Studi epidemiologici hanno stabilito una forte correlazione tra l'inalazione di particelle ultrafini da combustione incompleta e malattie respiratorie e cardiovascolari. Ancora, si sa relativamente poco sui meccanismi alla base del modo in cui il particolato dell'aria influisce sulla salute umana. Un nuovo lavoro con i nanopunti di carbonio cerca di fornire il primo modello di come le particelle ultrafini a base di carbonio interagiscono con i tessuti polmonari.

Un gruppo internazionale di ricercatori ha creato un sistema modello 3D di cellule polmonari per studiare come si comportano i sottoprodotti della combustione a base di carbonio quando interagiscono con il tessuto epiteliale umano. In Biointerfasi , un giornale AVS, i ricercatori hanno scoperto che le proprietà superficiali delle proprietà dei nanopunti di carbonio e i modelli di aggregazione hanno influenzato la loro distribuzione in una copia coltivata in laboratorio dello strato barriera del polmone, l'epitelio. I nanopunti di carbonio sono serviti come rappresentanti delle particelle di inquinamento atmosferico.

"La localizzazione e la quantificazione delle nanoparticelle di carbonio inalate a livello cellulare è stata molto difficile, " ha detto Barbara Rothen-Rutishauser, un autore sulla carta, che fa parte di un numero speciale della rivista Biointerfasi sulle donne nella scienza delle biointerfacce. "Ora abbiamo un modello di particella fluorescente che può provare a rispondere alle domande sul destino delle particelle ultrafini nel polmone".

A meno di 100 nanometri di diametro, le particelle ultrafini hanno le piccole dimensioni e l'ampia superficie relativa per provocare il caos sulle cellule e potenzialmente entrare nel flusso sanguigno. La ricerca di altri gruppi ha dimostrato che le particelle ultrafini inducono effetti negativi sui polmoni e sul sistema cardiovascolare aumentando lo stress ossidativo nel corpo.

A causa della dimensione delle particelle, è difficile per le tecniche di laboratorio distinguere tra carbonio negli inquinanti dal carbonio nei tessuti. Perciò, si sa poco della carica superficiale e degli stati di agglomerazione, due caratteristiche fisiche e chimiche chiave che influenzano il modo in cui le particelle di carbonio interagiscono con i tessuti viventi.

Per iniziare a modellare le particelle ultrafini, Estelle Duranti, un altro autore dello studio, trasformato in nanopunti di carbonio fluorescenti drogati con azoto e una combinazione di azoto e zolfo con diverse dimensioni e cariche. Il team ha quindi applicato questi nanopunti allo strato superiore di un tessuto epiteliale cresciuto in laboratorio, dove lo scambio di gas avviene tipicamente nel polmone.

Poiché i normali microscopi a fluorescenza non hanno la risoluzione per visualizzare particelle così piccole, il gruppo ha utilizzato la spettroscopia e la luce UV per rilevare e quantificare i nanopunti mentre migravano dal compartimento luminale oltre le cellule immunitarie del modello polmonare. Come previsto dai ricercatori, le particelle cariche tendevano ad aderire tra loro prima di penetrare nella barriera di scambio di gas. Mentre la maggior parte dei nanopunti a carica neutra è passata attraverso il tessuto dopo solo un'ora, solo il 20% delle particelle cariche agglomerate si è infiltrato nell'epitelio.

Rothen-Rutishauser ha detto che spera di migliorare ulteriormente i nanopunti in modo che imitino meglio le particelle ultrafini. "Quello che stiamo vedendo è che la traslocazione dipende dallo stato di aggregazione, " Rothen-Rutishauser ha detto. "Speriamo di continuare a provare diverse dimensioni di nanopunti, compresi altri tipi di particelle che ci avvicinano all'ambiente reale".