科学家们发现环境中的纳米粒子如何进入大脑
24.12.2019

来自俄罗斯科学院西伯利亚分校细胞和遗传研究所实验室动物遗传资源中心的一组科学家和托木斯克国立大学生物研究所建立了一条途径,病毒纳米颗粒以及来自环境的有机和无机物质进入大脑。伴随着这一点,研究人员发现了一种简单而便宜的方法来阻止其进入。所获得的数据将保护人们免受不良影响,并可以在药物和药品中发挥重要作用,其中纳米颗粒正越来越多地用于严重疾病的诊断和治疗。

俄罗斯科学院西伯利亚分院细胞学和遗传学研究所实验动物遗传资源中心主任米哈伊尔·莫什金解释称:“在环境中,存在从无害到有毒的大量化学元素及其化合物的纳米颗粒,例如重金属氧化物。 科学家已经积累了许多数据,这些数据表明了纳米粒子的不利影响,例如,如果人们居住在距大型高速公路不足50米的地方,由于纳米粒子在大脑中的长时间积累,他们就会提前患有神经退行性疾病(阿尔茨海默氏症,帕金森氏症等)。”

俄罗斯研究员们决定找出纳米粒子如何进入人体。 它们无法穿透肺部和血管,因为血脑屏障会阻止它们进入大脑。 在啮齿动物上进行的实验有助于计算纳米粒子运动的轨迹。

将具有纳米颗粒的溶液滴入鼻腔内的实验动物中,并使用磁共振成像监测它们在脑结构中的呈现。 研究表明,颗粒物在三个小时内出现在嗅球中,浓度在12小时后增加并达到最大值,在海马,齿状回和其他大脑结构中,通过3-4天后观察到最大值。 该运动明显对应于嗅觉系统的神经连接的轨迹。

随着这一点,人们发现在神经纤维内部移动的粒子可以通过将各种神经元彼此连接的突触。 事实证明,并不是所有的纳米颗粒都能克服突触传递,例如,氧化锰穿过突触,而二氧化硅(沙)却不能。 鹿特丹大学的科学家们进行的蛋白质组学分析解释了该原因:它表明,与沙子不同,氧化锰与AP-3蛋白有效结合,AP-3蛋白与突触传递过程有关。

生物研究所所长

米哈伊尔·莫什金讲道:“实际上,实验上的失败往往会导致有趣的结果,我们的研究人员确实希望通过纳米颗粒进入大脑获得真正的神经生物学作用。在一个实验中,小鼠被注射了锰氧化物的鼻子颗粒一个月。但是,小鼠的行为没有任何改变。而且,正如磁共振成像研究所示,在这些小鼠的大脑中没有磁性对比锰的积聚区域。进一步证实,在随后的给药过程中,将纳米颗粒单次注入鼻腔几乎完全阻止了它们的捕获和进入大脑。这些结果引起了对影响纳米颗粒从鼻腔运输到大脑的系统研究因素。

有两组因素:第一类,影响嗅觉神经元末端粘膜层状态的物质,第二类,影响嗅觉受体膜电位的物质。 其结果是,有可能找到完全阻断或显着增强纳米颗粒从鼻腔运输到大脑组合的化合物。

同样重要的发现是,当一些纳米粒子注入啮齿类动物的鼻子,它们的体温迅速下降了几度。 在此过程中,确定发生了脑脊液流出。

米哈伊尔·莫什金表示称:“事实证明,从鼻子中的一系列事件中所揭示的作用对于开发新的温度调节方法以及解决脑水肿等严重问题具有重要意义。 现在将纳米颗粒引入各种药物中以提高其效率。 获得的数据有助于了解这些颗粒的浓度如何增加以及如何将其引入患者体内。”

至于进一步的研究,生物学家们计划研究病毒尤其是流感病毒的穿透力。 这些信息不仅从基础科学的角度来看很重要,而且对于制定有助于减少流行病的预防措施也是必要的。

科学家们还打算进行“有害职业”的研究,例如消防员和焊工,以测试最近发现的阻止纳米颗粒的方法。 基于获得的结果,将有可能开发出保护人类免受此类颗粒的不良影响的机制。