Neškodí nanomateriály živým buňkám? Zjistí to spolehlivé testy
Výzkumníci z Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií – CATRIN Univerzity Palackého ve spolupráci s kolegy z VŠB-TUO a švýcarského vědeckého centra EMPA vyvinuli nový postup pro testování cytotoxicity uhlíkových nanomateriálů, tedy jejich schopnosti poškozovat živé buňky. Vědecké obci nabízejí řešení, které překonává slabiny dosavadních přístupů, a je proto výrazně spolehlivější.
„Uhlíkové nanomateriály se stále častěji uplatňují nejen v průmyslu, ale také v biomedicíně a v oblasti životního prostředí. Proto je testování jejich případné toxicity nesmírně důležité. Ačkoliv je známo, že dosavadní běžné testy toxicity mají své limity a nejsou vždy průkazné, stále je bohužel ve většině prací tato skutečnost opomíjena,“ uvedla jedna z autorek Kateřina Poláková.
Vzájemnému působení nanomateriálů na bázi uhlíku a živých buněk či organismů se olomoucký tým věnuje dlouhodobě. Nyní ve spolupráci se švýcarskými kolegy studovali cytotoxicitu čtyř velmi perspektivních uhlíkových nanomateriálů – uhlíkových teček, grafitického nitridu uhlíku, grafenové kyseliny a kyanografenu.
„Zjistili jsme, že vzájemné interakce uhlíkových nanomateriálů s chemickými látkami, které jsou součástí standardních postupů toxikologických testů, mohou negativně ovlivnit výsledky testování. Získané hodnoty týkající se životnosti buněk totiž nebyly výsledkem působení nanomateriálů vůči buňkám, ale důsledkem ovlivnění fluorescenčních vlastností barviv příslušných testů těmito materiály. Proto jsme v protokolu pro metodu průtokové cytometrie využili více kontrolních vzorků, které nám tyto negativní efekty pomohly odhalit. Na základě dodatečných kontrol jsme tak vytvořili nový postup pro vyhodnocení této metody, který interakci s fluorescenčními barvivy překonává a umožňuje spolehlivé in vitro testování toxicity uhlíkových nanomateriálů,“ objasnil první autor článku Tomáš Malina.
Práce je významným přínosem v oblasti nanotoxikologie. Jedná se o průlomový obor výzkumu, neboť nanomateriály není možné studovat jako běžné chemické sloučeniny především kvůli jejich komplexnímu chování. To se projevuje mnohaúrovňovým vzájemným působením mezi nanomateriály a živými buňkami.
„Jakýkoli výzkum zaměřený na interakci nanomateriálů s živými buňkami nebo s biologickými systémy je obecně nesmírně důležitý a má silný dopad na budoucí reálné použití nanomateriálů. Uhlíkové nanomateriály, o jejichž využití v řadě oblastí včetně biomedicíny zájem enormně narůstá, by měly být spolehlivě testovány. Náš nově vyvinutý postup jsme chtěli nabídnout celé komunitě uhlíkového výzkumu,“ doplnila Poláková. Práce navazuje na dlouholetý výzkum týmu z CATRIN – RCPTM v oblasti interakce biologických systémů s uhlíkovými nanomateriály různých dimenzí, jako jsou například uhlíkové tečky, deriváty grafenu nebo jeho kompozity s nanostříbrem. Rozšíření vědecké spolupráce otevírá další možnosti pro posuzování bezpečnosti nanomateriálů využívaných v praxi.
Reference:
T. Malina, K. Polakova, C. Hirsch, L. Svoboda, R. Zboril, Toxicity of Carbon Nanomaterials—Towards Reliable Viability Assessment via New Approach in Flow Cytometry. International Journal of Molecular Sciences 22 (2021), 7750.