavoro è tra i primi a studiare le concentrazioni di queste minuscole particelle sufficientemente basse da simulare l'effettiva esposizione di un individuo ordinario.

Gli effetti sul corpo umano dell'esposizione ai CNP:minuscole sostanze chimiche con applicazioni in rapida crescita nell'elettronica, medicinale, e molti altri campi -- sta appena cominciando ad essere rivelato. L'esposizione al livello studiato dai ricercatori IUPUI è approssimativamente equivalente a quello che potrebbe essere il risultato di uno smaltimento improprio di un oggetto come un televisore o un monitor di computer contenente CNP, vivere vicino a un impianto di produzione CNP, o lavorare con i CNP.

La ricerca, pubblicato nel numero di settembre 2011 della rivista nanotossicologia , si concentra sull'effetto dell'esposizione a CNP a bassa concentrazione sulle cellule che rivestono il nefrone renale, una struttura tubolare all'interno del rene che produce l'urina. I ricercatori hanno scoperto che il ruolo dei CNP in questa parte del corpo è significativo e potenzialmente preoccupante.

"A differenza di molti altri studi, abbiamo utilizzato basse concentrazioni di CNP che sono tipiche di ciò che potrebbe apparire nel corpo dopo averle ingerite per contaminazione ambientale o anche respirando aria con CNP. Abbiamo scoperto che queste minuscole particelle causano perdite nel rivestimento cellulare del nefrone renale, " ha detto la prima autrice dello studio Bonnie Blazer-Yost, dottorato di ricerca, docente di biologia presso la Scuola di Scienze dell'IUPUI e professore a contratto di fisiologia cellulare e integrativa e di anatomia e biologia cellulare presso la Scuola di Medicina dell'IU.

"La violazione di questa barriera biologica ci preoccupa perché le cose che dovrebbero essere trattenute nell'urina in formazione possono tornare nel flusso sanguigno e le cose nel sangue possono fuoriuscire nell'urina. Le normali sostanze biologiche e i prodotti di scarto sono pericolosi se vanno dove vanno non dovrebbero essere, " ha detto Blazer-Yost.

"Questi CNP non uccidono le cellule, quindi non sono letali, ma influenzano le cellule, e in questo caso è un effetto negativo, " ha detto l'autore corrispondente e senior Frank Witzmann, dottorato di ricerca, docente di fisiologia cellulare e integrativa e di biochimica e biologia molecolare presso la Scuola di Medicina IU e professore a contratto di Biologia presso la Scuola di Scienze.

Le barriere biologiche sono molto importanti per la salute umana. La più conosciuta è la pelle, ma ce ne sono molti altri. "Il corpo umano ha bisogno di barriere intatte, che sia pelle, rivestimenti delle vie aeree, pareti intestinali o le cellule renali che abbiamo esaminato in questo studio. Dobbiamo acquisire una migliore comprensione di come i CNP modificano e modificano le caratteristiche delle barriere poiché queste minuscole particelle diventano più comuni nell'aria che respiriamo, ", ha detto Witzmann.

I due ricercatori notano che queste particelle incredibilmente forti, visibile solo al microscopio elettronico, svolgono funzioni utili, inclusi ruoli nella somministrazione di farmaci e sono responsabili di molti progressi nell'elettronica, come i colori impressionanti visti sui televisori al plasma e sui monitor dei computer. Ciò di cui si preoccupano è quando i CNP entrano nell'aria e nell'ambiente e infine nel corpo umano da uno smaltimento inappropriato o dalla fabbricazione di prodotti contenenti particelle.

Questo studio fa parte del più ampio corpus di lavoro del team, che esamina l'effetto dei CNP sulle barriere in tutto il corpo, comprese quelle delle vie aeree e dell'intestino crasso.

"A questo punto, sappiamo che i CNP hanno molte qualità benefiche, ma comportano anche potenziali rischi. Queste particelle sono così piccole che quando entrano in vari organi o sistemi possono legarsi a molte cose. Dobbiamo studiare ulteriormente come appaiono nelle varie parti del corpo, come influenzano l'espressione delle proteine, così come quello che fanno quando attraversano una barriera o vengono espulsi, ", ha detto Witzmann.

"Studiare le alterazioni cellulari nella barriera sangue-urina nel rene causate dall'esposizione ripetuta a basse concentrazioni di CNP è il primo passo per comprendere l'assalto al corpo umano dell'esposizione accidentale ai CNP, ma è importante, " ha detto Blazer-Yost.

Adam Amos, un coautore dello studio, ha eseguito parte del lavoro iniziale che ha contribuito a questo studio durante un'esperienza di ricerca universitaria intensiva di cinque semestri nel laboratorio Blazer-Yost della School of Science. Attualmente frequenta la IU School of Medicine. Il lavoro è proseguito nell'ambito del dottorato. ricerca di tesi di Amiraj Banga.