Могут ли наночастицы взаимодействовать с живыми организмами?

Наночастицы могут иметь те же размеры, что и биологические молекулы, такие как белки. В живых системах они могут сразу же адсорбировать на своей поверхности некоторые из больших молекул, с которыми они сталкиваются, когда они попадают в ткани и жидкости организма.

Эта способность наночастиц удерживать молекулы, "прилипающие" к их поверхности, зависит от характеристик поверхности частиц и может иметь значение для применения при доставке лекарств.

Действительно, возможно доставить лекарственное средство непосредственно в конкретную клетку организма, создав поверхность наночастицы так, чтобы она специфически адсорбировалась на поверхности клетки-мишени.

Но на взаимодействие с живыми системами также влияют размеры наночастиц.

Например, наночастицы размером не более нескольких нанометров могут хорошо проникать внутрь биомолекул, что невозможно для более крупных наночастиц. Наночастицы могут пересекать клеточные мембраны.

Сообщалось, что вдыхаемые наночастицы могут достигать крови и могут достигать других участков, таких как печень, сердце или клетки крови.

Ключевые факторы во взаимодействии с живыми структурами включают дозу наночастиц, способность наночастиц распространяться в организме, а также их растворимость. Некоторые наночастицы легко растворяются, и их воздействие на живые организмы такое же, как и воздействие химического вещества, из которого они сделаны. Однако другие наночастицы не разлагаются. Вместо этого они могут накапливаться в биологических системах и сохраняться в течение длительного времени, что делает такие наночастицы особенно опасными.

Остается много неизвестных деталей о взаимодействии наночастиц и биологических систем, и для понимания и классификации токсичности наночастиц необходима дополнительная информация о реакции живых организмов на присутствие наночастиц различного размера, формы, химического состава и характеристик поверхности.

Какие характеристики наночастиц важны для воздействия на здоровье?

Размер.

Помимо способности пересекать клеточные мембраны, достигать крови и различных органов из-за их очень малого размера, наночастицы любого материала имеют намного большее отношение площади поверхности к объему, чем более крупные частицы из того же материала. Следовательно, на поверхности присутствует относительно больше молекул химического вещества.

Это может быть одной из причин, почему наночастицы, как правило, более токсичны, чем более крупные частицы того же состава.

Химический состав и характеристики поверхности.

Токсичность наночастиц зависит от их химического состава, а также от состава любых химических веществ, адсорбированных на их поверхностях. Однако поверхности наночастиц можно модифицировать, чтобы сделать их менее вредными для здоровья.

Форма.

Несмотря на то, что существует мало убедительных доказательств, влияние наночастиц на здоровье, вероятно, зависит также от их формы. Важным примером являются нанотрубки, которые могут иметь диаметр несколько нанометров, но их длина может составлять несколько микрометров.

Недавнее исследование показало высокую токсичность углеродных нанотрубок, которые, по-видимому, оказывают вредное воздействие по совершенно новому механизму, отличному от обычной модели наночастицы.