Fysisk-kemiske egenskaber bestemmer kulstofnanorørs skadelige effekter

Kulstofnanorør kan forårsage inflammation, arvæv, fibrose og kræft, hvis de kommer ned i lungerne på dyr. Derudover øger de også risikoen for udvikling af hjertekarsygdomme. Det viser resultaterne fra en lang række videnskabelige undersøgelser i dyremodeller. Men der er stor forskel på den helbredsmæssige effekt af forskellige typer af kulstofnanorør.

- Forskellene i skadelige effekter skyldes muligvis, at nanorørene både fysisk og kemisk er meget forskellige. Det peger resultaterne fra en række undersøgelser på, siger Ulla Vogel, professor på Det Nationale Forskningscenter for Arbejdsmiljø (NFA) og leder af Dansk Center for Nanosikkerhed.

Biomarkør for hjertekarsygdom

Forskere fra NFA har derfor forsøgt at identificere de fysisk-kemiske egenskaber for 14 forskellige kulstofnanorør, der forudsiger akutfaserespons i lunger og lever på mus – et respons som øger risikoen for hjertekarsygdom.

Konkret har forskerne undersøgt indholdet af akutfaseproteinet SAA i musenes blod og lever, 1, 28 eller 95 dage efter, at de har fået nanorør ned i lungerne. Dernæst har de undersøgt den statistiske sammenhæng mellem de fysisk-kemiske egenskaber hos kulstofnanorørene og indholdet af to former for SAA i musenes blod. Den ene slags, SAA3, dannes primært i lungevæv, mens den anden slags, SAA1, primært dannes i leveren.

Fysiske-kemiske egenskaber identificeret

Både nanorørenes længde, tykkelse og overflademodificering korrelerede med akutfaseresponset i musenes lunger og lever.

Fx var indholdet af SAA 1 og 3-proteiner i blodet lavere 1 dag efter indåndingen, hvis musene havde indåndet lange kulstofnanorør frem for korte nanorør. Resultaterne viste også, at indholdet af SAA3-proteiner i blodet steg afhængigt af dosis af nanorør og af indholdet af mangan, magnesium og kobolt i nanorørene.

Det tyder altså på, at der er en sammenhæng mellem nogle af kulstofnanorørenes fysiske-kemiske egenskaber og deres helbredsskadende effekter.

- Hvis andre undersøgelser bekræfter vores resultater, kan producenterne bruge denne viden til at forsøge at designe nanomaterialer, der er mindre skadelige og dermed mindre risikable at håndtere fx i arbejdsmiljøet, forklarer Ulla Vogel.

Kulstofnanorør skader helbredet

Desværre tyder den samlede forskning på feltet på, at alle kulstofnanorør er farlige at indånde. Korte og tynde kulstofnanorør giver mere inflammation og akutfaserespons mens tykke og lange kulstofnanorør giver mere DNA-skade og øger risikoen for kræft.

Læs den videnskabelige artikel

Poulsen SS, Knudsen KB, Jackson P, Weydahl IEK, Saber AT, Wallin H & Vogel U.  Multi-walled carbon nanotube-physicochemical properties predict the systemic acute phase response following pulmonary exposure in mice. PLOS ONE 2017;12(4):e0174167. [Epub ahead of print]. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0174167

Artiklen er frit tilgængelig (open access).

Yderligere oplysninger

Post doc Sarah Søs Poulsen (orlov) og professor Ulla Vogel, begge NFA