Tlenek grafenu jest jednym z najbardziej fascynujących materiałów znanych ludzkości. Jest to unikalny materiał, który jest niesamowicie cienki i niezwykle wytrzymały. Może być wykorzystywany do wytwarzania różnych produktów i jest naturalnym antyoksydantem. Nie zaleca się jednak jego spożywania, ponieważ może mieć wpływ na organizm. Na szczęście istnieją sposoby, aby usunąć tlenek grafenu z organizmu i zapewnić sobie zdrowie.
Cynk i NAC są niezbędnymi antyoksydantami
Tlenek grafenu jest atomem węgla umieszczonym w siatce heksagonalnej w dwóch wymiarach. Posiada właściwości antybakteryjne i antynowotworowe. Ponadto w kontakcie z wodorem jest substancją magnetyczną. Stosowany jest jako środek przeciwzapalny oraz jako lek przeciw wirusom.
W tym badaniu zbadaliśmy wpływ cynku i NAC na cytotoksyczność nanocząstek ZnO (NPs). Aby zbadać wpływ NAC, komórki ludzkiego raka płuc A549 poddano działaniu świeżo przygotowanych zawiesin ZnO NP. Następnie komórki poddano działaniu różnych warunków napromieniowania przez 6 godzin. Oceniono również wpływ napromieniowania na komórkową generację ROS. Poziom komórkowych ROS był zwiększony w grupie napromieniowanej i był odwrotnie związany z poziomem żywotności komórek.
Pod wpływem napromieniowania doszło do uszkodzenia błony komórkowej. Świadczy to o zwiększonej cytotoksyczności ZnO NPs. Ponadto indukowane były wewnątrzkomórkowe ROS i następował wyciek cytoplazmy. Towarzyszyło temu uwalnianie LDH. Ponadto zniszczeniu uległ cytoszkielet, co wskazuje na obniżenie żywotności komórek.
Wpływ ZnO NPs na błonę komórkową był zależny od dawki. Dawki 15, 20 i 25 mg/mL ZnO NPs miały taką samą cytotoksyczność. Jednakże efekt ZnO NPs na błonę komórkową zmniejszał się wraz ze wzrostem dawki. Ponadto aktywność ATPazy była hamowana przez bizmut.
W porównaniu z kontrolą, żywotność komórek bez NAC była znacząco obniżona po ekspozycji na UVA. Procent komórek z żywotnością po 24 godzinach ekspozycji został zmierzony jako 37%, podczas gdy żywotność kontroli została zmierzona jako 50%. Toksyczność ZnO NPs pod wpływem napromieniowania była również zwiększona, z uwolnieniem LDH i wyciekiem cytoplazmy. Wyniki te wskazują na cytotoksyczność ZnO NPs zarówno pod wpływem napromieniowania, jak i inkubacji.
Badanie to sugerowało również, że wywołana napromieniowaniem cytotoksyczność ZnO NPs może być uratowana przez obecność NAC. Dalsze badania powinny to potwierdzić. Wywołana napromieniowaniem cytotoksyczność może mieć również szersze zastosowanie terapeutyczne w antyoksydantach.
Zastosowanie NAC jest skuteczną metodą zapobiegania burzy cytokinowej, która występuje po podaniu leku cytotoksycznego. Ponadto zastosowanie dożylnej NAC zmniejsza śmiertelność, a także poprawia jakość życia pacjenta. Jest to oparte na wynikach badań klinicznych.
Wdychanie zredukowanych arkuszy tlenku grafenu
Tlenek grafenu (GO) został wykorzystany jako środek do dostarczania leków, w obrazowaniu komórkowym i w leczeniu nowotworów. Stwierdzono jednak, że GO może również wywoływać toksyczność u ssaków. Dlatego ważne jest, aby ocenić toksyczność GO in vitro i in vivo.
Badania in vitro GO zostały przeprowadzone z wykorzystaniem różnych linii komórkowych. Na przykład, komórki HeLa i ludzkie fibroblasty były traktowane GO. Wyniki wykazały niską cytotoksyczność na poziomie skóry, podczas gdy podwyższony poziom ALT i ALP w surowicy wskazywał na patologiczne zmiany w wątrobie. Wyniki te sugerują, że hepatocyty są kluczowym celem uszkodzeń spowodowanych przez reaktywne formy tlenu.
Nerki i płuca są prawdopodobnie głównymi punktami wejścia dla GFN. Jednak drogi wydalania GFNs nie są dobrze zrozumiane. W układzie nerkowym, małe rozmiary nanoporów GO mogą przenikać przez kanaliki nerkowe do moczu. W płucach cząsteczki dostają się do nabłonka pęcherzyków płucnych i niszczą płucną warstwę surfaktantu. Może to prowadzić do obrzęku i zaburzeń oddychania.
Podobnie płuca są potencjalnym miejscem wnikania izotopów promieniotwórczych, takich jak 125I-NGO. Mogą one powodować mutacje i nowotwory. Stąd konieczny jest staranny wybór drogi podania.
Ponadto, konieczna jest również ocena toksycznego wpływu nanostruktur grafenowych na komórki raka płuc. W niniejszej pracy przeprowadzono analizy histologiczne i biochemiczne w celu zbadania toksycznego działania GNPs na A549.
Stwierdzono, że ostra ekspozycja dootrzewnowa GNPs w dawce 15 mg/kg przez 27 dni prowadziła do znacznego uszkodzenia wątroby. Dodatkowo obniżona aktywność enzymu CAT przyczyniła się do uszkodzenia hepatocytów. Podobnie w wątrobie szczurów poddanych działaniu GNPs wykryto podwyższony poziom MDA.
Nanopory grafenowe oddziałują z błoną plazmatyczną, macierzą zewnątrzkomórkową oraz błoną zewnętrzną komórki. Mogą również wiązać się z receptorami i inicjować reakcje prozapalne i oksydacyjne. Ponadto mogą wnikać do komórek na drodze dyfuzji lub endocytozy. Możliwe, że to właśnie jest przyczyną obserwowanych efektów działania nanoporów GO na linię komórkową raka płuc A549.
Wpływ na komórki ludzkie
Tlenek grafenu (GO) jest utlenioną pochodną grafenu, która może być wykorzystana do obrazowania komórek i dostarczania leków. Ma kilka właściwości fizykochemicznych i może być pokryty białkiem. Przeprowadzono wiele badań, aby ocenić wpływ GO na ludzkie komórki i tkanki. Niektóre z tych efektów obejmują apoptozę komórek, uszkodzenie nerek i uszkodzenie wątroby. Jednak potrzeba więcej, aby w pełni zrozumieć mechanizmy stojące za tymi efektami toksyczności.
Wiadomo, że GO zwiększa stres oksydacyjny. Uszkodzenie to może prowadzić do śmierci komórek, jak również do kaskady prozapalnej. Kluczowym celem dla stresu oksydacyjnego jest hepatocyt. W jednym z badań hepatocyty wykazały zmniejszoną aktywność CAT, co prowadzi do zmniejszenia uszkodzenia hepatocytów.
Ponadto, GO może również destabilizować filamenty aktynowe i cytoszkielet. Ponadto, GO może również zwiększać ekspresję markerów uszkodzeń chromosomalnych. Potencjał mutagenny GO może zagrażać zdrowiu kolejnych pokoleń. Dlatego konieczne są dalsze badania w celu oceny długoterminowych niekorzystnych skutków stosowania funkcjonalizowanego grafenu.
Pomimo obiecującego potencjału nanosieci grafenowych, istnieją liczne pytania dotyczące ich biobezpieczeństwa. Szczególnie ważne jest ich testowanie w modelach zwierzęcych. Badania in vivo nabierają coraz większego znaczenia dla zbadania efektów działania grafenu.
Poza tym, w wielu badaniach stwierdzono, że wielkość porów i arkusza jest związana z toksycznością materiału. Oznacza to, że im mniejszy por lub arkusz, tym większe prawdopodobieństwo zatrzymania go wewnątrz komórek. Im większa GO, tym większe prawdopodobieństwo, że zostanie wchłonięta na błonę plazmatyczną. Dzieje się tak dlatego, że związany z rozmiarem wzrost powierzchni materiału pozwala na lepsze rozpuszczanie i zwiększenie miejsc toksycznych. Dodatkowo, wzrost przepuszczalności może ułatwiać akumulację w guzach.
W wyniku tych ustaleń jasne jest, że toksyczność GO może się znacznie różnić w zależności od wielkości porów i arkusza. Konieczne jest zatem staranne dobranie drogi podania. Stosowanie odpowiedniej dawki jest ważne, ale należy zachować ostrożność przy stosowaniu dużej dawki.
Podobne tematy