к
Більшість досліджень з оцінки біологічної дії наночасток проводилися на ссавців і були спрямовані на вивчення ефектів з боку дихальної системи. Однак є й інші шляхи впливу, такі як шкіра, шлунково-кишковий тракт (малюнок 1).
Малюнок 1 - біокінетики наночастинок в організмі
Слід брати до уваги той факт, що механізми захисту, специфічні для того чи іншого шляху надходження, здатні захистити організм від шкідливих хімічних речовин, не завжди спроможні відносно наночастинок [8]. Необхідно враховувати також, що наночастинки можуть потрапляти в кровоносну систему як з навколишнього середовища, так і при терапевтичних втручаннях, а також в результаті надходження в організм будь-якими іншими шляхами.
Абсорбція і розподіл в органах дихання. У ході розподілу і видалення в дихальній системі наночастинки і частки більшого розміру поводяться не однаково. Основний механізм розподілу наночастинок - дифузія при зіткненні з молекулами повітря. Електростатичне осадження має місце тільки в тому випадку, якщо наночастинки несуть істотний електричний заряд. Наночастки можуть осідати в носоглотці, трахеобронхиальной області та в альвеолах. Є захисні механізми, які на всьому протязі дихальних шляхів забезпечують звільнення слизових оболонок від частинок, що потрапляють при вдиханні. Після осідання в дихальних шляхах наночастинки легко переміщуються, покидають легкі і досягають інших органів-мішеней різними шляхами і механізмами.
Найбільш важливий механізм видалення твердіх частинок забезпечується альвеолярними макрофагами шляхом фагоцитозу [9]. Однак в експериментах на щурах було показано, що лише 20% полістирольних наночастинок було виявлено в макрофагах, тоді як для частинок діаметром 0,5, 3 і 10 мкм цей показник склав 80%. Таким чином, більша частина наночастинок надходить в епітелій і інтерстицій.
Результати досліджень ультратонких часток диму і наночастинок діоксиду титану (TiO2) показали, що наночастинки після осідання в легенях шляхом трансцитозу через епітелій дихальних шляхів потрапляють в інтерстицій. Так як проникнення наночастинок через альвеолярний епітелій в більшій мірі характерно для великих ссавців (собаки, примати), ніж для гризунів, такий шлях має місце в організмі людини. Досягнувши міжклітинного простору в легенях, наночастинки потрапляють в кровоносну і лімфатичну систему. При інтратрахеальний введенні щурам наночасток золота виявлено, що через 30 хвилин після впливу велика частина наночастинок акумулювалася в тромбоцитах легеневих капілярів. Транслокация через епітеліальні і ендотеліальні мембрани визначається розміром частинок, фізико-хімічними властивостями поверхні і, можливо, зарядом [10].
Альбумін, найбільш поширений білок у плазмі та інтерстиції, сприяє ендоцитозу наночастинок подібно лецитину і фосфоліпідів. Так, наприклад, частинки полістиролу розміром 240 нм проникали через альвеолярно-капілярний бар'єр в тому випадку, якщо були покриті лецитином. Тому одночасна присутність альбуміну і фосфоліпідів на поверхні альвеолярного епітелію може бути важливим фактором, що полегшує поглинання наночастинок епітеліальними клітинами після розподілу в альвеолярному просторі.
Абсорбція і розподіл у нервовій системі. Транслокация твердих частинок в дихальних шляхах може відбуватися за допомогою аксонів нейронів. У назальной і трахеобронхиальной частини дихальних шляхів перебувають чутливі закінчення нюхового і трійчастого нервів. Нюховий нерв може бути шляхом надходження наночастинок в ЦНС людини. Є також додаткові шляхи - через трійчастий нерв, закінчення чутливих нервів, що знаходяться в трахеї і бронхах, як показано в експериментах при интраназальной інстиляції наночасток.
Вплив через шлунково-кишковий тракт і шкіру. Наночастки, які видаляються з дихальної системи мукоциліарний епітелієм, можуть потрапляти в ШКТ. Наночастки можуть також надходити в ШКТ з системами доставки ліків. Численні дослідження показали, що наночастинки при попаданні в ШКТ швидко виводяться з організму. Інший потенційно важливий шлях надходження - через шкіру. Встановлено, що наночастинки, що надійшли в дерму, локалізуються згодом за допомогою макрофагів шкіри і дендрітіческіе клітин в регіонарних лімфовузлах. Це піднімає питання про потенційний зміні імунної відповіді на наночастинки після взаємодії макрофагів і дендрітіческіе клітин, що містять наночастинки, з Т-лімфоцитами.
Легенева канцерогенність. Малотоксичні, погано розчинні частинки, такі як вуглець, діоксид титану індукують хронічне запалення, фіброз, неопластичні зміни і рак легенів у щурів. Пухлини легень, пов'язані з впливом таких частинок, походять з альвеоцитов 2-го типу (бронхоальвеолярного пухлини), або з ділянок сквамозної метаплазії (епідермоїдні пухлини). Трив...
