Los estudios epidemiológicos han establecido una fuerte correlación entre la inhalación de partículas ultrafinas por combustión incompleta y las enfermedades respiratorias y cardiovasculares. Todavía, Se sabe relativamente poco sobre los mecanismos detrás de cómo las partículas de aire afectan la salud humana. Un nuevo trabajo con nanodots de carbono busca proporcionar el primer modelo de cómo las partículas ultrafinas basadas en carbono interactúan con los tejidos pulmonares.

Un grupo internacional de investigadores creó un sistema de modelo de células pulmonares en 3-D para investigar cómo se comportan los subproductos de la combustión a base de carbono cuando interactúan con el tejido epitelial humano. En Biointerfases , una revista AVS, Los investigadores descubrieron que las propiedades superficiales de las propiedades y los patrones de agregación del nanodoto de carbono afectaban su distribución en una copia de la capa de barrera del pulmón cultivada en laboratorio. el epitelio. Los nanodots de carbono sirvieron como representantes de las partículas de contaminación del aire.

"La localización y cuantificación de las nanopartículas de carbono inhaladas a nivel celular ha sido muy difícil, "dijo Barbara Rothen-Rutishauser, un autor en el papel, que es parte de un número de enfoque especial de la revista Biointerfases sobre las mujeres en la ciencia de la biointerfaz. "Ahora tenemos un modelo de partícula fluorescente que puede intentar responder preguntas sobre el destino de las partículas ultrafinas en el pulmón".

Con menos de 100 nanómetros de diámetro, Las partículas ultrafinas tienen un tamaño pequeño y un área de superficie relativa grande para causar estragos en las células y potencialmente ingresar al torrente sanguíneo. La investigación de otros grupos ha demostrado que las partículas ultrafinas inducen efectos adversos en los pulmones y el sistema cardiovascular al aumentar el estrés oxidativo en el cuerpo.

Debido al tamaño de las partículas, Es difícil para las técnicas de laboratorio distinguir entre el carbono de los contaminantes y el carbono de los tejidos. Por lo tanto, poco se sabe sobre la carga superficial y los estados de aglomeración, dos características físicas y químicas clave que afectan la forma en que las partículas de carbono interactúan con los tejidos vivos.

Para comenzar a modelar partículas ultrafinas, Estelle Durantie, otro autor del estudio, recurrió a nanodots de carbono fluorescentes dopados con nitrógeno y una combinación de nitrógeno y azufre con diferentes tamaños y cargas. Luego, el equipo aplicó estos nanodots a la capa superior de un tejido epitelial cultivado en laboratorio, donde el intercambio de gases ocurre típicamente en el pulmón.

Dado que los microscopios fluorescentes normales carecen de la resolución para visualizar partículas tan pequeñas, el grupo usó espectroscopia y luz ultravioleta para detectar y cuantificar nanodots a medida que migraban desde el compartimento luminal pasando por las células inmunes de su modelo pulmonar. Como esperaban los investigadores, las partículas cargadas tendían a pegarse entre sí antes de penetrar la barrera de intercambio de gases. Si bien la mayoría de los nanodots con carga neutra atravesaron el tejido después de solo una hora, sólo el 20 por ciento de las partículas cargadas aglomeradas infiltraron el epitelio.

Rothen-Rutishauser dijo que espera mejorar aún más los nanodots para que imiten mejor las partículas ultrafinas. "Lo que estamos viendo es que la translocación depende del estado de agregación, ", Dijo Rothen-Rutishauser." Esperamos seguir probando diferentes tamaños de nanodots, incluyendo otros tipos de partículas que nos acercan al entorno real ".