(Phys.org) —Forskare vid National Institute of Standards and Technology (NIST) har gett bevis i laboratoriet att enväggiga kolnanorör (SWCNT) kan hjälpa till att skydda DNA-molekyler från skador genom oxidation. I naturen, oxidation är en vanlig kemisk process där en reaktiv kemikalie tar bort elektroner från DNA och kan öka risken för mutationer i celler. Fler studier behövs för att se om den in vitro -skyddande effekten av nanorör som rapporterats i laboratoriet också inträffar in vivo, det är, inom en levande organism.

"Våra resultat säger inte om kolnanorör är bra eller dåliga för människor och miljö, säger Elijah Petersen, en av författarna till studien. "Dock, resultaten hjälper oss att bättre förstå de mekanismer genom vilka nanorör kan interagera med biomolekyler. "

Enväggiga kolnanorör-små ihåliga stavar som är en atomtjocka ark med grafen rullade i cylindrar 10, 000 gånger mindre i diameter än ett människohår - uppskattas för sin extraordinära optiska, mekanisk, termiska och elektroniska egenskaper. De används för att producera lätta och extremt starka material, förbättra funktionerna hos enheter som sensorer, och tillhandahålla ett nytt sätt att leverera läkemedel med stor specificitet. Dock, eftersom kolnanorör alltmer införlivas i konsument- och medicinska produkter, allmänhetens oro för deras potentiella miljö, hälsa och säkerhet (EHS) risker har ökat. Att vetenskapligt bestämma risknivån i samband med kolnanorören har varit utmanande, med olika studier som visar motstridiga resultat på celltoxicitet. En av komponenterna som saknas i dessa studier är förståelse för vad som fysiskt händer på molekylär nivå.

I en ny tidning, NIST -forskare undersökte effekten av ultraljud på en lösning av DNA -fragment som kallas oligomerer i närvaro och frånvaro av kolnanorör. Ultraljud är en standard laboratorieteknik som använder högfrekventa ljudvågor för att blanda lösningar, bryta upp celler eller bearbeta uppslamningar. Processen kan bryta vattenmolekyler till mycket reaktiva medel, såsom hydroxylradikaler och väteperoxid som liknar de oxidativa kemikalier som vanligtvis hotar däggdjurscells -DNA, även om de experimentella nivåerna från ultraljudsbehandling är mycket större än de som finns naturligt i cellerna. "I vårt experiment, vi letade efter om nanorören förstärkte eller avskräckade oxidativ skada på DNA, Säger Petersen.

I motsats till förväntningen att kolnanorör kommer att skada biomolekyler de kontaktar, forskarna fann att de totala nivåerna av ackumulerade DNA -skador minskade avsevärt i lösningarna med nanorör närvarande. "Detta tyder på att nanorören kan ge en skyddande effekt mot oxidativ skada på DNA, Säger Petersen.

En möjlig förklaring till det överraskande resultatet, Petersen säger, är att kolnanorören kan fungera som åtsugare, binda upp de oxidativa arterna i lösning och förhindra att de interagerar med DNA. "Vi såg också en minskning av DNA -skador när vi gjorde ultraljud i närvaro av dimetylsulfoxid (DMSO), en kemisk förening som är känd för att vara en hydroxylradikalavskiljare, Säger Petersen.

Petersen säger att ett tredje experiment där ultraljud utfördes i närvaro av DMSO och SWCNT samtidigt gav en additiv effekt, minska DNA -skadanivåerna mer signifikant än endera behandlingen ensam.