Forskare vid University of Michigan har hittat bevis på att vissa kolnanomaterial kan tränga in i immuncellmembranen, tycks gå oupptäckt av cellens inbyggda mekanismer för att uppsluka och kassera främmande material, och sedan fly genom någon oidentifierad väg.

Forskarna från School of Public Health och College of Engineering säger att deras resultat av ett mer passivt inträde av materialet i celler är den första forskningen som visar att den normala processen med endocytos-fagocytos inte alltid aktiveras när celler konfronteras med små Kol 60 (C60) molekyler.

Deras forskning redovisas i det aktuella numret av Nanoskala .

Nanomaterial är små ansamlingar av atomer, vanligtvis mäter från 1-100 nanometer. Som referens, ett människohår är ungefär 75, 000 nanometer bred. Denna studie undersökte nanomaterial som kallas kolfullerener, i detta fall C60, som har en distinkt sfärisk form.

Under det senaste decenniet, forskare har funnit dessa kolbaserade material användbara i ett antal kommersiella produkter, inklusive droger, medicinska apparater, kosmetika, smörjmedel, antimikrobiella medel och mer. Fullerener produceras också i naturen genom händelser som vulkanutbrott och skogsbränder.

Oron är att hur utsatt, kommersiellt eller naturligt, lite är känt om hur inandning av dessa material påverkar hälsan.

"Det är fullt möjligt att även små mängder av vissa nanomaterial kan orsaka förändrad cellulär signalering, sa Martin Philbert, dekanus och professor i toxikologi vid UM School of Public Health.

Philbert sa att mycket av den tidigare publicerade forskningen bombarderade celler med stora mängder partikelkluster, till skillnad från en normal miljöexponering.

UM-forskarna undersökte olika mekanismer för cellinträde genom en kombination av klassiska biologiska, biofysiska och nyare beräkningstekniker, med hjälp av modeller utvecklade av ett team ledd av Angela Violi för att avgöra hur C60-molekyler hittar in i levande immunceller hos möss.

De fann att C60-partiklarna i låga koncentrationer kom in i membranet individuellt, utan att störa cellens struktur tillräckligt för att utlösa dess normala svar.

"Beräkningsmodellering av C60 som interagerar med lipidbilager, representativ för cellmembranet, visa att partiklar lätt diffunderar in i biologiska membran och finner en termodynamiskt stabil jämvikt i en excentrisk position inom dubbelskiktet, sa Violi, U-M professor i maskinteknik, kemiteknik, Biomedicinsk forskning, och makromolekylär vetenskap och teknik.

"Det överraskande bidraget från passiva sätt för cellinträde ger nya vägar för toxikologisk forskning, eftersom vi fortfarande inte vet exakt vilka mekanismer som orsakar denna korsning."