Estudos epidemiológicos estabeleceram uma forte correlação entre a inalação de partículas ultrafinas de combustão incompleta e doenças respiratórias e cardiovasculares. Ainda, relativamente pouco se sabe sobre os mecanismos por trás de como as partículas de ar afetam a saúde humana. Um novo trabalho com nanopontos de carbono busca fornecer o primeiro modelo de como as partículas ultrafinas à base de carbono interagem com os tecidos pulmonares.

Um grupo internacional de pesquisadores criou um sistema de modelo de células pulmonares 3-D para investigar como os subprodutos da combustão à base de carbono se comportam ao interagir com o tecido epitelial humano. No Biointerfases , um jornal AVS, os pesquisadores descobriram que as propriedades de superfície das propriedades do nanoponto de carbono e padrões de agregação afetaram sua distribuição em uma cópia desenvolvida em laboratório da camada de barreira do pulmão, o epitélio. Os nanopontos de carbono serviram como representantes para as partículas de poluição do ar.

"A localização e quantificação de nanopartículas de carbono inaladas no nível celular tem sido muito difícil, "disse Barbara Rothen-Rutishauser, um autor no papel, que é parte de uma edição de foco especial da revista Biointerfases on Women in Biointerface Science. "Agora temos um modelo de partícula fluorescente que pode tentar responder a perguntas sobre o destino das partículas ultrafinas no pulmão."

Com menos de 100 nanômetros de diâmetro, as partículas ultrafinas têm o tamanho pequeno e a grande área de superfície relativa para causar estragos nas células e, potencialmente, entrar na corrente sanguínea. A pesquisa de outros grupos mostrou que as partículas ultrafinas induzem efeitos adversos nos pulmões e no sistema cardiovascular, aumentando o estresse oxidativo no corpo.

Por causa do tamanho da partícula, é difícil para as técnicas de laboratório distinguir entre o carbono nos poluentes e o carbono nos tecidos. Portanto, pouco se sabe sobre a carga superficial e os estados de aglomeração, duas principais características físicas e químicas que afetam como as partículas de carbono interagem com os tecidos vivos.

Para começar a modelar partículas ultrafinas, Estelle Durantie, outro autor do estudo, transformou-se em nanopontos de carbono fluorescentes dopados com nitrogênio e uma combinação de nitrogênio e enxofre com diferentes tamanhos e cargas. A equipe então aplicou esses nanopontos à camada superior de um tecido epitelial cultivado em laboratório, onde a troca gasosa normalmente ocorre no pulmão.

Uma vez que os microscópios fluorescentes regulares não têm resolução para visualizar essas partículas pequenas, o grupo usou espectroscopia e luz ultravioleta para detectar e quantificar nanopontos à medida que eles migravam do compartimento luminal para além das células imunológicas de seu modelo pulmonar. Como os pesquisadores esperavam, as partículas carregadas tendem a aderir antes de penetrar na barreira de troca gasosa. Enquanto a maioria dos nanopontos com carga neutra passaram pelo tecido depois de apenas uma hora, apenas 20 por cento das partículas carregadas aglomeradas infiltraram o epitélio.

Rothen-Rutishauser disse que espera melhorar ainda mais os nanopontos para que imitem melhor as partículas ultrafinas. "O que estamos vendo é que a translocação depende do estado de agregação, "Rothen-Rutishauser disse." Esperamos continuar experimentando diferentes tamanhos de nanopontos, incluindo outros tipos de partículas que nos aproximam do ambiente real. "