Med hjälp av partiklar som är 1/100, 000 bredden av ett hårstrå för att leverera läkemedel till celler eller hjälpa växter att bekämpa skadedjur kan låta som något ur en science fiction-film, men dessa scenarier kan vara vanligt förekommande inom en snar framtid.
Kolnanorör, cylindriskt formade kolmolekyler med en diameter på cirka 1 nanometer, har många potentiella tillämpningar inom en mängd olika områden, såsom biomedicinsk teknik och medicinsk kemi. Proteiner, nukleinsyror, och läkemedel kan fästas på dessa nanorör och levereras till celler och organ. Kolnanorör kan användas för att känna igen och bekämpa virus och andra patogener. Dock, resultat av studier på djur har också väckt oro över nanopartiklars potentiella toxicitet.
Ny forskning av ett team av forskare från Kina, ledd av Dr. Nan Yao, utforskade effekterna av nanopartiklar på växtceller. Resultaten av Dr. Yao och hans kollegor publiceras i oktobernumret av American Journal of Botany .
Dr Yao och hans team av forskare isolerade celler från ris såväl som från modellväxtarten Arabidopsis. Forskarna behandlade dessa celler med kolnanorör, och bedömde sedan cellerna för livsduglighet, skada på DNA, och närvaron av reaktiva syreämnen.
Forskarna fann en ökning av nivåerna av den reaktiva syrearten väteperoxid. Reaktiva syrearter orsakar oxidativ stress till celler, och denna stress kan resultera i programmerad celldöd. Dr Yao och hans kollegor upptäckte att effekten av kolnanorör på celler var dosberoende – ju högre dos, desto större är sannolikheten för celldöd. I kontrast, celler exponerade för kolpartiklar som inte var nanorör drabbades inte av några negativa effekter, visar att storleken på nanorören är en faktor för deras toxicitet.
"Nanoteknik har en stor omfattning av potentiella tillämpningar inom jordbruksindustrin, dock, inverkan av nanopartiklar har sällan studerats i växter, "Dr. Yao sa. "Vi fann att nanomaterial kunde inducera programmerad celldöd i växtceller."
Trots forskarnas observationer att kolnanorör hade toxiska effekter på växtceller, användningen av nanoteknik inom jordbruksindustrin lovar fortfarande mycket. Forskarna observerade bara programmerad celldöd som ett tillfälligt svar efter injektionen av nanorören och observerade inte ytterligare förändringar en och en halv dag efter nanorörsbehandlingarna. Också, forskarna observerade inte döden på vävnadsnivå, vilket indikerar att injicering av celler med kolnanorör endast orsakade begränsad skada.
"Den nuvarande studien har gett bevis för att vissa kolnanopartiklar inte är 100% säkra och har biverkningar på växter, antyder att potentiella risker för nanotoxicitet på växter måste bedömas, " sa Dr Yao. I framtiden, Dr Yao och kollegor är intresserade av att undersöka om andra typer av nanopartiklar också kan ha toxiska effekter på växtceller. "Vi skulle vilja skapa en prediktiv toxikologisk modell för att spåra nanopartiklar."
Först när forskare har kritiskt undersökt riskerna med nanopartiklar kan de dra nytta av de enorma potentiella fördelarna med denna nya teknik.
