Ученые из Университета Райса, работающие с коллегами из Франции, обнаружили присутствие искусственных углеродных нанотрубок в клетках, извлеченных из дыхательных путей парижских детей, проходящих стандартное лечение астмы. Дальнейшее расследование обнаружило аналогичные нанотрубки в образцах выхлопных труб парижских автомобилей и в пыли, собранной в разных местах города.
В этом месяце исследователи сообщили в журнале EBioMedicine, что эти образцы соответствуют тому, что было найдено в других местах, включая родной город Райс Хьюстон, в паутине в Индии и в ледяных кернах.Исследование никоим образом не приписывает нанотрубкам состояние детей, сказал химик Райс Лон Уилсон, автор-корреспондент новой статьи. Но очевидная повсеместность нанотрубок должна стать предметом дальнейших исследований, сказал он.«Мы знаем, что углеродные наночастицы встречаются в природе», — сказал Уилсон, отметив, что круглые молекулы фуллерена, подобные тем, которые были обнаружены в Райсе, обычно производятся вулканами, лесными пожарами и другими видами горения углеродных материалов. «Все, что вам нужно, это небольшой катализатор, чтобы производить углеродные нанотрубки вместо фуллеренов».
По его словам, автомобильный каталитический нейтрализатор, который превращает токсичный оксид углерода в более безопасные выбросы, имеет хотя бы мимолетное сходство с изобретенным Райсом процессом производства оксида углерода высокого давления, или HiPco, процессом производства углеродных нанотрубок. «Так что, если подумать, это не большой сюрприз», — сказал Уилсон.Команда во главе с Уилсоном, Фати Муссой из Университета Париж-Сакле и ведущим писателем Елена Колосняж-Таби, аспирантка в Париже-Сакле, проанализировала твердые частицы, обнаруженные в клетках альвеолярных макрофагов (также известных как пылевые клетки), которые помогают задерживать посторонние материалы. как частицы и бактерии, попадающие в легкие.Исследователи написали, что их результаты «предполагают, что люди регулярно подвергаются воздействию» углеродных нанотрубок.
Они также предложили пересмотреть предыдущие исследования, которые связывают содержание углерода в макрофагах дыхательных путей и снижение функции легких, в свете новых результатов. Мусса подтвердил, что его лаборатория продолжит изучение влияния искусственных нанотрубок на здоровье.Клетки были взяты у 69 случайно выбранных пациентов с астмой в возрасте от 2 до 17 лет, которым в рамках лечения выполнялись стандартные оптоволоконные бронхоскопии.
По этическим причинам клетки здоровых пациентов не анализировались, но поскольку нанотрубки были обнаружены во всех образцах, исследование привело исследователей к выводу, что углеродные нанотрубки, вероятно, можно найти у всех.В исследовании отмечается, но не делается окончательных выводов относительно спорного утверждения о том, что волокна углеродных нанотрубок могут действовать как асбест, доказанный канцероген.
Но авторы напомнили, что «длинные углеродные нанотрубки и большие агрегаты коротких могут вызывать гранулематозную (воспалительную) реакцию».Исследование частично отвечает на вопрос о том, что составляет черный материал внутри альвеолярных макрофагов, который был предметом первоначального исследования. Исследователи обнаружили одностенные и многослойные углеродные нанотрубки и аморфный углерод среди ячеек, а также в образцах, взятых из выхлопных труб автомобилей в Париже и пыли из различных зданий в городе и его окрестностях.
«Концентрация нанотрубок в этих образцах настолько низка, что трудно поверить, что они могут вызвать астму, но вы никогда не знаете, — сказал Уилсон. «Что меня больше всего удивило, так это то, что углеродные нанотрубки были основным компонентом углеродистого загрязнения, которое мы обнаружили в образцах».Агрегаты нанотрубок в клетках имеют размер от 10 до 60 нанометров в диаметре и до нескольких сотен нанометров в длину, что достаточно мало, чтобы оптические микроскопы не смогли идентифицировать их в образцах от бывших пациентов. В новом исследовании использовались более сложные инструменты, включая просвечивающую электронную микроскопию высокого разрешения, рентгеновскую спектроскопию, рамановскую спектроскопию и ближнюю инфракрасную флуоресцентную микроскопию, чтобы окончательно идентифицировать их в клетках и в образцах окружающей среды.
«Мы собрали образцы из выхлопных труб автомобилей в Париже, а также на оживленных и незанятых перекрестках и нашли там структуры того же типа, что и в образцах людей», — сказал Уилсон.«Это своего рода ирония. В нашей лаборатории, работая с углеродными нанотрубками, мы носим маски для лица, чтобы предотвратить именно то, что мы видим в этих образцах, но все, кто гуляет в мире, вероятно, имеют хотя бы небольшую концентрацию углеродных нанотрубок в их легкие ", — сказал он.Исследователи также предположили, что большая площадь поверхности нанотрубок и их способность прикрепляться к веществам могут сделать их эффективными переносчиками других загрязнителей.
Это исследование последовало за исследованием, опубликованным Медицинским колледжем Райса и Бейлора в начале этого месяца с аналогичной целью анализа черного вещества, обнаруженного в легких курильщиков, умерших от эмфиземы. В ходе этого исследования были обнаружены наночастицы сажи, которые возникли в результате неполного сгорания такого органического материала, как табак.