Nya fynd om kolnanorör ger hopp för medicinsk användning

Publicerat 2010-04-05 00:00. Uppdaterat 2013-11-26 10:22

[PRESSMEDDELANDE 2010-04-05] Forskare vid Karolinska Institutet har i samarbete med amerikanska forskare för första gången visat att kolnanorör kan brytas ner av ett enzym - myeloperoxidas (MPO) - som finns i vita blodkroppar. Fynden presenteras i Nature Nanotechnology och går på tvärs med vad man tidigare trott, nämligen att kolnanorör inte bryts ner i kroppen eller i naturen. Forskarna hoppas att den nya kunskapen att MPO omvandlar kolnanorör till vatten och koldioxid ska få betydelse för bland annat framtida användning i medicinska sammanhang.

Bengt FadeelFoto: Ulf Sirborn

- Tidigare studier har visat att kolnanorör skulle kunna användas för att föra in läkemedel eller andra substanser i kroppens celler. Begränsningen har varit att man inte har vetat hur man ska kontrollera nedbrytningen av kolnanorören, som ju kan ge upphov till oönskad toxicitet och vävnadsskada. Vår studie visar nu på en möjlig väg att biologiskt bryta ner kolnanorör till ofarliga beståndsdelar, säger docent Bengt Fadeel, en av forskarna bakom studien.

Kolnanorör är ett material bestående av ett enda skikt av kolatomer ihoprullade till ett rör, med en diameter på ett par nanometer (1 nanometer = 1 miljarddels meter) och en längd som kan variera från ett tiotal nanometer upp till flera mikrometer. Kolnanorör är både lättare och starkare än stål och har mycket speciella värmeledande och elektriska egenskaper. De framställs idag i stor skala främst för olika tekniska tillämpningar, men förekommer även i vissa konsumentprodukter.

Kolnanorör har tidigare betraktats som biopersistenta, det vill säga att de inte bryts ner i kroppens vävnader eller i naturen. Forskning på senare år har påvisat kraftig inflammation hos försöksdjur som exponerats för kolnanorör via luften eller injektion i bukhålan. Den inflammation och bindvävsomvandling (fibros) som uppträder vid exponeringen leder till nedsatt lungfunktion och kan även vara kopplad till utveckling av cancer. För något år sedan kom exempelvis larmrapporter med anledning av en studie som visade att kolnanorör har stora likheter med asbestfibrer, som just är biopersistenta och som kan ge upphov till lungcancer (mesoteliom) hos människor lång tid efter exponering.

Den aktuella studien utgör därmed ett genombrott inom nanoteknologin respektive nanotoxikologi (toxikologi = läran om giftiga ämnen) eftersom den tydligt visar att det kroppsegna enzymet MPO kan bryta ner kolnanorör. Detta enzym uttrycks i vissa typer av vita blodkroppar, så kallade neutrofiler, och behövs för att neutrofilerna ska kunna oskadliggöra bakterier. Men forskarna har nu alltså funnit att enzymet även ger sig på kolnanorör och bryter ner dessa till vanligt vatten och koldioxid. Dessutom visade forskarna att kolnanorör som har brutits ned av MPO inte längre ger upphov till inflammation hos möss.

- Det här betyder att det kan finnas ett sätt att oskadliggöra kolnanorör exempelvis vid en olycka på arbetsplatser där kolnanorör framställs. Men fynden har också relevans för framtida användning av kolnanorör vid medicinsk behandling, säger Bengt Fadeel, säger Bengt Fadeel.

Studien har letts av forskare vid Karolinska Institutet, University of Pittsburgh och National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH), USA och finansieras bland annat genom anslag från amerikanska National Institutes of Health (NIH) och EUs Sjunde ramprogram. Arbetet har skett inom ramen för projektet NANOMMUNE, som koordineras av docent Bengt Fadeel vid Institutet för miljömedicin, Karolinska Institutet, och som omfattar totalt 13 forskargrupper i Europa och USA.

Publikation:

Valerian E. Kagan, Nagarjun V. Konduru, Weihong Feng, Brett L. Allen, Jennifer Conroy, Yuri Volkov, Irina I. Vlasova, Natalia A. Belikova, Naveena Yanamala, Alexander Kapralov, Yulia Y. Tyurina, Jingwen Shi, Elena R. Kisin, Ashley R. Murray, Jonathan Franks, Donna Stolz, Pingping Gou, Judith Klein-Seetharaman, Bengt Fadeel, Alexander Star, Anna Shvedova

Carbon nanotubes degraded by neutrophil myeloperoxidase induce less pulmonary inflammation

Nature Nanotechnology, in press, 4 April 2010, DOI: 10.1038/NNANO.2010.44

För ytterligare frågor, kontakta: