Цивилизация
Токсические или канцерогенные свойства того или иного вещества зачастую всплывают только после десятков лет «знакомства»: так, например, было с каменноугольными смолами, анилиновыми красками, асбестом и многими другими технологическими достижениями человечества. От части из них удалось отказаться. Но как быть, если значение материала для всего человечества или для производителя значительно превосходит цену немногочисленных жертв? В таком случае масштабное производство продолжается еще десять-пятнадцать лет, до тех пор, пока вред не станет совсем очевидным.
К сожалению, подобные примеры есть и в фармакологии — талидомид, в середине прошлого века применявшийся в качестве снотворного, стал причиной рождения доброго десятка тысяч детей с разнообразными аномалиями развития. И его производство продолжалось еще десять лет после того, как появились первые сообщения от встревоженных матерей. Неудивительно, что сейчас все биологически активные вещества и просто потенциально опасные проходят испытания на токсические, канцерогенные и мутагенные свойства.
Подобный «осторожный» подход применяют и для различных «нановеществ», особенно в свете надежд, возлагаемых на них правительствами как развитых, так и развивающихся стран. В силу распространенности и доступности лучше всех в этом плане изучены углеродные нанотрубки, которые, как выяснилось, легко проникают через любые барьеры организма и накапливаются практически во всех органах и тканях. Джейкоб Макдональд из Исследовательского института дыхательной системы в Альбукерке и его коллеги показали, что
регулярно вдыхаемые многостенные углеродные нанотрубки способны подавлять иммунитет уже через две недели.
Впрочем, в их абсолютной инертности и так давно никто не сомневался. Чистый углерод, вне зависимости от изоформы, будь то алмаз, графит или фуллерены, действительно химически почти не взаимодействует со средами организма. Но не стоит забывать про более грубые механические эффекты — банальное повреждение клеточных мембран зачастую становится причиной гибели клеток, контактирующих с углеродными нанотрубками. А за счет небольшого размера последние легко проникают из легких в кровоток, а из крови — в большинство внутренних, даже «забарьерных» органов.
В отличие от своих более мелких, одностенных «собратьев» многостенные нанотрубки (MWNT) из воздуха практически не попадают в кровь. Абсолютное их большинство оседает в легких, что, судя по статье в Nature Nanotechnology, не становится конечной точкой.
Повреждаемые клетки легких отправляют «сигналы» в селезенку, а там в свою очередь происходит подавление Т-лимфоцитарного звена иммунного ответа, необходимого для распознавания чужеродных антигенов.
Для начала Макдональд и его коллеги решили установить дозу, необходимую для развития патологического эффекта, — в случае мышей оказалось достаточно двух недель ежедневных шестичасовых сеансов в камере с содержанием MWNT 1 мг/м3, что для нановещества — достаточно большая концентрация. Причем даже месячное «отмывание» чистым воздухом не способствовало восстановлению иммунного статуса.
Что же касается негативных эффектов, то здесь ученые кроме небольших повреждений в легких обнаружили подавление иммунной функции при неизменном числе иммунокомпетентных клеток. Выяснилось, что под воздействием MWNT в легких образуется так называемый трансформирующий фактор роста бета (TGFb), усиливающий работу фермента циклооксигеназы в селезенке, что в свою очередь подавляет «взросление» Т-лимфоцитов. Введение моноклональных антител к TGFb, полностью связывающих упомянутый сигнальный фактор в крови, частично уменьшало негативный эффект нанотрубочек. С одной стороны, это подтверждает гипотезу ученых о роли TGFb, с другой — подчеркивает наличие второго, пока неизвестного сигнала.
Полностью же подавить негативный эффект нанотрубочек на иммунитет помог ибупрофен — аналог аспирина.
Этот препарат тоже относится к нестероидным противовоспалительным и ингибирует работу фермента циклооксигеназы. В описанной выше цепочке это предпоследний этап. Впрочем, вряд ли такой лечебный подход устроит «нанотехнологов», контактирующих с MWNT.
Безусловно, описанный феномен — достаточно частый случай, ведь использованные высокие концентрации и продолжительный контакт с нанотрубочками делают картину достаточно мрачной. С другой стороны, не исключено и хроническое накопление MWNT с суммацией вреда. Что в очередной раз подтвердило необходимость различных защитных мер и средств при исследовательской работе и осторожного обращения с массовой готовой продукцией (когда таковая появится, пока все ограничивается лишь единичными экземплярами).
Справедливо ли применять полученные данные на другие нановещества — вопрос достаточно спорный. Ведь объединять в одну группу разнообразные по строению, размерам и составу, а следовательно, и по свойствам молекулы было бы неправильно. С другой стороны — на то они и «нанотехнологии», чтобы размер имел значение и проявляющиеся эффекты в чем-то совпадали.