Исследователи из Школы общественного здравоохранения и Инженерного колледжа говорят, что их открытие более пассивного проникновения материалов в клетки является первым исследованием, показывающим, что нормальный процесс эндоцитоза-фагоцитоза не всегда активируется, когда клетки сталкиваются с крошечными клетками. Молекулы углерода 60 (C60).
Их исследование опубликовано в текущем выпуске Nanoscale.Наноматериалы — это небольшие скопления атомов, обычно размером от 1 до 100 нанометров. Для справки: человеческий волос имеет ширину около 75 000 нанометров. В этом исследовании изучались наноматериалы, известные как углеродные фуллерены, в данном случае C60, который имеет отчетливую сферическую форму.
За последнее десятилетие ученые обнаружили, что эти углеродные материалы полезны в ряде коммерческих продуктов, включая лекарства, медицинские устройства, косметику, смазочные материалы, противомикробные агенты и многое другое. Фуллерены также производятся в природе в результате таких событий, как извержения вулканов и лесные пожары.Беспокойство вызывает то, что, как бы они ни подвергались коммерческому или естественному воздействию, мало что известно о том, как вдыхание этих материалов влияет на здоровье.«Вполне возможно, что даже крошечные количества некоторых наноматериалов могут вызвать изменение клеточной передачи сигналов», — сказал Мартин Филберт, декан и профессор токсикологии Школы общественного здравоохранения Университета штата Мэриленд.
Филберт сказал, что большая часть ранее опубликованных исследований бомбардирует клетки большим количеством кластеров частиц, в отличие от обычного воздействия окружающей среды.Исследователи UM изучили различные механизмы проникновения клеток с помощью комбинации классических биологических, биофизических и новейших вычислительных методов, используя модели, разработанные командой под руководством Анджелы Виоли, чтобы определить, как молекулы C60 попадают в живые иммунные клетки мышей.
Они обнаружили, что частицы C60 в низких концентрациях проникают в мембрану индивидуально, не нарушая структуру клетки, достаточную для того, чтобы вызвать ее нормальный ответ.«Вычислительное моделирование взаимодействия C60 с липидными бислоями, представляющими клеточную мембрану, показывает, что частицы легко диффундируют в биологические мембраны и находят термодинамически стабильное равновесие в эксцентричном положении внутри бислоя», — сказал Виоли, профессор машиностроения и химической инженерии. , биомедицинская инженерия, макромолекулярная наука и инженерия.
«Удивительный вклад пассивных способов проникновения в клетки открывает новые возможности для токсикологических исследований, поскольку мы до сих пор не знаем точно, какие механизмы вызывают это пересечение».