 |
Author information. 1. Nanfang Hospital, Southern Medical University, Guangzhou, 510515, China. 2. The First Affiliated Hospital of Jinan University, Guangzhou, China
|
|
|
|
Author information
Affiliations
1. Nanfang Hospital, Southern Medical University, Guangzhou, 510515, China
Bin Song, Huimin Liang, Jia Liu, Xiaoli Feng & Longquan Shao
2. The First Affiliated Hospital of Jinan University, Guangzhou, China
Lingling Ou & Ting Sun
3. The General Hospital of People’s Liberation Army, Beijing, China
Bin Deng
Corresponding author
Correspondence to Longquan Shao.
Rights and permissions
Open Access This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4. 0 International License (http: //creativecommons. org/licenses/by/4. 0/), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided you give appropriate credit to the original author(s) and the source, provide a link to the Creative Commons license, and indicate if changes were made. The Creative Commons Public Domain Dedication waiver (http: //creativecommons. org/publicdomain/zero/1. 0/) applies to the data made available in this article, unless otherwise stated.
Reprints and Permissions
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Для тех, кто сомневается в токсичности графена начинаем публиковать полную версию научной статьи о графене, опубликованной в научном журнале " Particle and Fibre Toxicology" (Токсикология частиц и волокон) ещё в 2016 году
☣ ТОКСИЧНОСТЬ ГРАФЕНОВЫХ НАНОЧАСТИЦ☣
Линлин Оу, Бин Сон, Хуэйминь Лян, Цзя Лю, Сяоли Фэн, Бин Дэн, Тин Сун & Лунцюань Шао
Toxicity of graphene-family nanoparticles: a general review of the origins and mechanisms
Lingling Ou, Bin Song, […]Longquan Shao
Particle and Fibre Toxicology volume 13, Article number 57 (2016)
Библиограф. ссылка на статью:
Ou, L., Song, B., Liang, H. et al. Toxicity of graphene-family nanoparticles: a general review of the origins and mechanisms. Part Fibre Toxicol 13, 57 (2016). https: //doi. org/10. 1186/s12989-016-0168-y
Источник https: //particleandfibretoxicology. biomedcentral. com/articles/10. 1186/s12989-016-0168-y
Published: 31 October 2016
Часть 1.
Благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам наноматериалы семейства графенов GFN (ГФН) широко используются во многих областях, особенно в биомедицинских приложениях. В настоящее время многие исследования изучают биосовместимость и токсичность ГФН in vivo < в организме> и in intro < в пробирке>. Как правило, ГФН могут оказывать различную степень токсичности у животных или клеточных моделей, следуя различным путям введения и проникая через физиологические барьеры, впоследствии распределяясь в тканях или локализуясь в клетках, в конечном итоге выводясь из организма. В этом обзоре собраны исследования токсических эффектов ГФН в нескольких органах и клеточных моделях. Мы также указываем, что токсичность ГФН определяется различными факторами, включая боковой размер, структуру поверхности, функционализацию, заряд, примеси, агрегации и т. д. Кр. того, было выявлено несколько типичных механизмов, лежащих в основе токсичности GFN, например, физическое разрушение, окислительный стресс, повреждение ДНК, воспалительная реакция, апоптоз, аутофагия и некроз. В этих механизмах (toll-подобные рецепторы -) TLR-, трансформирующий фактор роста β - (TGF-β -) и фактор некроза опухоли альфа - (TNF-α ) зависимые пути вовлечены в сигнальную сеть путей, и окислительный стресс играет решающую роль в этих путях. В настоящем обзоре мы обобщаем имеющуюся информацию о регулирующих факторах и механизмах токсичности ГФН, а также предлагаем нек-рые проблемы и предложения для дальнейших исследований ГФН с целью завершения токсикологич. механизмов и предоставления предложений по повышению биологич. безопасности ГФН и содействию их широкому применению.
|
|
|
…Материалы на основе графена обычно имеют размеры от нескольких до сотен нанометров и имеют толщину 1-10 нм, что также является определением " наночастиц" или " наноматериалов". Благодаря своим исключительным физ. -хим. свойствам графеновые материалы получили широкое применение в различных областях, в т. ч. в накопителях энергии; наноэлектронных устройствах; батареях; и биомедицинских приложениях, таких как антибактериальные препараты, биосенсоры, для визуализации клеток, доставки лекарств и в тканевой инженерии.
|
|
|
Наряду с увеличением применения и производства ГФН возрастает риск профессионального или экологического воздействия ГФН. А в последнее время появились некоторые исследования воздействия ГФН в профессиональных условиях, и опубликованные данные показали, что профессиональное воздействие ГФН имеет потенциальную токсичность для рабочих и исследователей.
ГФН могут вызывать острые и хронич. повреждения тканей, проникая через гематоэнцефалический барьер, гематоплацентарный барьер и т. д. А также накапливаясь в лёгких, печени, селезёнке и т. д. Например, некоторые аэрозоли графеновых наноматериалов могут вдыхаться и в значительной степени осаждаться в дыхательных путях, а также легко проникать через трахеобронхиальные дыхательные пути и затем перемещаться вниз в нижние дыхательные пути лёгких, что приводит к последующему образованию гранулём, фиброзу легких и неблагоприятным последствиям для здоровья поражённых лиц.
Продолжение следует…
Информация на канале
COVID HEALTHCARE
t. me/covhealthcare/52
🏥 ---------------------------------------
☣ ТОКСИЧНОСТЬ ГРАФЕНОВЫХ НАНОЧАСТИЦ☣
Оу Л., Сон Б., Лян Х., и др.
Источник https: //particleandfibretoxicology. biomedcentral. com/articles/10. 1186/s12989-016-0168-y
Published: 31. 10. 2016
Часть 2.
Начало см. t. me/covhealthcare/52
Токсикологические механизмы наноматериалов семейства графенов (ГФН), показанные в последних исследованиях, в основном содержат воспалительный ответ, повреждение ДНК, апоптоз, аутофагию и некроз и т. д.
Лёгкие являются потенциальным входом наночастиц графена в организм человека через дыхательные пути.
Ингаляционные наночастицы оксида графена могут разрушать ультраструктуру и биофизич. свойства плёнки лёгочного сурфактанта, являющейся первой линией защиты хозяина, и вызывать их потенциальную токсичность.
Агломерированные или дисперсные частицы осаждаются на внутренней поверхности альвеол внутри альвеол и затем поглощаются альвеолярными макрофагами (АМs).
Интратрахеально введённый графен может перераспределяться в печень и селезёнку, проходя через воздушно-кровяной барьер.
Графеновые квантовые точки (GQDs) с небольшим размером менее 100нм могут пересекать гематоэнцефалический барьер.
|
|
|
Многие наночастицы графена способны пересекать плацентарный барьер и сильно влиять на развитие эмбрионов.
Внутривенно введённый графен поступал в организм через кровообращение и сильно задерживался в лёгких, печени, селезёнке и костном мозге, а в лёгких наблюдались воспалительная клеточная инфильтрация, образование гранулём и отёк лёгких.
Было показано, что накопление оксида графена в лёгких увеличивается с увеличением вводимой дозы и размера частиц, но в печени оно значительно уменьшается.
Графен поступает в клетки разл. путями. В основном физ. -хим. параметры, такие как размер, форма, покрытие, заряд, гидродинамический диаметр, изоэлектрическая точка и градиент рН, важны для того, чтобы позволить графену проходить через клеточную мембрану. Наночастицы диаметром < 100 нм могут проникать в клетки, а наночастицы диаметром < 40 нм - в ядро. Более крупные наночастицы оксида графена с белковым покрытием (PCGO) (~1 мкм) попадают в клетки главным образом через фагоцитоз, а более мелкие наночастицы PCGO (~500 нм) попадают в клетки главным образом через клатрин-опосредованный эндоцитоз.
Листы оксида графена могут прилипать и обвиваться вокруг клеточной мембраны, вставляться в липидный бислой или интернализироваться в клетку в результате взаимодействия с клетками.
Графены могут привести к острой воспалит. реакции и хронич. повреждению, нарушая нормальные физиологич. функции важных органов.
Интересно, что низкая доза оксида графена вызвала более серьёзное повреждение ЖКТ, чем высокая.
ГФН вызывают воспаление лёгких и были обнаружены в лёгком на 90-е сутки после однократной интратрахеальной инстилляции и могут даже транслоцироваться в лимфатич. узлы лёгких после только носовой ингаляции.
‼ Высокая доза оксида графена, образующая агрегаты, может блокировать лёгочные кровеносные сосуды и приводить к одышке (асфиксии), а тромбоцитарные тромбы наблюдались при высоких концентрациях 1 и 2 мг/кг массы тела при парентеральном введении. ‼
|
|
|
Сообщается, что оксид графена нарушает альвеолярно-капиллярный барьер, позволяя воспалительным клеткам проникать в лёгкие и стимулировать высвобождение провоспалительных цитокинов.
< — Вот вам и механизм развития пневмонии! >
Фиброз и воспаление могут быть верифицированы повышенным уровнем белковых маркеров коллаген1, Gr1, CD68 и CD11b в лёгких. Использование Твина 80 для диспергирования FLG или плюронного поверхностно-активного вещества для диспергирования графена было предложено для снижения вероятности образования фиброза лёгких.
< ⁉ Комментарий: Разве описанное выше — всё это не напоминает в подробностях клиническую картину КОВИДА с тромбообразованием и блокированием лёгочных кровеносных сосудов, приводящим к асфиксии, с разрушением лёгочного сурфактанта, проникновением глубоко в лёгкие воспалительных микробов, высвобождением цитокинов и развитием отёка лёгких⁉ >
Продолжение следует…
Информация на канале
COVID HEALTHCARE
t. me/covhealthcare/53
🏥 ---------------------------------------
☣ ТОКСИЧНОСТЬ ГРАФЕНОВЫХ НАНОЧАСТИЦ☣
Оу Л. , Сон Б., Лян Х., и др.
Источник https: //particleandfibretoxicology. biomedcentral. com/articles/10. 1186/s12989-016-0168-y
Published: 31. 10. 2016
Часть 3. А вот вам и корона!
Начало см.
Ч. 1. Общие положения t. me/covhealthcare/52
Ч. 2. Влияние графена на лёгкие t. me/covhealthcare/53
Токсичность наноматериалов семейства графенов (ГФН) в центральной нервной системе (ЦНС)
Появились исслед-я о потенциальных возможностях или рисках графена в мозге. Первичные графеновые хлопья снижали уровень РНК и скорость синтеза ДНК у эмбрионов, что приводило к вредному влиянию на развитие мозговой ткани и наблюдалась атипичная ультраструктура мозга. Последние исслед-я ГФН в ЦНС, в осн., связ. с применением, а не с токсичностью…
ГФН оказывают разл. токсикологич. воздействие на мужскую и женскую репродуктивную систему. Данные показали, что оксид графена (ГО) оказывает оч. низкое или почти полн. отсутствие токсич. возд-вия на мужскую репродукцию даже при высокой дозе путём внутрибрюшной инъекции. У самок мышей ситуация иная: они могли родить здоровое потомство после инъекции графена перед спариванием или на ранних сроках беременности, и т-ко неск. аномальных плодов были среди помётов у самок, к-рым вводили ГО. Однако у беременных мышей были самопроизв. аборты при любой дозе, и больш-во беременных мышей умирало при введении высокой дозы ГО на средних и поздних сроках беременности.
Примечательно, что развитие потомства в группе высоких доз было задержано в период лактации. Высокая доза ГО снижала потребление воды самками при пероральном воздействии, что снижало выработку молока и, т. о. задерживало рост потомства.
|
|
|
Цитотоксичность ГФН была верифицирована в разл. клетках в отношении изменения жизнеспособности и морфологии клеток, разруш-я целостности мембраны и индуцирования повреждения ДНК. Графены снижают адгезию клеток, индуцируют их апоптоз и проникают в лизосомы, митохондрии, клеточные ядра и эндоплазму. Они индуцировали повреждение ДНК за счёт повышения экспрессии белков p53, Rad 51 и OGG1 в клетках NIH-3 T3. Производные ГО резко снижали экспрессию дифференциальных генов, отвечающих за структуру и функции клеточной мембраны, такие как регуляция актинового цитоскелета, фокальная адгезия и эндоцитоз.
Многие резу-ты показали, что графеновые материалы вызывают дозозависимую токсичность у животных и клеток, такую как повреждение печени и почек, образование гранулём лёгких, снижение жизнеспособности клеток и клеточный апоптоз.
Частицы ГО, как сообщается, вызывают морфологич. изменения и значительный лизис, что приводит к высокому гемолизу в эритроцитах (RBC). Разрушение мембраны RBC, вероятно, связ. с сильными электростатич. взаимод-ми между отрицат. заряж. кислородными группами на поверхности ГО и положит. заряж. фосфатидилхолиновыми липидами на внешней мембране RBC.
Примеси. Чистота наноматериалов является важным соображением, т. к. за наблюдаемую токсичность м. б. ответственны остаточные загрязняющие металлы, а не сам наноматериал, что привело к противоречивым данным о цитотоксичности ГФН.
Традиционно приготовленный ГО часто содержит высокие уровни Mn2+ и Fe2+, к-рые являются высоко мутагенными для клеток
Неспецифическое высвобождение этих ионов из традиционно приготовленного ГО может привести к необычно высоким уровням цитотоксичности и разрыву ДНК.
…
Из-за высокого свободного поверхностного заряда наноматериалы могут легко образовывать “КОРОНЫ” с белками в биологич. системах. Предполагается, что белковая корона влияет на циркуляцию, распределение, клиренс и токсичность наночастиц. В неск. работах сообщалось, что ГО образует короны ГО-белок с адсорбированными белками плазмы в сыворотке крови, и эти короны ГО-белок играют важную роль в решении судьбы биокинетич. поведения ГО in vivo < в организме>. Такие короны ГО-белок могут регулировать адгезию ГО к эндотелиальным и иммунным клеткам как через специфич., так и неспецифич. взаимодействия.
< ‼ Комментарий: А, вот, вам — и " короны" ‼ >
Продолжение следует…
Информация на канале
COVID HEALTHCARE
t. me/covhealthcare/54
🏥 ------------------------------------
шорткат: t. me/covhealthcare/60
☣ ТОКСИЧНОСТЬ ГРАФЕНОВЫХ НАНОЧАСТИЦ☣
Оу Л. , Сон Б., Лян Х., и др.
Источник https: //particleandfibretoxicology. biomedcentral. com/articles/10. 1186/s12989-016-0168-y
Published: 31. 10. 2016
Часть 4. Цитотоксичность графена
Начало см.
Ч. 1. Общие положения t. me/covhealthcare/52
Ч. 2. Влияние графена на лёгкие t. me/covhealthcare/53
Ч. 3. А вот вам и корона! t. me/covhealthcare/54
Проанализировав множество исследований, можно сделать вывод, что на токсичность графена влияет множество факторов. Эти факторы в совокупности во многих случаях в значительной степени изменяют токсичность наноматериалов семейства графенов (ГФН). Научные исследования часто нуждаются в чётком определении причины и следствия, к-рое должно содержать лишь один фактор, отличающийся одновременно, чтобы м. б. определить действие этого единого фактора. Но в некоторых работах одновременно изучались несколько факторов, влияющих на токсичность ГФН, что привело к путанице результатов.
Возможные механизмы токсичности ГФН
Хотя некоторые физ. -хим. свойства и токсичность ГФН были хорошо изучены многими учёными, точные механизмы, лежащие в основе их токсичности, остаются неясными. Схема основных механизмов цитотоксичности ГФН проиллюстрирована на рис. ниже t. me/covhealthcare/58
Графен способен физически разрушать клетки
Он является уникальным наноматериалом по сравнению с другими сферическими или одномерными наночастицами благодаря своей двумерной структуре с sp2-углеродами. Физическое взаимодействие наночастиц графена с клеточными мембранами является одной из основных причин цитотоксичности графена. Графен обладает высокой способностью связываться с α -спиральными структурами пептидов благодаря своей благоприятной кривизне поверхности. [Пример…] Он в значительной степени прилипает к поверхностям интактных клеток и приводит к аномальному растяжению клеточной мембраны. Сильные гидрофобные взаимодействия ГФН с клеточной мембраной приводят к морфологическому расширению филоподиальной и цитоскелетной дисфункции F-актина. Кр. того, заострённые края ГНС < графеновых наностуктур> могут действовать как " лезвия", втыкаясь и прорезая клеточные мембраны.
Графен вызывает в клетках окислительный стресс
(см. шорткат)
Окислительный стресс возникает, когда повышенные уровни активных форм кислорода ROS подавляют активность антиоксидантных ферментов, включая каталазу, супероксиддисмутазу (SOD) или глутатионпероксидазу (GSH-PX). ROS действуют как вторые мессенджеры во многих внутриклеточных сигнальных каскадах и ‼ приводят к повреждению клеточных макромолекул, таким как расщепление липидов мембран, фрагментация ДНК, денатурация белка и дисфункция митохондрий‼, которые в значит. степени влияют на клеточный метаболизм и передачу сигналов.
Взаимодействие оксида графена (ГО) с клетками может приводить к избыточной генерации ROS, что является первым шагом в механизмах канцерогенеза, старения и мутагенеза.
Окислит. стресс играет значительную роль в остром повреждении лёгких, вызванном ГО, и воспалительные реакции, вызванные окислительным стрессом, часто возникали при воздействии ГФН.
< Вот вам и ещё один механизм развития " ковид-пневмонии" >
Активность SOD и GSH-PX снижалась после воздействия ГО в зависимости от времени и дозы. Аналогичным образом, окислит. стресс был ключевой причиной апоптоза и повреждения ДНК после т., как клетки HLF подверглись воздействию ГО. Как активированная митогеном протеинкиназа [MAPK] (JNK, ERK и p38), так и сигнальные пути, связанные с TGF-β, были вызваны генерацией ROS в первозданных клетках, обработанных графеном, сопровождающейся активацией Bim и Bax, которые являются двумя проапоптотическими членами семейства белков Bcl-2. В результате каспаза-3 и её нижестоящие эффекторные белки, такие как PARP, были активированы, и был инициирован апоптоз.
Подробная информация о сигнальных путях, связанных с MAPK, TGF-β - и TNF-α, которые индуцируют воспаление, апоптоз и некроз, представлена на схеме
t. me/covhealthcare/60
Продолжение следует…
Информация на канале
COVID HEALTHCARE
t. me/covhealthcare/55
🏥 -----------------------------
[ Фотография ]
Принципиальная схема путей токсичности наноматериалов семейства графенов (ГФН - GFNs), зависимых от протеинкиназы, активируемой митогеном (MAPKs), TGF-β и TNF-α.
Активные формы кислорода ROS являются основными факторами, активирующими сигнальные пути MAPKs и TGF-β, приводящими к активации Bim и Bax, запускающими каскад каспаз и путь JNK. Активация каспазы-3 и RIP1, в конечном итоге, приводит к апоптозу и некрозу.
Более подробное описание указанных на схеме механизмов см. выше при описании окислительного стресса в клетках, вызываемого графеном https: //t. me/covhealthcare/55 (в конце).
Источник https: //particleandfibretoxicology. biomedcentral. com/articles/10. 1186/s12989-016-0168-y
Published: 31. 10. 2016
---------------------------
☣ ТОКСИЧНОСТЬ ГРАФЕНОВЫХ НАНОЧАСТИЦ☣
Оу Л. , Сон Б., Лян Х., и др.
Источник https: //particleandfibretoxicology. biomedcentral. com/articles/10. 1186/s12989-016-0168-y
Published: 31. 10. 2016
Часть 6. Воспалительная реакция
Начало см.
Ч. 1. Общие положения t. me/covhealthcare/52
Ч. 2. Влияние графена на лёгкие t. me/covhealthcare/53
Ч. 3. А вот вам и корона! t. me/covhealthcare/54
Ч. 4. Цитотоксичность графена t. me/covhealthcare/55
Ч. 5. Повреждение митохондрий и ДНК t. me/covhealthcare/61
Наноматериалы семейства графенов (GFNs), могут вызывать значительную воспалительную реакцию, включая инфильтрацию воспалительными клетками, отёк лёгких и образование гранулём в высоких дозах путём интратрахеальной инстилляции или внутривенного введения.
Тромбоциты являются важными компонентами в образовании сгустков (тромбов) при атаке патогенов и твёрдых частиц во время воспалительной реакции, аоксид графена (GO) может непосредственно активировать образование тромбов, богатых тромбоцитами, для закупорки сосудов лёгких после внутривенной инъекции.
Сильная воспалительная реакция была вызвана подкожным введением GO в течение 21 дня, наряду с секрецией ключевых цитокинов, включая IL-6, IL-12, TNF-α, MCP-1 и IFN-g.
GFNs могут вызвать воспалительную реакцию и повреждение тканей, высвобождая цитокины и хемокины, которые приводят к рекрутированию циркулирующих моноцитов и стимулируют секрецию цитокинов и хемокинов Th1/Th2.
Кроме того, первозданный графен и восстановленный оксид графена rGO вызывают воспалительную реакцию, связываясь с toll-подобными рецепторами (TLR) и активируя сигнальный путь NF-kB в клетках. Сигнальный каскад NF-kB запускается TLR и провоспалительными цитокинами, такими как IL-1 и TNF-α. При активации NF-kB перемещается из цитоплазмы в ядро < клетки>, облегчая связывание деградирующего IkB и действуя как фактор транскрипции для синтеза многочисленных провоспалительных цитокинов. Схема сигнальных путей TLR4 и TLR9, активируемых GFNs, показана на схеме далее
— см. t. me/covhealthcare/63
Информация на канале
COVID HEALTHCARE
t. me/covhealthcare/62
🏥 -------------------------------------
[ Фотография ]
Принципиальная схема, поясняющая сигнальные пути TLR4 и TLR9, ответственных за цитотоксичность, индуцированную
наноматериалами семейства графенов GFNs.
GFNs могут быть распознаны TLR, таким образом активируют IKK и IkB с помощью MyD88-зависимого механизма, что приводит к высвобождению субъединиц NF-kB и инициирует транслокацию в ядро < клетки>.
Таким образом провоспалительные факторы транскрибируются и секретируются из < клеточного> ядра, модулируя иммунные реакции, инициирующие запрограммированную аутофагию, апоптоз и некроз < самопоедание, запрограммированное самоуничтожение и отмирание - если кто не знает таких " мудрёных" слов>.
Продолжение следует…
Информация на канале
COVID HEALTHCARE
t. me/covhealthcare/63
🏥 --------------------------
|
|
|
