Um estudo internacional baseado na Universidade de Pittsburgh fornece a primeira identificação de uma enzima humana que pode biodegradar nanotubos de carbono - os materiais superfortes encontrados em produtos de eletrônicos a plásticos - e em testes de laboratório compensar os efeitos potencialmente prejudiciais à saúde de ser exposto aos minúsculos componentes, de acordo com descobertas publicadas online em Nature Nanotechnology .
Os resultados podem abrir a porta para o uso de nanotubos de carbono como uma ferramenta segura de entrega de medicamentos e também podem levar ao desenvolvimento de um tratamento natural para pessoas expostas a nanotubos, tanto no ambiente quanto no local de trabalho, a equipe relatou. Os pesquisadores descobriram que os nanotubos de carbono degradados com a enzima mieloperoxidase humana (hMPO) não produzem a inflamação pulmonar que os nanotubos intactos podem causar. Além disso, neutrófilos, os glóbulos brancos que contêm e emitem hMPO para matar microorganismos invasores, pode ser direcionado para atacar especificamente os nanotubos de carbono.
"A aplicação médica bem-sucedida de nanotubos de carbono depende de sua decomposição eficaz no corpo, mas os nanotubos de carbono também são notoriamente duráveis, "disse o pesquisador Valerian Kagan, professor e vice-presidente do Departamento de Saúde Ambiental e Ocupacional da Escola de Pós-Graduação em Saúde Pública de Pitt. "A capacidade do hMPO de biodegradar nanotubos de carbono revela que essa quebra é parte de uma resposta inflamatória natural. O próximo passo é desenvolver métodos para estimular essa resposta inflamatória e reproduzir o processo de biodegradação dentro de um organismo vivo."
Kagan e seu grupo de pesquisa lideraram a equipe de mais de 20 pesquisadores de quatro universidades junto com os grupos de laboratório de Alexander Star, professor assistente de química na Escola de Artes e Ciências de Pitt, e Judith Klein-Seethharaman, um professor assistente de biologia estrutural na Escola de Medicina de Pitt. Outros pesquisadores da Pitt incluíram Yulia Tyurina, um professor assistente Pitt de saúde ambiental e ocupacional na Escola de Pós-Graduação em Saúde Pública, e Donna Stolz, professor associado de biologia celular e fisiologia na escola de medicina de Pitt; outros pesquisadores são do Instituto Karolinska da Suécia, Trinity College na Irlanda, o Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional, e a West Virginia University.
Nanotubos de carbono são rolos de grafite 100 com um átomo de espessura, 000 vezes menor do que um cabelo humano, mas mais forte do que o aço. Eles são usados para reforçar plásticos, cerâmica, ou concreto; são excelentes condutores de eletricidade e calor; e são sensores químicos sensíveis. Contudo, a superfície de um nanotubo também contém milhares de átomos que podem reagir com o corpo humano de maneiras desconhecidas. Testes em camundongos mostraram que a inalação de nanotubos resulta em inflamação pulmonar grave, juntamente com um início precoce de fibrose. A durabilidade dos tubos aumenta a preocupação com o descarte e limpeza adequados. Em 2008, Star e Kagan relataram em Nano Letters que os nanotubos de carbono se deterioram quando expostos à enzima vegetal peroxidase de rábano. mas sua pesquisa se concentrou na limpeza após derramamentos acidentais durante a fabricação ou no meio ambiente.
Para o estudo atual, os pesquisadores se concentraram no MPO humano porque ele funciona por meio da liberação de ácidos e oxidantes fortes - semelhantes aos produtos químicos usados para quebrar os nanotubos de carbono. Eles primeiro incubaram curto, nanotubos de parede única em uma solução de hMPO e peróxido de hidrogênio - o peróxido de hidrogênio acende e mantém a atividade de hMPO - por 24 horas, após o que a estrutura e o volume do tubo se degeneraram completamente. Os nanotubos degeneraram ainda mais rápido quando o cloreto de sódio foi adicionado à solução para produzir hipoclorito, um forte composto oxidante conhecido por quebrar nanotubos.
Depois de estabelecer a eficácia do hMPO na degradação de nanotubos de carbono, a equipe desenvolveu uma técnica para fazer com que os neutrófilos ataquem os nanotubos, capturando-os e expondo-os à enzima. Eles implantaram uma amostra de nanotubos com anticorpos conhecidos como imunoglobulina G (IgG), o que os tornava alvos específicos de neutrófilos. Após 12 horas, 100 por cento dos nanotubos de IgG foram degradados contra 30 por cento daqueles sem IgG. Os pesquisadores também testaram a capacidade dos macrófagos, outro glóbulo branco, para quebrar nanotubos, mas depois de dois dias, apenas 50 por cento dos tubos se degeneraram.
Em testes de laboratório subsequentes, o tecido pulmonar exposto aos nanotubos degradados por sete dias exibiu alteração desprezível quando comparado ao tecido não exposto. Por outro lado, tecido exposto a nanotubos não tratados desenvolveu inflamação severa.
