Новое исследование показывает, что наноматериалы, обнаруженные в потребительских и медицинских товарах, могут переходить из кровотока в мозговую часть модели гематоэнцефалического барьера с разной легкостью в зависимости от их формы, создавая потенциальные неврологические воздействия, которые могут быть как положительными, так и отрицательными.
Ученые обнаружили, что наноматериалы на основе металлов, такие как серебро и оксид цинка, могут преодолевать in vitro модель « гематоэнцефалического барьера » (ГЭБ) в виде как частиц, так и растворенных ионов, что отрицательно влияет на здоровье клеток астроцитов, которые контролируют неврологические реакции.
Но исследователи также считают, что их открытие поможет в разработке более безопасных наноматериалов и может открыть новые способы нацеливания на труднодоступные места при лечении заболеваний мозга.
Опубликовав свои результаты сегодня в PNAS , международная группа исследователей обнаружила, что физико-химические свойства металлических наноматериалов влияют на их эффективность при проникновении в модель гематоэнцефалического барьера in vitro и их потенциальные уровни токсичности для мозга.
Более высокая концентрация определенных форм серебряных наноматериалов и оксида цинка может нарушать рост клеток и вызывать повышенную проницаемость ГЭБ, что может привести к ГЭБ, облегчая доступ мозга к этим соединениям.
ГЭБ играет жизненно важную роль в здоровье мозга, ограничивая прохождение различных химических веществ и чужеродных молекул в мозг из окружающих кровеносных сосудов.
Нарушение целостности ГЭБ ставит под угрозу здоровье центральной нервной системы, а повышенная проницаемость для посторонних веществ может в конечном итоге вызвать повреждение мозга (нейротоксичность).
Соавтор исследования Изолт Линч, профессор экологических нанонаук в Университете Бирмингема, прокомментировала: «Мы обнаружили, что наноматериалы оксида цинка и серебра, которые широко используются в различных повседневных потребительских и медицинских товарах, прошли через нашу модель BBB in vitro. , в виде как частиц, так и растворенных ионов.
«Изменение формы, размера и химического состава может существенно повлиять на проникновение наноматериалов через гематоэнцефалический барьер (in vitro). Это имеет первостепенное значение для индивидуального медицинского применения наноматериалов — например, систем адресной доставки, биовизуализации и оценки возможных рисков, связанных с каждым из них. тип металлического наноматериала «.
ГЭБ — это физический барьер, состоящий из плотно упакованного слоя эндотелиальных клеток, окружающих мозг, который отделяет кровь от спинномозговой жидкости, обеспечивая перенос кислорода и основных питательных веществ, но препятствуя доступу большинства молекул.
Недавние исследования показали, что наноматериалы, такие как оксид цинка, могут накапливаться на мозговой стороне ГЭБ in vitro в измененных состояниях, которые могут влиять на неврологическую активность и здоровье мозга. Вдыхаемые, проглатываемые и наносимые на кожу наноматериалы могут достигать кровотока, и небольшая их часть может пересекать ГЭБ, воздействуя на центральную нервную систему.
Исследователи синтезировали библиотеку металлических наноматериалов с различным составом, размером и формой частиц, оценивая их способность проникать через ГЭБ, используя модель ГЭБ in vitro, с последующей оценкой их поведения и судьбы в модели ГЭБ и за ее пределами.
Соавтор Чжилин Го, научный сотрудник Университета Бирмингема, прокомментировал: «« Понимание поведения этих материалов после прохождения гематоэнцефалического барьера жизненно важно для оценки неврологических эффектов, возникающих при их непреднамеренном попадании в мозг . Потенциал нейротоксичности у одних материалов больше, чем у других, из-за того, что их форма по-разному позволяет им перемещаться и транспортироваться ».
Исследовательская группа проверила различные размеры оксида церия и оксида железа, а также оксида цинка и четырех различных форм серебра: сферической (Ag NS), дискообразной (Ag ND), стержневой (Ag NR) и нанопроволоки (Ag NW). ).
Оксид цинка легко проскользнул через ГЭБ in vitro. Исследователи обнаружили, что сферические и дискообразные наноматериалы серебра претерпевают различные режимы растворения — постепенно превращаясь в соединения серебра и серы внутри ГЭБ, создавая «более легкие» пути входа.
Оксид цинка используется как наполнитель и краситель. В безрецептурных лекарственных препаратах он используется в качестве защитного средства для кожи и солнцезащитного крема, отражая и рассеивая УФ-излучение, чтобы уменьшить или предотвратить солнечные ожоги и преждевременное старение кожи. Серебро используется в косметических продуктах и средствах по уходу за кожей, таких как кремы против старения.
