Um toxicologista do Laboratório Nacional de Los Alamos e uma equipe multidisciplinar de pesquisadores documentaram potenciais danos celulares de "fulerenos" - em forma de bola de futebol, moléculas em forma de gaiola compostas por 60 átomos de carbono. A equipe também observou que este tipo específico de dano pode manter a esperança de tratamento para a doença de Parkinson, Doença de Alzheimer, ou mesmo câncer.
A pesquisa apareceu recentemente em Toxicologia e Farmacologia Aplicada e representa a primeira observação deste tipo para fulerenos esféricos, também conhecido como fulerenos, que levam seus nomes do falecido Buckminster Fuller porque se assemelham ao conceito de cúpula geodésica que ele popularizou.
Nanopartículas de carbono projetadas, que incluem fulerenos, estão aumentando em uso em todo o mundo. Cada buckyball é uma gaiola esquelética de carbono do tamanho de um vírus. Eles mostram potencial para criar mais fortes, estruturas mais leves ou atuando como minúsculos mecanismos de entrega de medicamentos ou antibióticos, entre outros usos. Cerca de quatro a cinco toneladas de nanopartículas de carbono são fabricadas anualmente.
"Os nanomateriais são a revolução do século 21, "disse o toxicologista de Los Alamos Rashi Iyer, o principal líder de pesquisa e co-autor do artigo. "Vamos ter que conviver com eles e lidar com eles, e a questão torna-se, 'Como vamos maximizar nosso uso desses materiais e minimizar seu impacto sobre nós e o meio ambiente?' "
Iyer e o autor principal Jun Gao, também um toxicologista de Los Alamos, expôs células de pele humana em cultura a vários tipos distintos de fulerenos. As diferenças nos fulerenos residem no arranjo espacial de pequenos ramos das moléculas saindo da estrutura principal do fulereno. Uma variação de buckyball, chamada de configuração "tris", tinha três ramificações moleculares da estrutura principal em um hemisfério; outra variação, chamada de configuração "hexa", tinha seis ramificações fora da estrutura principal em um arranjo aproximadamente simétrico; o último tipo era uma simples buckyball.
Os pesquisadores descobriram que as células expostas à configuração tris sofreram senescência prematura - o que pode ser descrito como um estado de animação suspensa. Em outras palavras, as células não morreram como as células normalmente deveriam, nem se dividiram ou cresceram. Esta interrupção do ciclo de vida celular natural após a exposição aos fulerenos configurados com tris pode comprometer o desenvolvimento normal dos órgãos, levando à doença dentro de um organismo vivo. Resumidamente, os tris fulerenos eram tóxicos para as células da pele humana.
Além disso, as células expostas ao arranjo tris causaram respostas de nível molecular únicas, sugerindo que os tris-fulerenos podem interferir potencialmente com as respostas imunológicas normais induzidas por vírus. A equipe agora está realizando pesquisas para determinar se as células expostas a esta forma de fulerenos podem ser mais suscetíveis a infecções virais.
Ironicamente, a descoberta também pode levar a uma nova estratégia de tratamento para combater várias doenças debilitantes. Em doenças como Parkinson ou Alzheimer, as células nervosas morrem ou degeneram para um estado não funcional. Um mecanismo para induzir a senescência em células nervosas específicas pode atrasar ou eliminar o início das doenças. De forma similar, uma doença como o câncer, que se espalha e se desenvolve através da replicação desregulada de células cancerosas, pode ser combatido através da senescência induzida. Essa estratégia pode impedir que as células se dividam e dar aos médicos mais tempo para matar as células anormais.
Por causa do tamanho diminuto dos nanomateriais, o principal perigo associado a eles tem sido a inalação potencial - semelhante à preocupação com a exposição ao amianto.
"Já, do ponto de vista toxicológico, esta pesquisa é útil porque mostra que se você tiver a opção de usar um arranjo tris- ou hexa para uma aplicação envolvendo fulerenos, o arranjo hexa é provavelmente a melhor escolha, "disse Iyer." Esses estudos podem fornecer orientação para o design e desenvolvimento de novos nanomateriais. "
Esses resultados foram ramificações de um estudo (Shreve, Wang, e Iyer) financiados para compreender as interações entre fulerenos e membranas biológicas. O Laboratório Nacional de Los Alamos assumiu um papel proativo ao iniciar um programa de bioassessmnet de nanomateriais com a intenção de manter seus trabalhadores de nanomateriais seguros, facilitando a descoberta de alta função, nanomateriais de baixo bioimpacto com potencial para beneficiar as missões de segurança nacional. Além de Gao e Iyer, o programa LANL inclui Jennifer Hollingsworth, Yi Jiang, Jian Song, Paul Welch, Hsing Lin Wang, Srinivas Iyer, e Gabriel Montaño.
Os pesquisadores do Laboratório Nacional de Los Alamos continuarão a tentar entender os efeitos potenciais da exposição a nanomateriais, da mesma forma que Los Alamos foi um líder mundial na compreensão dos efeitos da radiação durante o início da história do laboratório. Os trabalhadores de Los Alamos que usam nanomateriais continuarão a seguir os protocolos que fornecem o mais alto grau de proteção contra exposição potencial.
Entretanto, A pesquisa de Los Alamos em nanomateriais fornece uma história preventiva para o uso de nanomateriais, bem como as primeiras bases para a proteção do trabalhador. Agora mesmo, não há regulamentações federais para o uso de nanomateriais. A divulgação do uso por empresas ou indivíduos é voluntária. Conforme aumenta o uso de nanomateriais, a compreensão de seus perigos potenciais também deve aumentar.
