I nanotubi di carbonio (le lunghe aste) e le nanoparticelle (i grumi neri) compaiono negli scarichi dei veicoli prelevati dai tubi di scappamento delle auto a Parigi. L'immagine fa parte di uno studio condotto da scienziati a Parigi e alla Rice University per analizzare il materiale carbonioso nei polmoni dei pazienti asmatici. Hanno scoperto che le auto sono una probabile fonte di nanotubi trovati nei pazienti. Credito:Fathi Moussa/Università Paris-Saclay
Le automobili sembrano produrre nanotubi di carbonio, e alcune delle prove sono state trovate nei polmoni umani.
Gli scienziati della Rice University che lavorano con i colleghi in Francia hanno rilevato la presenza di nanotubi di carbonio artificiali nelle cellule estratte dalle vie aeree di bambini parigini sottoposti a trattamento di routine per l'asma. Ulteriori indagini hanno trovato nanotubi simili nei campioni dei tubi di scappamento dei veicoli parigini e nella polvere raccolta da vari luoghi della città.
I ricercatori hanno riportato sulla rivista EBioMedicina questo mese che questi campioni si allineano con ciò che è stato trovato altrove, compresa la città natale di Rice, Houston, nelle ragnatele in India e nelle carote di ghiaccio.
La ricerca non attribuisce in alcun modo le condizioni dei bambini ai nanotubi, disse il chimico del riso Lon Wilson, un autore corrispondente del nuovo articolo. Ma l'apparente ubiquità dei nanotubi dovrebbe essere al centro di ulteriori indagini, Egli ha detto.
"Sappiamo che le nanoparticelle di carbonio si trovano in natura, "Ha detto Wilson, notando che le molecole rotonde di fullerene come quelle scoperte a Rice sono comunemente prodotte dai vulcani, incendi boschivi e altre combustione di materiali carboniosi. "Tutto ciò di cui hai bisogno è un po' di catalisi per produrre nanotubi di carbonio invece di fullereni".
Il catalizzatore di un'auto, che trasforma il monossido di carbonio tossico in emissioni più sicure, ha almeno una vaga somiglianza con il monossido di carbonio ad alta pressione inventato da Rice, o HiPco, processo per produrre nanotubi di carbonio, Egli ha detto. "Quindi non è una grande sorpresa, quando ci pensi, " disse Wilson.
Il carbonio all'interno di un vacuolo delle cellule polmonari assume la forma di nanotubi (barre) e nanoparticelle (gruppi neri) e sono simili a quelli che si trovano negli scarichi dei veicoli a Parigi. L'immagine fa parte di uno studio condotto da scienziati a Parigi e alla Rice University per analizzare il materiale carbonioso nei polmoni dei pazienti asmatici. Hanno scoperto che le auto sono una probabile fonte di nanotubi trovati nei pazienti. Credito:Fathi Moussa/Università Paris-Saclay
Il team guidato da Wilson, Fathi Moussa dell'Università Paris-Saclay e l'autrice principale Jelena Kolosnjaj-Tabi, uno studente laureato alla Paris-Saclay, ha analizzato il particolato trovato nelle cellule dei macrofagi alveolari (note anche come cellule di polvere) che aiutano a impedire a materiali estranei come particelle e batteri di entrare nei polmoni.
I ricercatori hanno scritto che i loro risultati "suggeriscono che gli esseri umani sono regolarmente esposti" ai nanotubi di carbonio. Hanno anche suggerito che studi precedenti che collegano il contenuto di carbonio dei macrofagi delle vie aeree e il declino della funzione polmonare dovrebbero essere riconsiderati alla luce delle nuove scoperte. Moussa ha confermato che il suo laboratorio continuerà a studiare l'impatto dei nanotubi artificiali sulla salute.
Le cellule sono state prelevate da 69 pazienti asmatici selezionati casualmente di età compresa tra 2 e 17 anni che sono stati sottoposti a broncoscopie a fibre ottiche di routine come parte del loro trattamento. Per ragioni etiche, non sono state analizzate cellule di pazienti sani, ma poiché i nanotubi sono stati trovati in tutti i campioni, lo studio ha portato i ricercatori a concludere che è probabile che i nanotubi di carbonio si trovino in tutti.
Lo studio rileva, ma non trae conclusioni definitive sulla controversa proposta secondo cui le fibre di nanotubi di carbonio possono agire come l'amianto, un cancerogeno provato. Ma gli autori hanno ricordato che "nanotubi di carbonio lunghi e grandi aggregati di quelli corti possono indurre una reazione granulomatosa (infiammazione)".
Lo studio risponde in parte alla domanda su cosa costituisce il materiale nero all'interno dei macrofagi alveolari, il fulcro originario dello studio. I ricercatori hanno trovato nanotubi di carbonio a parete singola e multiparete e carbonio amorfo tra le cellule, così come in campioni prelevati dai tubi di scappamento delle auto a Parigi e polvere da vari edifici dentro e intorno alla città.
"Le concentrazioni di nanotubi sono così basse in questi campioni che è difficile credere che possano causare l'asma, ma non si sa mai, "Ha detto Wilson. "Ciò che mi ha sorpreso di più è stato che i nanotubi di carbonio erano il componente principale dell'inquinamento carbonioso che abbiamo trovato nei campioni".
Gli aggregati di nanotubi nelle cellule variavano in dimensioni da 10 a 60 nanometri di diametro e fino a diverse centinaia di nanometri di lunghezza, abbastanza piccoli che i microscopi ottici non sarebbero stati in grado di identificarli in campioni di ex pazienti. Il nuovo studio ha utilizzato strumenti più sofisticati, compresa la microscopia elettronica a trasmissione ad alta risoluzione, spettroscopia a raggi X, Spettroscopia Raman e microscopia a fluorescenza nel vicino infrarosso per identificarli definitivamente nelle cellule e nei campioni ambientali.
"Abbiamo raccolto campioni dai tubi di scappamento delle auto a Parigi e da incroci trafficati e non trafficati e abbiamo trovato lo stesso tipo di strutture dei campioni umani, " disse Wilson.
"È un po' ironico. Nel nostro laboratorio, lavorare con i nanotubi di carbonio, indossiamo maschere per evitare esattamente ciò che vediamo in questi campioni, eppure tutti quelli che vanno in giro per il mondo hanno probabilmente almeno una piccola concentrazione di nanotubi di carbonio nei polmoni, " Egli ha detto.
I ricercatori hanno anche suggerito che le ampie aree superficiali dei nanotubi e la loro capacità di aderire alle sostanze potrebbero renderli vettori efficaci per altri inquinanti.
Lo studio ha seguito quello pubblicato dal Rice e dal Baylor College of Medicine all'inizio di questo mese con l'obiettivo simile di analizzare la sostanza nera trovata nei polmoni dei fumatori morti di enfisema. Quello studio ha trovato nanoparticelle di nerofumo che erano il prodotto della combustione incompleta di materiale organico come il tabacco.
