Cuando el químico ambiental y de suelos Baoshan Xing de la Universidad de Massachusetts Amherst comenzó a leer en 2014 que un nuevo, El material bidimensional conocido como fósforo negro en capas (BP) estaba ganando la atención de los investigadores biomédicos para su uso en sistemas de administración de fármacos y terapia fototérmica tumoral. estaba intrigado y preocupado.

"No soy solo un químico de suelos, pero un químico ambiental, ", señala." Como científicos agrícolas, estamos muy familiarizados con el fósforo, pero nunca había oído hablar del fósforo negro bidimensional. Así que leímos todos los buenos artículos sobre el fósforo negro, y luego, como químicos ambientales, empezamos a preguntar sobre la toxicidad de las nanopartículas. Hay que tener cuidado en el lugar del cuerpo humano en el que se colocan esos materiales ".

En un artículo de portada reciente de la revista, Pequeña , su ex becario postdoctoral, Qing Zhao, Actualmente es profesor en el Instituto de Ecología Aplicada de la Academia de Ciencias de China, y Xing informan los resultados de las pruebas de toxicidad para diferentes espesores de BP en capas en tres líneas celulares. Brevemente, encontraron una alteración de la integridad de la membrana celular relacionada con el tamaño de las partículas de BP en capas, más citotoxicidad dependiente de la concentración y del tipo celular.

Xing dice, "Somos de los primeros en trabajar con este material, particularmente en lo que respecta a sus implicaciones ambientales ". Él y sus colegas instan a que" una comprensión profunda de la citotoxicidad de BP es de suma importancia "para proporcionar datos útiles para la evaluación de riesgos y aplicaciones biomédicas seguras.

Los investigadores reconocen que el nuevo material, que se recolecta como muestras delgadas de cristales de fósforo mediante una técnica conocida como exfoliante, es decir, afeitar capas de diferentes espesores, tiene "propiedades ópticas y eléctricas únicas, "lo que podría convertirlo en" un candidato prometedor para un vehículo de administración de fármacos eficaz y una terapia fototérmica / fotodinámica en el tratamiento de una variedad de cánceres ".

Xing dice, "Recuerdo cuando el grafeno de una sola capa generó un gran entusiasmo en la comunidad de investigadores hace una década, y creo que la gente se está emocionando ahora con una sola capa de fósforo negro, que podría tener muchas aplicaciones interesantes ". Pero los dos materiales difieren mucho en su estructura de una sola capa, él añade, donde el grafeno de una sola capa es perfectamente plano, BP exfoliado tiene una estructura en zig-zag.

Zhao, Xing y sus colegas señalan que los estudios de toxicidad de BP en capas realizados hasta la fecha han utilizado reactivos de viabilidad, que puede interferir con los resultados de la citotoxicidad. Por el contrario, han usado una etiqueta sin etiqueta, Técnica de análisis de células en tiempo real (RTCA) que no necesita reactivos de viabilidad fluorescentes o colorimétricos.

Ensayo de la toxicidad de BP estratificada en tres tipos de células, células de fibroblastos de ratón (NIH 3T3), células epiteliales del colon humano (HCoEpiC) y células renales embrionarias humanas (293T), la UMass Amherst y el equipo de investigación chino encontraron que la citotoxicidad de BP en capas se basa en el hecho de que genera especies reactivas de oxígeno (ROS). Las ROS se encuentran entre los agentes dañinos celulares más potentes que se conocen. La presión arterial en capas también interrumpe la integridad de la membrana celular de una manera dependiente del tamaño de las partículas. "Cuanto mayor sea el BP, se conservará menos integridad de la membrana, "ellos notan.

Más lejos, dicen que los valores de CI50 de la presión arterial en capas pueden diferir decenas de veces según el tamaño de partícula y el tipo de célula. Los valores de CI50 se refieren a una medida de la eficacia de un material para inhibir una función biológica específica. Xing y sus colegas instan a que "se debe prestar especial atención al tamaño de las capas de BP y los tipos de líneas celulares diana para su aplicación en el campo biomédico".

Agregan, "Sin duda, es necesario realizar más estudios para explorar en profundidad los mecanismos de citotoxicidad, "y que", dados los resultados de nuestro estudio actual, los mecanismos de citotoxicidad de BP son sorprendentemente complicados y tienen implicaciones significativas para la evaluación de riesgos y las aplicaciones biomédicas seguras de BP ".

Planean hacer un seguimiento con más experimentos para probar su hipótesis de que la presión arterial estratificada, con sus inusuales propiedades eléctricas, podría resultar útil para eliminar del agua sustancias químicas con carga positiva y negativa y contaminantes orgánicos.