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EHN 2009年1月7日 論文解説
有毒物質がナノ粒子に乗り細胞内に侵入する オリジナル論文： 試験管内における哺乳類細胞中のタングステンカーバイドと コバルト塗布タングステンカーバイドのナノ粒子の毒性 情報源：Environmental Health News, January 7, 2009 Toxic materials hitchhike into cells on nanoparticles Synopsis by Stacey L. Harper http://www.environmentalhealthnews.org/ehs/newscience/toxic-nanoparticles-get-into-cells/ Original: Bastian, S, W Busch, D Kuhnel, A Springer, T Meibner, R Holke, S Scholz, M Iwe, W Pompe, M Gelinsky, A Potthoff, V Richter, H Ikonomidou and K Shirmer. 2008. Toxicity of tungsten carbide and cobalt-doped tungsten carbide nanoparticles in mammalian cells in vitro. Environmental Health Perspectives doi:10.1289/ehp.0800121. 訳：安間 武（化学物質問題市民研究会） 掲載日：2009年2月13日 このページへのリンク： http://www.ne.jp/asahi/kagaku/pico/nano/ehn/ehn_090107_hitchhike_into_cells.html それ自身では細胞中に入ることはできない有毒物質も、非常に微細な物質で、現在消費者製品中で広く使用されているナノ粒子に結びつくと、細胞内に侵入し、それらを損傷することができる。 ナノ粒子に乗って有害物質が生きた細胞の内部に入り込むことが新たに発見された。人への健康影響はまだ分からないが、この新たな研究（訳注1）で報告された細胞損傷はナノ粒子製品を製造する労働者やそれらを使用する消費者に対して懸念を提起する。 それはまた、ナノ粒子のそれぞれのタイプとそれらによる様々な健康影響をテストすることがいかに重要であるかを示している。 驚くべきことに、テストされた細胞に有害影響を及ぼしたのはタングステンカーバイドのナノ粒子そのものではなくて、材料機能を強化するために意図的に加えられた金属コバルトであった。コバルトがナノ粒子形状のタングステンカーバイドと結合したときに、コバルトが生きた哺乳類の細胞内に入り込み、正常な細胞機能をかく乱すると言うことをこの研究は明らかにした。 ナノ粒子と呼ばれる非常に、非常に小さな物質は様々な消費者製品や製造プロセスで製造され使用されている。その物質はいくつかの分子構造をもってボール、チューブ、ボックスなど様々な形状をなし、サイズは100ナノメートルより小さい。（1ナノメートルは10億分の1メートル）。その小さなサイズは、同一の金属及び物質でもっと大きなサイズのものには見られなかった特別な特性をもたらす。 タングステンカーバイドナノ粒子は硬質金属の用途としてテストされている。 コバルトはしばしば、材料の頑丈さと強度を改善するために硬質金属と混合される。コバルト含有ダストへの職業暴露は、ぜんそくと肺がんに関連している。 タングステンカーバイドのナノ粒子自体はヒトの肺、皮膚、腸細胞、又はラットの脳細胞に有毒ではない。コバルトイオンがタングステンカーバイドのナノ粒子溶液に加えられても、その溶液はどの細胞にも有毒ではなかった。しかし、ドープ（塗布）と呼ばれるプロセスでコバルトがタングステンカーバイドのナノ粒子に結合されると、その結合物質は細胞に影響を与える。 タングステン-コバルトのナノ粒子による細胞死の結果は、使用されたコバルトのレベルに基づいて予測されたものより高かった。腸と皮膚の細胞は最も高い影響があった。 研究者らは、コバルトは、細胞を貫通することがすでに知られているナノ粒子に便乗（ヒッチハイキング）して細胞に容易に入り込みやすくなると提案している。”トロイの木馬”といわれるように、ナノ粒子は有毒なイオンを細胞内に運ぶ搬送媒体として働く。 訳注1：オリジナル論文 Toxicity of Tungsten Carbide and Cobalt-doped Tungsten Carbide Nanoparticles in Mammalian Cells In Vitro http://www.ehponline.org/members/2008/0800121/0800121.pdf Abstract BACKGROUND: Tungsten carbide nanoparticles are being explored for their use in the manufacturing process of hard metals. In order to develop and broadly apply nanoparticles, potential risks to human health and the environment ought to be evaluated and taken into consideration. OBJECTIVE: On this background, we aimed to assess the toxicity of well characterized tungsten carbide and cobalt-doped tungsten carbide nanoparticle suspensions to an array of mammalian cells. METHODS: We examined acute toxicity of tungsten carbide and of cobalt-doped (10 % weight content) tungsten carbide nanoparticles in different human cell lines (lung, skin and colon) as well as rat neuronal and glial cells, i.e. primary neuronal and astroglial cultures and the oligodendrocyte precursor cell line OLN-93. Furthermore, using electron microscopy, we assessed whether nanoparticles can be taken up by living cells. The in vitro systems were chosen in order to evaluate for potential toxicity of the nanoparticles in different mammalian organs, namely lung, skin, intestine and brain. RESULTS: Chemical-physical characterization confirmed that tungsten carbide (WC) as well as cobalt-doped tungsten carbide (WC-Co) nanoparticles form stable suspensions in serum-containing cell culture media with a mean particle size of 145 nm. Tungsten carbide nanoparticles were not acutely toxic to the studied cell lines. However, cytotoxicity became apparent when particles were doped with cobalt. The most sensitive were astrocytes and colon epithelial cells. Cytotoxicity of tungsten carbide cobalt nanoparticles was higher than expected based on the ionic cobalt content of the particles. Analysis by electron microscopy demonstrated presence of tungsten carbide nanoparticles within mammalian cells. CONCLUSIONS: Our findings demonstrate that doping of tungsten carbide nanoparticles with cobalt markedly increases their cytotoxic effect and that the presence of tungsten carbide cobalt in particulate form is essential to elicit this combinatorial effect. |