Nanoparticelle artificiali influenzano la frequenza cardiaca e il ritmo, secondo uno studio

Maggio 30, 2016 Admin Salute 0 1
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Gli scienziati presentano i loro risultati sulla rivista ACS Nano.

Alla luce della crescente domanda di nanoparticelle artificiali in medicina e nell'industria, è importante per i produttori per capire quanto queste particelle influenzano funzioni corporee e quali meccanismi sono in gioco - domande a cui vi è stata una carenza di conoscenze. Studi su pazienti di cuore hanno dimostrato per decenni che il particolato ha un effetto negativo sul sistema cardiovascolare. Eppure, non era chiaro che le nanoparticelle fanno il loro danno, direttamente o indirettamente, ad esempio attraverso processi metabolici o reazioni infiammatorie. Le reazioni del corpo sono semplicemente troppo complesse.

Utilizzando un cosiddetto cuore Langendorff - un roditore cuore isolato lavata con una soluzione nutritiva al posto del sangue - scienziati Helmholtz Zentrum Muenchen e TU Muenchen erano per la prima volta in grado di dimostrare che le nanoparticelle hanno un chiaro effetto misurabile sulla cuore. Se esposto a una serie di nanoparticelle artificiali comunemente usati, il cuore ha reagito ad alcuni tipi di particelle, con un aumento della frequenza cardiaca, aritmia cardiaca e valori ECG modificati che sono tipici per le malattie cardiache. "Usiamo il cuore come un rivelatore," spiega il professor Reinhard NieЯner, Direttore dell'Istituto di idrochimica al TU Muenchen. "In questo modo siamo in grado di verificare se le nanoparticelle specifici avere un effetto sulla funzione cardiaca. Tale opzione non esisteva fino ad allora."




Gli scienziati possono anche utilizzare questo cuore nuovo modello per far luce sul meccanismo attraverso il quale le nanoparticelle influenzano la frequenza cardiaca. Per fare questo, essi migliorate apparato sperimentale di Langendorff per consentire alla soluzione nutritiva deve essere reinserito nel circuito una volta che ha volato attraverso il cuore. Questo permette agli scienziati di arricchire sostanze rilasciate dal cuore e capire la reazione del cuore alle nanoparticelle.

Secondo Stampfl e NieЯner, è molto probabile che la noradrenalina neurotrasmettitore è responsabile per l'aumento della frequenza cardiaca causata da nanoparticelle. Noradrenalina viene rilasciato da terminazioni nervose nella parete interna del cuore. Esso aumenta la frequenza cardiaca e svolge un ruolo importante nel sistema nervoso centrale - una soffiata che le nanoparticelle potrebbero avere un effetto dannoso lì.

Stampfl e il suo team hanno usato il loro modello di cuore per testare nero di carbonio e nanoparticelle di biossido di titanio, così come carbonio scintilla generata, che serve da modello per gli inquinanti presenti nell'aria derivanti da combustione diesel. Inoltre, biossido di silicio, diverse silici Aerosil utilizzati es come addensanti in cosmetici e polistirolo sono stati testati. Nerofumo, carbon scintilla generata, biossido di titanio e biossido di silicio hanno portato ad un aumento della frequenza cardiaca fino al 15 per cento con valori ECG alterati che non normalizzano, anche dopo l'esposizione nanoparticelle era finita. Il silici Aerosil e polistirene non hanno mostrato alcun effetto sulla funzione cardiaca.

Questo nuovo modello di cuore può rivelarsi particolarmente utile nella ricerca medica. Qui, le nanoparticelle artificiali sono sempre più distribuiti come mezzi di trasporto. I loro intrinsecamente grandi superfici dispongono di docking motivi ideali per gli agenti attivi. Le nanoparticelle poi trasportano gli agenti attivi a destinazione nel corpo umano, ad esempio un tumore. La maggior parte dei primi prototipi di questi "contenitori nano" sono di carbonio e silicati. Finora, l'effetto di queste sostanze sul corpo umano è ampiamente sconosciuta. Il nuovo modello di cuore potrebbe quindi fungere da organo di test per aiutare a selezionare i tipi di particelle che non influenzano il cuore in modo negativo.

Nanoparticelle artificiali sono utilizzati anche in molti prodotti industriali - alcuni di loro da decenni. Le loro piccole dimensioni e le loro grandi superfici (rispetto al loro volume) conferiscono queste particelle con caratteristiche uniche. L'ampia superficie di biossido di titanio (TiO2), per esempio, porta ad un ampio indice di rifrazione che rende la sostanza appare bianco brillante. Viene quindi spesso usato in vernici di rivestimento bianco o come bloccante UV nelle creme solari. Il cosiddetto nero di carbonio è anche una nanoparticella diffuso (soprattutto in pneumatici e plastica), con oltre 8 milioni di tonnellate prodotte ogni anno. Le piccole dimensioni di queste nanoparticelle (misurano solo 14 nanometri) li rende adatti come coloranti, ad esempio, in stampanti e fotocopiatrici.

Con il loro cuore Langendorff migliorato, i ricercatori hanno ora per la prima volta messo a punto un sistema di misura che può essere utilizzato per analizzare gli effetti delle nanoparticelle su un completo, organo intatto senza essere influenzato dalle reazioni degli altri organi. Il cuore è un oggetto di prova particolarmente buona. "Ha un proprio generatore di impulsi, il nodo del seno, le consente di funzionare al di fuori del corpo per diverse ore," Andreas Stampfl, primo autore dello studio, spiega. "Inoltre, i cambiamenti nella funzione cardiaca può essere chiaramente riconosciute utilizzando la frequenza cardiaca e il grafico ECG."

"Ora abbiamo un modello per un organo superiore che può essere utilizzato per testare l'influenza di nanoparticelle artificiali" NieЯner spiega ulteriormente. "La prossima cosa che vogliamo fare è quello di scoprire il motivo per cui alcune nanoparticelle influenzano la funzione del cuore, mentre altri non influenzano il cuore a tutti." Sia processo produttivo e la forma può svolgere un ruolo importante. Quindi, gli scienziati prevedono ulteriori studi per esaminare le superfici di diversi tipi di nanoparticelle e le loro interazioni con le cellule della parete cardiaca.

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