Гигапроблемы от нанотрубок

Углеродные нанотрубки – весьма перспективный и полезный материал – могут быть отнюдь не безопасными. Исследование действия вдыхаемых нанотрубок на легкие мышей опубликовано в последнем номере журнала Nature Nanotechnology.

Углеродные нанотрубки — протяженные цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров состоят из одной или нескольких свернутых в трубку гексагональных графитовых плоскостей (графенов) и заканчиваются обычно полусферической головкой. Они обладают высокой прочностью и интересными электронными свойствами. В зависимости от структуры они могут быть как аналогами металлов, так и полупроводниками. Это делает их весьма перспективными для изготовления материалов с недоступными ранее свойствами.

До сегодняшнего момента нанотрубки подозревали в снижении иммунитета, а также в поражении тканей легких при инъекциях. Находились, правда, и сторонники их безвредности.

Новое исследование проводит аналогию между эффектом вдыхания протяженных нанотрубок и канцерогенным действием волокон асбеста. У людей, занятых на добыче и переработке асбеста, вероятность возникновения опухолей в несколько раз больше, чем у основного населения; чаще всего возникает рак легких, опухоли брюшины, желудка и матки. Канцерогенность волокон разных видов асбеста весьма различна и зависит от диаметра и типа волокон. Ученые предполагают аналогичный механизм действия длинных нанотрубок, которые по пропорциям аналогичны длинным волокнам асбеста.

Ученые изучили легкие мышей, подвергавшихся воздействию вдыхаемых нанотрубок в течение 14 недель. Благодаря своему малому весу и размерам, углеродные нанотрубки проникают в дыхательные пути вместе с воздухом. В итоге они концентрируются в тех же тканях, что и асбестовые волокна – в двухслойной мембране, называемой плеврой. Она является как бы границей легких, отделяя ее от других органов грудной клетки.

Наблюдения изменения структур легких животных показало, что уже через две недели на плевре мышей появились складки и морщины, вызванные воздействием на нее нанотрубок.

В качестве плацебо-эксперимента ученые использовали другую группу мышей, вдыхавших в течение того же времени обычную углеродную сажу. У них таких эффектов не наблюдалось, так как частицы сажи не застревают в легких и выводятся из организма с кашлем. При этом канцерогенное действие нанотрубок на данный момент не установлено, так как 14 недель – недостаточный срок для регистрации таких эффектов.

В дальнейшем планируется провести более детальные исследования обнаруженного эффекта. Ряд аналогичных экспериментов с нанотрубками разных размеров и пропорций даст возможность выяснить, какие из них несут больший вред легким.

Комары летят на пот

Комары – это не только источник неприятного писка в комнате и болезненных зудящих укусов, но и переносчики опасных заболеваний – малярии, желтой лихорадки, денге и некоторых энцефалитов. Одна только малярия является причиной смерти около двух миллионов человек ежегодно.

Однако не может не вызывать интереса, и даже восхищения, как эти малюсенькие животные безошибочно находят своих весьма крупных жертв. На эту тему выдвигались масса разных предположений. На сегодняшний день считается, что при выборе жертвы самка кровососущего комара (самцы имеют недоразвитые челюсти и вообще не кусаются) ориентируется на углекислый газ, выдыхаемый человеком, на тепловое излучение, а также на запах молочной кислоты, содержащейся в поте. Также самка комара реагирует на свет, предпочитая освещенные помещения.

Однако нельзя сказать, что эта гамма признаков позволяет полностью описать поведение комара. Поэтому американские энтомологи провели комплексное исследование реакции комаров на вещества, выделяемые людьми. Результаты их исследований опубликованы в The Proceedings of the National Academy of Sciences.

Они провели испытание на группе из 16 добровольцев: мужчин и женщин различного возраста, представляющих разные расы и этнические группы – европейцев, индийцев, афроамериканцев, латиноамериканцев и китайцев. С помощью твердофазной микроэкстракции были выделены душистые вещества, составляющие запах человека. Анализ полученной смеси показал наличие сотен веществ, среди которых преобладают четыре компонента: 6-метил-6-гептен-2-он, нонаналь, деканаль и геранилацетон.

После этого был проведен следующий эксперимент с самкой комара (на рисунке). Она была закреплена на лабораторной пипетке так, что свободными оставались только ее глаза и усики. К ним были подведены электроды, регистрирующие их активность. Затем поочередно оценивалась реакция насекомого на душистые вещества, испускаемые человеком. Для оценки специфичности реакции и чувствительности к веществам подводились поочередно изолированные компоненты смеси в различных концентрациях.

Эксперимент показал, что самую активную реакцию у насекомого вызывает нонаналь, содержащийся в поте человека.

Именно он «отправляет сообщение» комару о наличии пищи. Усики насекомого работают таким образом, что улавливают даже самые низкие концентрации нонаналя.

Новая концепция, однако, не опровергает то, что комар реагирует на углекислый газ, выдыхаемый человеком. Углекислый газ и нонаналь оказывают совместное действие в привлечении комаров. При проведении эксперимента на 2000 особей было показано, что, хотя углекислый газ и привлекает комаров, добавка к нему нонаналя увеличивает число отреагировавших на смесь комаров в полтора раза.