Une étude menée par des chercheurs des écoles des sciences et de médecine de l'Université d'Indiana-Université Purdue d'Indianapolis examine les effets des nanoparticules de carbone (CNP) sur les cellules vivantes. Ce travail est parmi les premiers à étudier les concentrations de ces minuscules particules suffisamment faibles pour imiter l'exposition réelle d'un individu ordinaire.

Les effets sur le corps humain de l'exposition aux CNP - des produits chimiques infimes avec des applications en croissance rapide dans l'électronique, Médicament, et bien d'autres domaines - commence tout juste à être révélé. L'exposition au niveau étudié par les chercheurs de l'IUPUI est approximativement équivalente à ce qui pourrait être le résultat d'une mauvaise élimination d'un article tel qu'un téléviseur ou un écran d'ordinateur contenant des CNP, vivant à proximité d'une installation de production de CNP, ou travailler avec les CNP.

La recherche, publié dans le numéro de septembre 2011 de la revue Nanotoxicologie , se concentre sur l'effet d'une exposition au CNP à faible concentration sur les cellules qui tapissent le néphron rénal, une structure tubulaire à l'intérieur du rein qui produit l'urine. Les enquêteurs ont trouvé que le rôle des CNP dans cette partie du corps était important et potentiellement inquiétant.

"Contrairement à de nombreuses autres études, nous avons utilisé de faibles concentrations de CNP qui sont typiques de ce qui pourrait apparaître dans le corps après les avoir ingérés à partir d'une contamination environnementale ou même de la respiration d'air avec des CNP. Nous avons constaté que ces minuscules particules provoquent des fuites dans la paroi cellulaire du néphron rénal, " a déclaré la première auteure de l'étude Bonnie Blazer-Yost, Doctorat., professeur de biologie à la Faculté des sciences de l'IUPUI et professeur adjoint de physiologie cellulaire et intégrative et d'anatomie et de biologie cellulaire à la Faculté de médecine de l'UI.

« Le franchissement de cette barrière biologique nous préoccupe car les éléments qui devraient être retenus dans l'urine en formation peuvent retourner dans la circulation sanguine et les éléments du sang peuvent s'infiltrer dans l'urine. Les substances biologiques normales ainsi que les déchets sont dangereux s'ils vont là où ils ne sont pas censés être, ", a déclaré Blazer-Yost.

"Ces CNP ne tuent pas les cellules - ils ne sont donc pas mortels, mais ils affectent les cellules, et dans ce cas c'est un effet indésirable, " a déclaré l'auteur principal et correspondant Frank Witzmann, Doctorat., professeur de physiologie cellulaire et intégrative et de biochimie et biologie moléculaire à la faculté de médecine de l'UI et professeur adjoint de biologie à la faculté des sciences.

Les barrières biologiques sont très importantes pour la santé humaine. Le plus bien compris est la peau, mais il y en a bien d'autres. "Le corps humain a besoin de barrières intactes, que ce soit la peau, revêtements des voies respiratoires, les parois intestinales ou les cellules rénales que nous avons examinées dans cette étude. Nous devons mieux comprendre comment les CNP modifient et changent les caractéristiques des barrières à mesure que ces minuscules particules deviennent plus courantes dans l'air que nous respirons, " a déclaré Witzmann.

Les deux chercheurs notent que ces particules incroyablement fortes, visible uniquement au microscope électronique, remplissent des fonctions utiles, y compris des rôles dans l'administration de médicaments et sont responsables de nombreuses avancées en électronique telles que les couleurs impressionnantes vues sur les téléviseurs plasma et les écrans d'ordinateur. Ce dont ils s'inquiètent, c'est lorsque les CNP pénètrent dans l'air et dans l'environnement et éventuellement dans le corps humain à la suite d'une élimination inappropriée ou de la fabrication de produits contenant les particules.

Cette étude s'inscrit dans le cadre plus large des travaux de l'équipe, qui examine l'effet des CNP sur les barrières dans tout le corps, y compris celles des voies respiratoires et du gros intestin.

"À ce point, nous savons que les CNP ont de nombreuses qualités bénéfiques, mais présentent également des risques potentiels. Ces particules sont si petites que lorsqu'elles pénètrent dans divers organes ou systèmes, elles peuvent se lier à de nombreuses choses. Nous devons étudier davantage à quoi ils ressemblent dans diverses parties du corps, comment ils affectent l'expression des protéines, ainsi que ce qu'ils font lorsqu'ils franchissent une barrière ou sont excrétés, " a déclaré Witzmann.

"L'étude des altérations cellulaires de la barrière urine-sang dans le rein causées par une exposition répétée à de faibles concentrations de CNP est la première étape pour comprendre l'agression sur le corps humain d'une exposition accidentelle aux CNP, mais c'est une étape importante, ", a déclaré Blazer-Yost.

Adam Amos, un co-auteur de l'étude, effectué une partie des travaux initiaux qui ont contribué à cette étude au cours d'une expérience de recherche intensive de premier cycle de cinq semestres dans le laboratoire Blazer-Yost de la School of Science. Il fréquente actuellement la faculté de médecine de l'UI. Les travaux se sont poursuivis dans le cadre du doctorat. recherche de thèse d'Amiraj Banga.