Nanopartiklar, extremt små partiklar mätt i miljarddels meter, finns allt mer överallt, och särskilt inom biomedicinska produkter. Deras toxicitet har undersökts i allmänna termer, men nu har ett team av israeliska forskare för första gången funnit att exponeringsnanopartiklar (NP) av kiseldioxid (SiO2) kan spela en stor roll i utvecklingen av hjärt-kärlsjukdomar när NP passerar vävnads- och cellbarriärer och även hittar sin väg in i cirkulationssystemet. Deras studie publiceras i decembernumret 2014 av Environmental Toxicology.
Forskargruppen bestod av forskare från Technion Rappaport fakulteten för medicin, Rambam Medical Center, och Center of Excellence in Exposure Science and Environmental Health (TCEEH).
"Miljöexponering för nanopartiklar blir oundviklig på grund av den snabba expansionen av nanoteknik, " säger studiens huvudförfattare, Prof. Michael Aviram, vid Technion Medicinska fakulteten, "Denna exponering kan vara särskilt kronisk för dem som är anställda i forskningslaboratorier och i högteknologisk industri där arbetare hanterar, tillverkning, använda och kassera nanopartiklar. Produkter som använder kiseldioxidbaserade nanopartiklar för biomedicinskt bruk, såsom olika chips, läkemedels- eller genleverans och spårning, bildbehandling, ultraljudsbehandling, och diagnostik, kan också utgöra en ökad kardiovaskulär risk för konsumenter också."
I den här studien, forskare exponerade odlade laboratoriemusceller som liknade artärväggscellerna för NP:er av kiseldioxid och undersökte effekterna. SiO2 NP är toxiska för och har betydande negativa effekter på makrofager. en typ av vita blodkroppar som tar upp lipider, leder till utveckling av aterosklerotisk lesion och dess efterföljande kardiovaskulära händelser, såsom hjärtinfarkt eller stroke. Makrofager ackumuleras i artärväggen under aterogena tillstånd som högt kolesterol, triglycerider, oxidativ stress – omvandlas till lipider, eller laddade "skumceller" som, i tur och ordning, påskynda utvecklingen av ateroskleros.
"Ansamling av makrofagskumceller i artärväggen är en nyckelcellstyp i utvecklingen av ateroskleros, som är en inflammatorisk sjukdom", säger medförfattaren Dr. Lauren Petrick. "Syften med vår studie var att få ytterligare insikt i den kardiovaskulära risken som är förknippad med exponering för nanopartiklar av kiseldioxid och upptäcka mekanismerna bakom Si02:s inducerade aterogena effekter på makrofager. Vi ville också använda nanopartiklar som en modell för exponering för ultrafina partiklar (UFP) som riskfaktorer för hjärt-kärlsjukdom."
Både NP och UFP kan inhaleras och inducera negativa biologiska effekter. Dock, fram till denna studie, deras effekt på utvecklingen av ateroskleros har varit i stort sett okänd. Här, Forskare har för första gången upptäckt att toxiciteten hos nanopartiklar av kiseldioxid har en "signifikant och betydande effekt på ackumuleringen av triglycerider i makrofagerna, " vid alla analyserade exponeringskoncentrationer, och att de också "ökar oxidativ stress och toxicitet."
En färsk uppdatering från American Heart Association föreslog också att "fina partiklar" i luftföroreningar leder till förhöjd risk för hjärt-kärlsjukdomar. Dock, mer forskning behövdes för att undersöka vilken roll "ultrafina partiklar" (som är mycket mindre än "fina partiklar") på utveckling av åderförkalkning och kardiovaskulär risk.
"Antalet nanobaserade konsumentprodukter har ökat tusen gånger de senaste åren, med en uppskattad världsmarknad på 3 biljoner dollar till år 2020, " avslutar forskarna. "Denna verklighet leder till ökad mänsklig exponering och interaktion av kiseldioxidbaserade nanopartiklar med biologiska system. Eftersom vår forskning visar en tydlig kardiovaskulär hälsorisk förknippad med denna trend, åtgärder måste vidtas för att säkerställa att potentiella hälso- och miljörisker åtgärdas samtidigt som nanotekniken utvecklas.
