Новое исследование показывает, что наноматериалы, обнаруженные в медицинских и потребительских товарах, могут переходить из кровотока в мозговой участок модели гематоэнцефалического барьера с разной легкостью в зависимости от их формы, вызывая тем самым возможные неврологические воздействия, которые могут быть как положительные, так и отрицательные.
Исследователи обнаружили, что наноматериалы на основе металлов, такие как цинк и оксид серебра, могут преодолевать in vitro модель «гематоэнцефалического барьера» (ГЭБ) как растворенные ионы, так и частицы, что отрицательно влияет на здоровье. клеток астроцитов, которые помогают регулировать неврологические реакции.
Однако ученые также считают, что их прорыв поможет разработать более безопасные наноматериалы и проложит путь к поражению труднодоступных мест при лечении болезней мозга.
Международная группа ученых обнаружила, что физико-химические свойства металлических наноматериалов влияют на их эффективность при проникновении в модель гематоэнцефалического барьера in vitro и их возможные уровни токсичности для мозга. Они опубликовали результаты исследования в журнале PNAS .
Некоторые формы наноматериалов из оксида цинка и серебра в более высоких концентрациях могут нарушать рост клеток и вызывать более высокую проницаемость ГЭБ, что может привести к тому, что ГЭБ упрощает доступ мозга к таким соединениям.
В здоровье мозга ГЭБ играет решающую роль, ограничивая путь некоторых химических веществ и чужеродных молекул в мозг из окружающих кровеносных сосудов. Нарушение целостности ГЭБ ставит под угрозу здоровье центральной нервной системы, а более высокая проницаемость для посторонних веществ может в конечном итоге привести к повреждению мозга (нейротоксичности).
Мы обнаружили, что наноматериалы оксида цинка и серебра, которые широко используются в различных повседневных потребительских и медицинских товарах, проходят через нашу модель ВВВ in vitro в форме как частиц, так и растворенных ионов .
Изолт Линч, соавтор исследования и профессор экологических нанонаук, Бирмингемский университет
« Изменение формы, размера и химического состава может существенно повлиять на проникновение наноматериалов через (in vitro) гематоэнцефалический барьер. Это имеет первостепенное значение для индивидуализированного медицинского применения наноматериалов – например, систем адресной доставки, биоимиджинга и оценки возможных рисков, связанных с каждым типом металлических наноматериалов », – добавил Линч.
ГЭБ – это физический барьер, состоящий из плотно упакованного слоя эндотелиальных клеток, который окружает мозг и изолирует кровь от спинномозговой жидкости, тем самым обеспечивая перенос кислорода и основных питательных веществ, но избегая доступа большинства молекул. .
Последние исследования показали, что наноматериалы, такие как оксид цинка, могут накапливаться на мозговой стороне in vitro ГЭБ в измененном состоянии, что может влиять на здоровье мозга и неврологическую активность. Проглоченные, вдыхаемые и нанесенные на кожу наноматериалы могут попадать в кровоток, и небольшая их часть может пересекать ГЭБ, в конечном итоге влияя на центральную нервную систему.
Исследователи синтезировали библиотеку металлических наноматериалов с различными формами, размерами и составом частиц, тем самым оценив их потенциал для попадания в ГЭБ, с помощью модели in vitro BBB, за которой последовала оценка их судьбы и поведения в модели BBB и за ее пределами.
Понимание поведения этих материалов после прохождения гематоэнцефалического барьера жизненно важно для оценки неврологических эффектов, возникающих в результате их непреднамеренного попадания в мозг. Потенциал нейротоксичности у одних материалов больше, чем у других, из-за того, что их форма по-разному позволяет им перемещаться и транспортироваться .
Чжилин Го, соавтор исследования и научный сотрудник Бирмингемского университета
Исследователи изучили оксид железа и оксид церия разных размеров, а также оксид цинка и четыре различных формы серебра – нанопроволоки (Ag NW), стержневые (Ag NR), дискообразные (Ag ND) и сферические ( Ag NS).
Оксид цинка легко разрушает in vitro BBB. Ученые обнаружили, что серебряные наноматериалы дискообразной и сферической формы испытывают различные режимы растворения. Это помогает замедлить превращение соединений серебра и серы внутри ВВВ, тем самым облегчая пути проникновения.
Оксид цинка использовался в качестве красителя и наполнителя. В безрецептурных лекарственных препаратах он используется в качестве защитного средства для кожи и солнцезащитного крема, который помогает отражать и рассеивать УФ-излучение, помогая уменьшить или избежать преждевременного старения кожи и солнечных ожогов. Серебро находит применение в средствах по уходу за кожей и косметических продуктах, таких как кремы против старения.
Источник: https://www.birmingham.ac.uk/index.aspx[19459009visible