Kolnanorör (de långa stängerna) och nanopartiklar (de svarta klumparna) dyker upp i fordonsavgaserna som tas från avgasrören på bilar i Paris. Bilden är en del av en studie av forskare i Paris och vid Rice University för att analysera kolhaltigt material i lungorna hos astmapatienter. De fann att bilar är en trolig källa till nanorör som finns hos patienterna. Kredit:Fathi Moussa/Paris-Saclay University
Bilar verkar producera kolnanorör, och en del av bevisen har hittats i mänskliga lungor.
Forskare från Rice University som arbetar med kollegor i Frankrike har upptäckt förekomsten av konstgjorda kolnanorör i celler som extraherats från luftvägarna hos parisiska barn under rutinbehandling för astma. Ytterligare undersökningar fann liknande nanorör i prover från avgasrören från Paris-fordon och i damm som samlats från olika platser runt om i staden.
Forskarna rapporterade i tidskriften EBioMedicine denna månad att dessa prover stämmer överens med vad som har hittats på andra ställen, inklusive Rice hemstad Houston, i spindelnät i Indien och i iskärnor.
Forskningen tillskriver inte på något sätt barnens förutsättningar till nanorören, sa riskemist Lon Wilson, motsvarande författare till den nya tidningen. Men nanorörens skenbara överallt borde vara i fokus för vidare undersökning, han sa.
"Vi vet att kolnanopartiklar finns i naturen, " sa Wilson, noterar att runda fullerenmolekyler som de som upptäcktes vid Rice vanligtvis produceras av vulkaner, skogsbränder och annan förbränning av kolmaterial. "Allt du behöver är lite katalys för att göra kolnanorör istället för fullerener."
En bils katalysator, som förvandlar giftig kolmonoxid till säkrare utsläpp, har åtminstone en övergående likhet med den av ris uppfunna högtryckskolmonoxiden, eller HiPco, process för att tillverka kolnanorör, han sa. "Så det är ingen stor överraskning, när du tänker efter, " sa Wilson.
Kol inuti en lungcellsvakuol tar formen av nanorör (stavar) och nanopartiklar (svarta klumpar) och liknar de som finns i fordonsavgaser i Paris. Bilden är en del av en studie av forskare i Paris och vid Rice University för att analysera kolhaltigt material i lungorna hos astmapatienter. De fann att bilar är en trolig källa till nanorör som finns hos patienterna. Kredit:Fathi Moussa/Paris-Saclay University
Teamet ledd av Wilson, Fathi Moussa från Paris-Saclay University och huvudförfattaren Jelena Kolosnjaj-Tabi, en doktorand vid Paris-Saclay, analyserade partiklar som finns i de alveolära makrofagcellerna (även kända som dammceller) som hjälper till att stoppa främmande material som partiklar och bakterier från att komma in i lungorna.
Forskarna skrev att deras resultat "tyder på att människor rutinmässigt exponeras" för kolnanorör. De föreslog också att tidigare studier som kopplar samman kolinnehållet i luftvägsmakrofager och nedgången i lungfunktionen bör omprövas i ljuset av de nya rönen. Moussa bekräftade att hans labb kommer att fortsätta att studera effekterna av konstgjorda nanorör på hälsan.
Cellerna togs från 69 slumpmässigt utvalda astmapatienter i åldern 2 till 17 som genomgick rutinmässiga fiberoptiska bronkoskopier som en del av sin behandling. Av etiska skäl, inga celler från friska patienter analyserades, men eftersom nanorör hittades i alla prover, studien fick forskarna att dra slutsatsen att kolnanorör sannolikt finns i alla.
Studien noterar men drar inga definitiva slutsatser om det kontroversiella förslaget att kolnanorörsfibrer kan fungera som asbest, ett bevisat cancerframkallande ämne. Men författarna påminde om att "långa kolnanorör och stora aggregat av korta kan inducera en granulomatös (inflammations) reaktion."
Studien svarar delvis på frågan om vad som utgör det svarta materialet inuti alveolära makrofager, studiens ursprungliga fokus. Forskarna fann enkelväggiga och flerväggiga kolnanorör och amorft kol bland cellerna, samt i prover svabbade från avgasrören på bilar i Paris och damm från olika byggnader i och runt staden.
"Koncentrationerna av nanorör är så låga i dessa prover att det är svårt att tro att de skulle orsaka astma, men man vet aldrig, "Sade Wilson. "Det som förvånade mig mest var att kolnanorör var huvudkomponenten i den kolhaltiga föroreningen vi hittade i proverna."
Nanorörsaggregaten i cellerna varierade i storlek från 10 till 60 nanometer i diameter och upp till flera hundra nanometer i längd, tillräckligt små för att optiska mikroskop inte skulle ha kunnat identifiera dem i prover från tidigare patienter. Den nya studien använde mer sofistikerade verktyg, inklusive högupplöst transmissionselektronmikroskopi, röntgenspektroskopi, Ramanspektroskopi och nära-infraröd fluorescensmikroskopi för att definitivt identifiera dem i cellerna och i miljöproverna.
"Vi samlade in prover från avgasrören på bilar i Paris såväl som från trafikerade och icke-trafikerade korsningar där och hittade samma typ av strukturer som i de mänskliga proverna, " sa Wilson.
"Det är lite ironiskt. I vårt laboratorium, arbeta med kolnanorör, vi bär ansiktsmasker för att förhindra exakt det vi ser i dessa prover, men alla som går runt där ute i världen har förmodligen åtminstone en liten koncentration av kolnanorör i sina lungor, " han sa.
Forskarna föreslog också att nanorörens stora ytareor och deras förmåga att vidhäfta ämnen kan göra dem till effektiva bärare för andra föroreningar.
Studien följde en som släpptes av Rice och Baylor College of Medicine tidigare denna månad med liknande mål att analysera den svarta substansen som finns i lungorna hos rökare som dog av emfysem. Den studien fann kimrök nanopartiklar som var produkten av ofullständig förbränning av sådant organiskt material som tobak.
