碳纳米颗粒是用于生物医学应用的有前景的工具，例如，用于将生物活性化合物靶向运输到细胞中。来自杜塞尔多夫海因里希海涅大学(HHU)的物理，医学和化学系的一组研究人员现已检查这些颗粒是否对生物体有潜在危险，以及细胞一旦被合并后如何应对它们。跨学科研究的结果刚刚发表在“ 科学报告 ”杂志上。

纳米粒子小于5纳米 - 纳米是百万分之一毫米 - 这大致相当于大分子的大小。这种微小的颗粒很容易被人体细胞吸收。此功能有两个方面。首先，它使纳米颗粒成为良好的载体，用于以有针对性的方式将附着于其上的多种化合物或物质运输到正常患病细胞中。

另一方面，它们也可能造成健康风险，例如与颗粒物质有关。产生颗粒物质的方法之一是在燃烧过程中，其中一部分可归类为纳米颗粒。这些极小的颗粒可以克服血气屏障并穿透身体：肺部的支气管粘膜不会过滤掉颗粒。相反，他们进入肺泡并从那里进入血液。

与化学系的工作小组一起，来自实验性凝聚态物理研究所的HHU研究人员在Thomas Heinzel教授和血液学，肿瘤学和临床免疫学系工作，他们在Rainer Haas教授的领导下研究了什么当身体细胞吸收这种纳米颗粒时 研究人员使用石墨烯制成的纳米粒子; 这是一种特殊形式的碳，包括六边形碳环的二维层。他们将这些添加到称为CD34 +干细胞的特殊造血干细胞中。由于它们在整个生命周期中分裂的能力，这些细胞对破坏性环境影响特别敏感。假设这些细胞会被纳米颗粒更多地损坏 - 如果有的话 - 比更强大的其他细胞类型。

位于杜塞尔多夫的跨学科研究团队能够证明碳纳米粒子进入细胞，在那里它们被封装在称为溶酶体的特殊细胞器中。溶酶体作为一种废物去除单元，用于体内异物积聚，通常在酶的帮助下分解。然而，研究人员在实验期间没有观察到任何这样的过程，持续了几天。

当比较干细胞的活性基因(“基因表达”)添加和不添加纳米粒子时，研究人员发现，总共20,800个记录表达中只有一个发生了变化; 在另外的1,171个基因表达中确定了轻微的影响。

Heinzel教授对此发现了这样的观点：“纳米颗粒在溶酶体中的封装确保这些颗粒在我们的实验期间至少可以安全存放几天 - 并且不会损坏细胞。这意味着细胞在基因表达没有任何重大变化的情况下保持活力。如果要使用纳米颗粒将药物输送到细胞中，这种见解很重要。这里使用的实验框架不允许就任何导致癌症的细胞突变的可能性增加做出任何长期陈述。

该研究是由HHU的数学与自然科学学院与医学院和杜塞尔多夫大学医院密切合作完成的。杜塞尔多夫肿瘤学院(由Sebastian Wesselborg教授领导)资助了第一作者Stefan Fasbender的博士奖学金。哈斯教授说：“医院和大学的距离以及它们在内容方面的紧密联系为HHU提供了一个特别富有成效的转化研究环境，其中基础研究的见解和专业知识与治疗相关的方面相结合。”