Quando il chimico ambientale e del suolo Baoshan Xing dell'Università del Massachusetts Amherst ha iniziato a leggere nel 2014 che un nuovo, materiale bidimensionale noto come fosforo nero stratificato (BP) stava attirando l'attenzione dei ricercatori biomedici per l'uso nei sistemi di somministrazione di farmaci e nella terapia fototermica del tumore, era sia incuriosito che preoccupato.

"Non sono solo un chimico del suolo, ma un chimico ambientale, " fa notare. "Come scienziati agrari, conosciamo molto bene il fosforo ma non avevo mai sentito parlare del fosforo nero bidimensionale. Quindi leggiamo tutti i bei giornali sul fosforo nero, poi, come chimici ambientali, abbiamo iniziato a chiedere informazioni sulla tossicità delle nanoparticelle. Devi stare attento a dove metti questi materiali nel corpo umano".

In una recente storia di copertina del giornale, Piccolo , il suo ex borsista post-dottorato, Qing Zhao, attualmente professore presso l'Istituto di ecologia applicata presso l'Accademia cinese delle scienze, e Xing riportano i risultati dei test di tossicità per diversi spessori di BP stratificato in tre linee cellulari. Brevemente, hanno trovato l'interruzione dell'integrità della membrana cellulare correlata alla dimensione delle particelle di pressione arteriosa stratificata, più citotossicità dipendente dalla concentrazione e dal tipo di cellula.

Xing dice, "Siamo tra i primi a lavorare con questo materiale, in particolare per quanto riguarda le sue implicazioni ambientali." Lui e colleghi sollecitano che "una comprensione approfondita della citotossicità di BP è della massima importanza" per fornire dati utili per la valutazione del rischio e applicazioni biomediche sicure.

I ricercatori riconoscono che il nuovo materiale, che viene raccolto come campioni sottili da cristalli di fosforo mediante una tecnica nota come esfoliante, questo è, rasatura di strati di diverso spessore, ha "proprietà ottiche ed elettriche uniche, " che potrebbe renderlo "un candidato promettente per un efficiente veicolo di somministrazione di farmaci e terapia fototermica/fotodinamica nel trattamento di una varietà di tumori".

Xing dice, "Ricordo quando il grafene a strato singolo ha generato grande entusiasmo nella comunità di ricerca un decennio fa, e penso che le persone si stiano entusiasmando ora per un singolo strato di fosforo nero, che potrebbe avere molte applicazioni interessanti." Ma i due materiali differiscono molto nella loro struttura a strato singolo, Aggiunge, dove il grafene monostrato è perfettamente piatto, BP esfoliato ha una struttura a zig-zag.

Zhao, Xing e i loro colleghi sottolineano che gli studi sulla tossicità della pressione arteriosa a strati condotti fino ad oggi hanno utilizzato reagenti di vitalità, che possono interferire con i risultati di citotossicità. Al contrario, hanno usato un label-free, tecnica di analisi cellulare in tempo reale (RTCA) che non necessita di reagenti di vitalità fluorescenti o colorimetrici.

Analisi della tossicità della PA a strati in tre tipi di cellule, cellule di fibroblasti di topo (NIH 3T3), cellule epiteliali del colon umano (HCoEpiC) e cellule renali embrionali umane (293T), l'UMass Amherst e il team di ricerca cinese hanno scoperto che la citotossicità della BP a strati si basa sul fatto che genera specie reattive dell'ossigeno (ROS). I ROS sono tra i più potenti agenti dannosi per le cellule conosciuti. La pressione sanguigna stratificata interrompe anche l'integrità della membrana cellulare in modo dipendente dalla dimensione delle particelle. "Più grande è la BP, verrà mantenuta una minore integrità della membrana, " fanno notare.

Ulteriore, dicono che i valori IC50 della PA stratificata possono differire di decine di volte a seconda della dimensione delle particelle e del tipo di cellula. I valori di IC50 si riferiscono a una misura dell'efficacia di un materiale nell'inibire una specifica funzione biologica. Xing e colleghi sollecitano che "bisogna prestare particolare attenzione alla dimensione della PA a strati e ai tipi di linee cellulari bersaglio per la sua applicazione in campo biomedico".

aggiungono, "Ulteriori studi sono senza dubbio necessari per esplorare in profondità i meccanismi di citotossicità, " e che "visti i risultati del nostro presente studio, i meccanismi della citotossicità della PA sono sorprendentemente complicati e hanno implicazioni significative per la valutazione del rischio e le applicazioni biomediche sicure della PA".

Hanno in programma di proseguire con ulteriori esperimenti per testare la loro ipotesi che la PA stratificata, con le sue insolite proprietà elettriche, potrebbe rivelarsi utile nella rimozione di sostanze chimiche caricate positivamente e negativamente e contaminanti organici dall'acqua.