Новое исследование показывает, что наноматериалы, содержащиеся в потребительских и медицинских продуктах, могут с различной легкостью переходить из кровотока на мозговую сторону модели гематоэнцефалического барьера в зависимости от их формы, создавая потенциальные неврологические последствия, которые могут быть как положительными, так и отрицательными.

Ученые обнаружили, что наноматериалы на основе металлов, такие как оксид серебра и цинка, могут пересекать модель "гематоэнцефалического барьера" (ГЭБ) in vitro как в виде частиц, так и в виде растворенных ионов, что отрицательно сказывается на здоровье клеток астроцитов, которые контролируют неврологические реакции.

Но исследователи также считают, что их открытие поможет разработать более безопасные наноматериалы и может открыть новые способы нацеливания на труднодоступные места при лечении заболеваний головного мозга.

Опубликовав свои результаты сегодня в PNAS, международная группа исследователей обнаружила, что физико-химические свойства металлических наноматериалов влияют на то, насколько эффективно они проникают через модель гематоэнцефалического барьера in vitro и их потенциальные уровни токсичности в головном мозге.

Более высокая концентрация определенных форм наноматериалов серебра и оксида цинка может ухудшить рост клеток и вызвать повышенную проницаемость ГЭБ, что может привести к тому, что ГЭБ облегчит доступ мозга к этим соединениям.

ГЭБ играет жизненно важную роль в здоровье мозга, ограничивая проникновение различных химических веществ и чужеродных молекул в мозг из окружающих кровеносных сосудов.

Нарушение целостности ГЭБ ставит под угрозу здоровье центральной нервной системы, а повышенная проницаемость для посторонних веществ может в конечном итоге привести к повреждению головного мозга (нейротоксичность).

Соавтор исследования Изолт Линч, профессор экологических нанонаук в Университете Бирмингема, прокомментировала: "Мы обнаружили, что наноматериалы из оксида серебра и цинка, которые широко используются в различных повседневных потребительских и медицинских продуктах, прошли через нашу модель BBB in vitro в виде частиц и растворенных ионов.

"Изменение формы, размера и химического состава может существенно повлиять на проникновение наноматериалов через гематоэнцефалический барьер (in vitro). Это имеет первостепенное значение для индивидуального медицинского применения наноматериалов—например, систем адресной доставки, биоимиджинга и оценки возможных рисков, связанных с каждым типом металлических наноматериалов."

ГЭБ представляет собой физический барьер, состоящий из плотно упакованного слоя эндотелиальных клеток, окружающих мозг, который отделяет кровь от спинномозговой жидкости, обеспечивая передачу кислорода и необходимых питательных веществ, но препятствуя доступу большинства молекул.

Недавние исследования показали, что наноматериалы, такие как оксид цинка, могут накапливаться на стороне мозга ГЭБ in vitro в измененных состояниях, что может повлиять на неврологическую активность и здоровье мозга. Вдыхаемые, проглатываемые и наносимые на кожу наноматериалы могут попадать в кровоток, и небольшая их часть может пересекать ГЭБ, воздействуя на центральную нервную систему.

Исследователи синтезировали библиотеку металлических наноматериалов с различным составом частиц, размерами и формами—оценили их способность проникать в ГЭБ с использованием модели ГЭБ in vitro, а затем оценили их поведение и судьбу в и за пределами модели ГЭБ.

Соавтор Чжилинг Го, научный сотрудник Бирмингемского университета, прокомментировал: "Понимание поведения этих материалов после преодоления гематоэнцефалического барьера жизненно важно для оценки неврологических эффектов, возникающих в результате их непреднамеренного проникновения в мозг. Потенциал нейротоксичности у некоторых материалов выше, чем у других, из-за различных способов, которыми их форма позволяет им перемещаться и транспортироваться."

Исследовательская группа протестировала различные размеры оксида церия и оксида железа, а также оксида цинка и четыре различных формы серебра—сферические (Ag NS), дискообразные (Ag ND), стержневые (Ag NR) и нанопроволоки (Ag NW).

Оксид цинка проскользнул через ГЭБ in vitro с величайшей легкостью. Исследователи обнаружили, что сферические и дискообразные наноматериалы серебра подвергались различным режимам растворения-постепенно превращаясь в соединения серы с серебром внутри ГЭБ, создавая "более легкие" пути входа.

Оксид цинка используется в качестве наполнителя и красителя. В безрецептурных лекарственных средствах он используется в качестве защитного средства для кожи и солнцезащитного крема, отражающего и рассеивающего ультрафиолетовое излучение, чтобы помочь уменьшить или предотвратить солнечные ожоги и преждевременное старение кожи. Серебро используется в косметических средствах и средствах по уходу за кожей, таких как антивозрастные кремы.

ИСТОЧНИК