Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Bezpieczeństwo nanomateriałów stało się jakiś czas temu obiektem intensywnych badań. Naukowcy od kilku lat starają się dowiedzieć, czy te mikroskopijne struktury, tworzone najczęściej z węgla, są bezpieczne dla ludzi oraz innych organizmów, a nawet dla całych ekosystemów. Tym razem badacze postanowili przebadać przepływ nanomateriałów pomiędzy kolejnymi organizmami w łańcuchu pokarmowym. Szczęśliwie, wyniki analizy są uspokajające.

Celem eksperymentu było określenie wydajności wchłaniania oraz sposobów wydalania i ilości przekazywanych w łańcuchu pokarmowym nanostruktur. Jako przykładowy model nanomateriału posłużyły badaczom tzw. kropki kwantowe (ang. quantum dots) - drobne cząsteczki zdolne do intensywnej fluorescencji pod wpływem światła o określonej długości fali. Jako modelowy, znacznie uproszczony łańuch pokarmowy posłużyły dwa drobne organizmy wodne: pierwotniak Tetrahymena pyriformis oraz żywiący się nim wrotek z gatunku Brachionus calyciflorus.

Badacze udowodnili, że T. pyriformis "chętnie" i intensywnie pobierał kropki kwantowe, co wykazano dzięki pomiarom światła wytwarzanego wewnątrz jego komórek. Co więcej, pochłonięte w ten sposób cząsteczki trafiały później do organizmu wrotka i utrzymywały w nim zdolność do fluorescencji, co oznacza, że nie są wrażliwe na trawienie. Z drugiej jednak strony, nie wykazywały one tendencji do akumulacji w organizmie drapieżnika, co oznacza najprawdopodobniej zdolność B. calyciflorus do skutecznego wydalania fluorescencyjnych cząsteczek. Prowadzący badania David Holbrook z amerykańskiego Narodowego Instytutu Standardów i Technologii (National Institute of Standards and Technology - NIST) zastrzega jednak, że należy być bardzo ostrożnym przy próbie zastosowania tych samych wniosków w odniesieniu do człowieka.

Nasze badania pokazują, że choć transfer troficzny [czyli przekazywanie materii od ofiary do żywiciela - red.] kropek kwantowych miał w tym prostym łańcuchu pokarmowym miejsce, nie dochodziło do ich akumulacji w wyższym z tych dwóch organizmów, tłumaczy Holbrook. Badacz zaznacza jednak, że choć wstępne wyniki nie wskazują na istnienie ryzyka zachodzenia tego zjawiska, dla osiągnięcia pelnej wiedzy potrzebne jest przeprowadzenie bardziej złożonych ekspermentów i stworzenie dokładniejszych metod pomiaru ilości przenoszonych w łańcuchu pokarmowym nanomateriałów.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Sirolimus, in. rapamycyna, i jego pochodna ewerolimus, które dotąd stosowano m.in. w transplantologii przy zapobieganiu odrzuceniu przeszczepu, odwracają efekty starzenia u dzieci z zespołem progerii Hutchinsona-Gilforda (HGPS).
      Progerię charakteryzuje przyspieszone starzenie się. Wywołuje je mutacja punktowa (substytucja pojedynczego nukleotydu) w położonym na chromosomie 1. genie LMNA, który koduje białko laminę A. Proteina ta stabilizuje błonę otaczającą jądro komórkowe. Zmutowaną laminę A nazywa się progeryną. Jej akumulacja w organizmie zaburza prawidłowy rozwój tkanek. Podczas podziału komórek hodowlanych nagromadzenie wadliwego białka niekorzystnie wpływa na integralność błony komórkowej i prowadzi do powstawania uwypukleń jąder. Progeryna jest też produkowana przez starzejące się zdrowe komórki.
      Zespół Francisa S. Collinsa, dyrektora amerykańskich Narodowych Instytutów Zdrowia, zauważył, że zastosowanie rapamycyny (antybiotyku makrolidowego) w odniesieniu do fibroblastów osób z HGPS spowalniało starzenie komórek i całego organizmu. Sirolimus znosił uwypuklanie jąder, opóźniał początek etapu starości komórek i nasilał degradację progeryny.
      Co ważne, w normalnych fibroblastach rapamycyna ograniczała tworzenie się nierozpuszczalnych agregatów progeryny i stymulowała oczyszczanie w procesie autofagii. Jak obrazowo tłumaczą Amerykanie, leki immunosupresyjne wzmacniały wewnątrzkomórkowy mechanizm recyklingu, zmniejszając ilość progeryny nawet o połowę. Zespół ma nadzieję, że dzięki obiecującym wynikom wkrótce rozpoczną się testy kliniczne z udziałem dzieci z progerią. Obecnie w fazie testów klinicznych znajdują sie 3 leki, jednak działają one na innej zasadzie niż sirolimus i ewerolimus. Należą bowiem do grupy inhibitorów transferazy farnezylu i zapobiegają tworzeniu się progeryny. Collins uważa, że można by zastosować terapię połączoną lekami z obydwu grup (inhibitorów i antybiotyków makrolidowych).
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Porównanie mszywiołów (Bryozoa), które trafiły do próbek pobranych 100 lat temu podczas wyprawy antarktycznej Roberta Scotta, ze współczesnymi okazami wykazało, że rzeczywiście z biegiem czasu wzrastały pobór i akumulacja dwutlenku węgla w Oceanie Południowym.
      Międzynarodowy zespół naukowców badał warstwy przyrostu rocznego w szkielecie mszywiołów z gatunku Cellarinella nutti. Zebrano je w Morzu Rossa, części Oceanu Południowego u wybrzeży Antarktydy Zachodniej, w ramach Spisu Antarktycznego Życia Morskiego. Porównanie z kolekcjami muzealnymi z Wielkiej Brytanii, USA i Nowej Zelandii, w tym okazów pochodzących z wyprawy Scotta, unaoczniło, że od lat 90. mszywioły rosną szybciej niż kiedykolwiek wcześniej. Wydaje się, że powodem jest większa dostępność pożywienia w postaci fitoplanktonu. Zaobserwowane przyspieszenie wzrostu stanowi ważny mechanizm transferu węgla w okolice dna morza.
      Po zebraniu wszystkich danych naukowcy zauważyli, że od 1890 do 1970 r. mszywioły, bezkręgowce przypominające zewnętrznie polipy stułbiopławów, rosły w przybliżeniu w tym samym tempie. Potem od lat 90. zaczęły się powiększać coraz szybciej, a obecnie wskaźnik wzrostu jest ponad 2-krotnie większy od średniej odnotowanej w XX wieku. Specjaliści z British Antarctic Survey (BAS) uważają, że dzieje się tak, ponieważ Bryozoa odżywiają się dłużej, pochłaniając więcej fitoplanktonu wykorzystującego rozpuszczony w wodzie CO2. To ważne, ponieważ prowadzi do uwolnienia węgla – tłumaczy dr David Barnes, główny autor opracowania, które ukazało się w Current Biology.
      Szybszy wzrost oznacza, że mszywioły prędzej osiągają rozmiary, przy których zostają oderwane przez prądy oceaniczne. Pseudoramiona łatwo ulegają przysypaniu osadami i obieg węgla zostaje zahamowany. Naukowcy uważają, że w ten sposób powiększa się magazyn węgla (ang. carbon sink) w Oceanie Południowym.
      Po raz pierwszy byliśmy w stanie wykorzystać tak długi zapis wzrostu zwierząt jako dowód na zachodzące ostatnio szybkie zmiany w obrębie życia na dnie morskim. Biologiczne kolekcje Scotta są cenne pod względem jakościowym i ilościowym, a będą może jeszcze cenniejsze przez wzgląd na pomoc w ustaleniu, jak bentos reaguje na zmiany zachodzące w otoczeniu. Zaledwie kilka badań Antarktydy dotyczy okresu sprzed ponad 30 lat, dlatego te dane są tak wyjątkowe [...] – podkreśla Barnes, dodając, że Scott przestanie dla niego być synonimem niepowodzenia (Amundsen dotarł na biegun południowy przed nim).
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Koreańscy naukowcy dokonali znacznego postępu na drodze do stworzenia pełnokolorowego wyświetlacza z kropek kwantowych. Taki wyświetlacz mógłby w przyszłości posłużyć do budowy telewizora, który pokaże obraz o znacznie lepszej jakości niż wszystko, co dotychczas udało się osiągnąć, a jednocześnie będzie on bardziej energooszczędny niż obecnie wykorzystywane urządzenia.
      Specjaliści od ponad dziesięciu lat starają się zbudować wyświetlacz z kropek kwantowych. Te półprzewodnikowe kryształy nadają się do tego celu znacznie lepiej niż ciekłe kryształy obecne w LCD, gdyż emitują światło o ściśle określonej długości fali, którą można precyzyjnie dobierać. Kolor światła zależy jedynie od wielkości samej kropki.
      Jednak problemem okazało się uzyskanie dużych wyświetlaczy korzystających z kwantowych kropek. Obecnie natryskuje się je na podłoże, jednak gdy używamy takiej techniki kropki muszą zostać przygotowane w organicznym rozpuszczalniku, a jego obecność zanieczyszcza wyświetlacz, prowadząc do redukcji jasności i większego zużycia energii.
      Teraz koreańscy naukowcy, na kórych czele stoi Byoung Lyong Choi z Samsung Advanced Institute of Technology wpadli na pomysł wykorzystania techniki odciskania stempla. Kropki z selenku kadmu są tworzone na krzemowym podłożu a następnie odciskane bezpośrednio na szkle, bez użycia rozpuszczalnika. W ten sposób powstają czerwone, zielone i niebieskie piksele.
      Brzmi to dość prosto, jednak Choi wyjaśnia, jak trudne zadanie stało przed jego zespołem: trzy lata zajęło nam dopracowanie szczegółów, takich jak np. znalezienie odpowiedniej prędkości i ciśnienia, by możliwe było przeniesienie 100% kropek.
      Koreańczycy stworzyli już 10-centymetrowy pełnokolorowy wyświetlacz. Testy wykazały, że jest on doskonalszy od osiągnięć innych zespołów naukowych. Maksymalna jasność czerwonych pikseli jest o około 50% lepsza i zużywają przy tym około 70% mniej energii.
      Co więcej, kwantowe kropki są bardzo wytrzymałe. Będą nadawały się zarówno do produkcji elastycznych wyświetlaczy jak i telewizorów, które muszą przez wiele lat pokazywać obraz o niezmienionej jakości.
      Konkurencja chwali osiągnięcia Koreańczyków. Seth Coe-Sullivan z firmy QD Vision, która produkuje urządzenia korzystające z kwantowych kropek podkreśla, że wdrożenie ich techniki nie powinno generować dużych kosztów. Jednocześnie przestrzega przed zbytnim entuzjazmem. Myślę, że w ciągu trzech najbliższych lat na bazie kwantowych kropek mogą powstać wyświetlacze dla telefonów komórkowych. Na większe ekrany będziemy musieli poczekać dłużej - stwierdza.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Uniwersytetu w Buffalo wykorzystali kropki kwantowe do skuteczniejszego dostarczania leków na gruźlicę i inne choroby płuc. Dzięki temu chemioterapeutyk - doksorubicyna - trafia do specyficznych komórek płuc, zwłaszcza makrofagów pęcherzykowych, które stanowią pierwszą linię obrony przed wziewnymi patogenami, nie wywołując przy tym ostrych stanów zapalnych (Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine).
      Wykorzystując fluorescencję, można sprawić, by w zależności od wielkości kropki świeciły na różne kolory. Ta właściwość jest bardzo cenna dla badaczy, ponieważ "sztuczne atomy" są świetnymi transporterami, poza tym świecą dużo dłużej od barwników, którymi zazwyczaj znakuje się badane molekuły.
      Dr Krishnan V. Chakravarthy ekscytuje się perspektywą docierania tylko do wybranych komórek, bez konieczności szkodzenia otaczającym tkankom, a nawet odległym narządom. Akademik podkreśla, że udało się to zarówno w hodowlach komórkowych, jak i podczas eksperymentów na modelu zwierzęcym. Na razie technologia znajduje się jeszcze w powijakach, ale gdy powstanie aerozol, będzie można poważnie pomyśleć o testach klinicznych i wdrożeniu wynalazku w szpitalach.
      Specjaliści z uniwersyteckiego Instytutu Laserów, Fotoniki i Biofotoniki połączyli kropki kwantowe z doksorubicyną. Obrali na cel makrofagi pęcherzykowe (aMØ), które produkują m.in. cytokiny i chemokiny, kształtując w ten sposób przebieg reakcji zapalnej. Centralna rola aMØ w reakcji na wpływy środowiskowe sprawia, że są one idealnymi kandydatami do specyficznego dostarczania leku w celu modulowania odpowiedzi immunologicznej/zapalnej [nie bez powodu makrofagi są nazywane komórkami efektorowi odpowiedzi immunologicznej].
      Naukowcy przetestowali właściwości przeciwzapalne kompleksu kropka-doksorubicyna (QD-DOX), wprowadzając do organizmów myszy i szczurów albo sam chemioterapeutyk, albo kropki kwantowe połączone z lekiem. Następnie oceniano zakres uszkodzeń płuc. Okazało się, że kompleks QD-DOX zwiększał pobór medykamentu i nie wywoływał tak silnej reakcji prozapalnej jak doksorubicyna. Zespół wykazał, że lek jest uwalniany dopiero po dotarciu do komórki docelowej i co ważne, nadal zachowuje swoje właściwości.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ryby żyjące w pobliżu elektrowni węglowych zawierają mniej rtęci niż zwierzęta występujące na innych obszarach. Naukowcy uważają, że dzieje się tak przez wysokie stężenia selenu, które także nie są dobre, bo mogą zagrażać nawet śmiercią. Zatrucie selenem zwiększa np. ryzyko rozwoju nowotworów, o uszkodzeniach skóry nie wspominając.
      Odkryliśmy, że u ryb z jezior położonych co najmniej 30 km od elektrowni węglowych poziom rtęci jest ponad 3-krotnie wyższy niż u przedstawicieli tego samego gatunku z jezior zlokalizowanych w promieniu 10 km od zakładu – opowiada Dana Sackett, doktorantka z Uniwersytetu Stanowego Karoliny Północnej. Naukowcy byli bardzo zaskoczeni wynikami, ponieważ w skali globalnej elektrownie węglowe są jednym z wiodących emitentów atmosferycznych zanieczyszczeń rtęcią, a duże ilości Hg osadzają się w obrębie 10 km od kominów.
      Amerykanie badali bassy wielkogębowe, zwane inaczej okoniopstrągami (Micropterus salmoides), oraz samogłowy błękitne (Lepomis macrochirus) z 14 jezior słodkowodnych. Siedem znajdowało się w promieniu 10 km od elektrowni, a tyle samo leżało co najmniej 30 km od zakładu. Wybrano właśnie te gatunki ryb, ponieważ są one często łapane i zjadane przez wędkarzy, poza tym zajmują dwa różne miejsca w łańcuchu pokarmowym. Te pierwsze są tzw. drapieżnikami alfa ze szczytu szeregu organizmów i żywią się mniejszymi rybami. Jako że stężenie rtęci wzrasta w miarę przesuwania się na coraz wyższe ogniwa łańcucha troficznego, u okoniopstrągów powinno ono być wysokie. Samogłowy są od nich mniejsze i polegają głównie na bezkręgowcach, owadach, dlatego zespół Sackett spodziewał się, że w ich tkankach powinno się zakumulować mniej Hg.
      Naukowcy stwierdzili, że u obu gatunków poziom metalu ciężkiego wzrastał ponad 3-krotnie w jeziorach bardziej oddalonych od elektrowni. Oznacza to, że lokalizacja wpływa na ryby bez względu na miejsce zajmowane w łańcuchu pokarmowym. Ichtiolodzy sądzą, że niższe stężenia rtęci są skutkiem poziomu selenu. W tkankach pobranych od ryb zamieszkujących jeziora położone w pobliżu elektrowni węglowych stężenia selenu były 3 razy wyższe niż w próbkach z bardziej oddalonych zbiorników wodnych.
      Selen jest również emitowany przez elektrownie węglowe. Wykazuje antagonistyczne działanie wobec rtęci (dokładny mechanizm tego zjawiska pozostaje na razie nieznany). Wiadomo, że zapobiega akumulowaniu przez ryby wysokich stężeń rtęci, ale naukowcy nie wiedzą jak.
×
×
  • Create New...