Продолжаются исследования, направленные на решение важнейших вопросов – являются ли токсичными для человека (и если да, то насколько) углеродные нанотрубки. Результаты, представленные в статье итальянских ученых [1], показывают, как важно правильно применять эти уникальные материалы

В работе были изучены биологическое воздействие многостенных углеродных нанотрубок (МСНТ) in vitro на три типа клеток человека и in vivo на лабораторных животных, а также иммунологические эффекты. Использовались коммерческие МСНТ (Aldrich 659258) (рис.1). По данным производителей, материал по меньшей мере на 90 % состоял из многостенных нанотрубок, содержал остаточный аморфный углерод и менее 0,1% примесей металлов. Диаметр нанотрубок 110–170 нм, длина 5–9 мкм.

Рис.1 SEM (а) и TEM (b) изображения исследованных нанотрубок

Авторы не модифицировали МСНТ, но стерилизовали их перед экспериментами in vivo и in vitro. В качестве лабораторных животных использовали мышей и крыс. Суспензии с концентрацией МСНТ 10, 20 и 40 мг/кг тела вводили внутрибрюшинно (мыши были разделены на группы по 4–5 мышей в каждой). Поведение, внешний вид, физиологические функции животных изучали в течение 7 дней в соответствии с тестом Ирвина, который используется в фармакологии при оценке эффектов новых лекарственных средств. После этого мышей умерщвляли и проводили гистологические исследования. Для изучения эффектов от многократного воздействия группе из 4 мышей вводили дозу 5 мг/кг каждый день в течение 7 дней.

Тест Ирвина не выявил никаких существенных нейровегетативных или поведенческих эффектов, кроме незначительного кратковременного снижения активности непосредственно после воздействия (после введения и однократной дозы 20 мг/кг, и 40 мг/кг в течение 7 дней была зарегистрирована смерть только одного животного в каждой из соответствующих групп).

Гистологические исследования, проведенные на 24 животных, не показали никакой патологии в плевральной и перикардиальной полости. Для большой дозы в 40 мг/кг наблюдался адгезивный перитонит (в этом случае были ясно видны агрегаты нанотрубок). Для дозы в 20 мг/кг перитонит был менее выражен, агрегаты МСНТ не обнаружены.

При введении 5 мг/кг каждый день в течение 7 дней отклонений в поведении мышей и смертности зарегистрировано не было. При вскрытии обнаружились отложения МСНТ в брюшине.

Иммунологические исследования не выявили различий между подопытными и контрольными животными. Таким образом, в этом отношении введенные дозы МСНТ оказались безвредными.

Изучение эффектов от имплантации МСНТ было проведено на 2 крысах. В спине каждой был сделан глубокий надрез (с применением анестезии), и в мышцы было внедрено 20 мг МСНТ одной крысе и 5 мг другой. Первая крыса погибла через 180 мин, вторая на 7 день была в нормальном состоянии. Наблюдалась только вполне ожидаемая гранулематозная реакция на инородное тело.

Интересно, что воздействие МСНТ на три различных типа клеток человека оказалось разным. В одном случае наблюдалось снижение числа клеток, что свидетельствовало о цитотоксичности нанотрубок, в другом эффект наблюдался лишь при большой дозе, в третьем никакого эффекта не было вообще.

Таким образом, в экспериментах in vivo однократные дозы в 5 и 10 мг/кг веса тела оказались безопасными, чего нельзя сказать о больших дозах. Повторное воздействие в дозе 5 мг/кг также практически безвредно. Очевидно, что имплантированная доза в 20 мг МСНТ чрезмерно большая, тогда как доза в 5 мг не привела к патологическим реакциям. (По-видимому, нанотрубки не сдвинулись с места имплантации). Исследования in vitro в целом показали, что отклик на воздействие МСНТ (снижение пролиферации, или роста клеток) может зависеть от клеточной линии и типа ткани. Необходимо изучить другие эффекты МСНТ также для разных типов клеток.

Авторы отмечают, что они не касались вопроса канцерогенности нанотрубок, то есть их возможности преобразовать нормальные клетки в клетки опухоли. Для этого необходимы специальные исследования. В целом результаты работы [1] показывают, что дозы МСНТ в 5 и 10 мг/кг веса тела не являются токсичными, однако авторы призывают к осторожному использованию нанотрубок в медицинских целях.

О. Алексеева

• 1. M.Chiaretti, J. Phys.: Condens. Matter 20, 474203 (2008)