Lidský enzym umí rozložit grafen

Vědci z francouzského CNRS a dalších výzkumných institucí zjistili, že lidský enzym myeloperoxidáza umí rozkládat grafen. Jedná se o víceméně příznivou zprávu; grafen bude využívat stále více biomedicínské elektroniky, takže se bude dostávat i do těla a to by se s ním mělo umět vypořádat.

Až dosud bylo známo, že myeloperoxidáza dokáže oxidovat oxid grafenu, nicméně vlastní (nefunkcionalizovaný) grafen se pokládal proti působení enzymu za odolný. Není to tak, i grafen je podle nového zjištění je plně biologicky odbouratelný, ať už jde o jedinou vrstvu, tak i o vrstvy různě stohované na sobě. Nezáleží ani na tom, jakým způsobem byl grafen předtím připraven, zda je ve vodném roztoku apod. Ještě ovšem zbývá provést pokusy in vivo (zatím se vše dělalo jen ve zkumavce).
Další výzkumníci dodávají, že myeloperoxidázu mají i mikroorganismy, budou tedy zřejmě rozkládat grafen v přírodě včetně atmosféry, ten se zde nebude kumulovat atd. Kritici ovšem dodávají, že je třeba zkoumat, na co vlastně se grafen rozkládá, zda nemohou být zdravotně či ekologicky škodlivé i tyto produkty.
I když samozřejmě obavy z grafenu působí trochu směšně, když je to prostě grafit; asi jako kdyby se člověk bál sahat na papír popsaný tužkou. Ani zkoumání dalších produktů oxidace grafenu se nezdá být složité – prostě půjde o oxid uhličitý ne?
Jinak myeloperoxidáza je běžným enzymem lidského imunitního systému, aktivuje se v v některých typech bílých krvinek atd. S pomocí peroxidu (eventuálně i chlorných iontů) ničí cizorodé mikroorganismy, eventuálně i vlastní podezřelé (nádorové) buňky. Navíc myeloperoxidáza dokáže rozkládat i uhlíkové nanotrubičky, přičemž tyto „klece“ se plánují ve stále větší míře využívat k přesnému transportu léčiv. Ani zde by tedy nemělo docházet k hromadění dále neodbouratelného materiálu.
Zdroj: Phys.org a další
Rajendra Kurapati et al. Degradation of Single-Layer and Few-Layer Graphene by Neutrophil Myeloperoxidase, Angewandte Chemie International Edition (2018). DOI: 10.1002/anie.201806906
Rajendra Kurapati et al. Dispersibility-Dependent Biodegradation of Graphene Oxide by Myeloperoxidase, Small (2015). DOI: 10.1002/smll.201500038
Sourav P. Mukherjee et al. Graphene oxide is degraded by neutrophils and the degradation products are non-genotoxic, Nanoscale (2017). DOI: 10.1039/c7nr03552g

zdroj -/https://sciencemag.cz/lidsky-enzym-umi-rozlozit-grafen/

První lidský enzym degradující nanotrubičky  

Šikovná lidská myeloperoxidáza, běžná součást výbavy bílých krvinek, likviduje nejen bakterie, ale i uhlíkaté nanotrubičky, široce využívaný nanomateriál podezřelý z nepříznivých účinků na lidské zdraví. Přichází doba zdravého rozumu? Dočkáme se Šedého hnusu nebo převratných objevů v medicíně? Kredit: Drexel University.

Trpký příběh genetického inženýrství jednou vstoupí do školních osnov a stane se učebnicovým příkladem likvidace kdysi velmi slibného oboru vědy nátlakovými píár skupinami, zmatenými politiky, ustrašenými vědci a hlavně přehnanou četbou sci-fi příběhů, omylem považovaných za věrohodné reportáže z temné budoucnosti.
Zvětšit obrázekElegantní neutrofilní granulocyt. Kredit: Alchemipedia.

Poslední dobou je jasné, že něco velmi podobného hrozí dalšímu úžasnému směru lidského bádání – výzkumu nanotechnologií. Média stále častěji zmiňují podezřelé studie o údajné vysoké nebezpečnosti nanomateriálů. Pravidelně se objevuje i pomatené filozofování o takzvaném Šedém hnusu (Grey goo), běžné rekvizitě tuctových katastrofických sci-fi, což by měla být zdivočelá nanotechnologie požírající svět. Důsledkem toho všeho pak bývají velmi hrozivé úvahy o nutnosti regulace nanotechnologií, která by nejspíš pohřbila nanovědu na celá desetiletí. Podle všeho se právě teď rozhoduje o osudu nanotechnologií a možná podstatné části moderní vědy, která v nanotechnologiích nalézá zbrusu novou úroveň inspirace. Dočkáme se zničují regulace vědeckého bádání anebo přátelského doporučení omezit četbu sci-fi?

Velkou pozornost v tomto ohledu vzbudila studie Valeriana Kagana z Pitt’s Graduate School of Public Health a jeho velkého mezinárodního týmů badatelů, kteří poprvé prokázali, že populární uhlíkové nanotrubičky dovede rozložit lidský enzym. Kagan a jeho spolupracovníci navazují na předchozí výzkum z roku 2008, během něhož se jim podařilo nanotrubičky rozložit působením rostlinného enzymu původem z křenu selského (Armoracia rusticana), takzvané křenové peroxidázy (anglicky horseradish peroxidase). Tehdy jim šlo o vývoj technologie odstraňující následky nehod při výrobě nanotrubiček.

Zvětšit obrázekNanotrubička s elektrickým obvodem. Kredit: IBM.

Nový objev Kagana a spol. je samozřejmě mnohem závažnější. Dotyčným šťastným enzymem je lidská myeloperoxidáza (hMPO), zeleně zbarvený útočný protein bílých krvinek, především neutrofilních granulocytů, čili neutrofilů. Je to slušně fungující bojová látka, která spouští tvorbu kyseliny chlorné a tyrosilového radikálu, vesměs účinných jedů proti bakteriím. Teď se ukázalo, že kromě bakterií dovede likvidovat i uhlíkové nanotrubičky, široce využívaný nanomateriál založený na trubičkách z jednoatomových vrstev grafitu, zhruba stotisíckrát užších, než lidský vlas, ale zároveň pevnějších než ocel.
Zvětšit obrázekValerian E. Kagan osobně. Kredit: University of Pittsburgh.

Právě výjimečná odolnost nanotrubiček vede některé odborníky k obavám lidské zdraví. Potvrzují to i některé laboratorní experimenty, jako je vyvolání zánětu plicní tkáně nanotrubičkami, ačkoliv jejich interpretace vzhledem k reálnému lidskému tělu je vždy přinejmenším problematická.

Kagan s kolegy prokázal, že lidská myeloperoxidáza ve spolupráci s peroxidem vodíku odzbrojí uhlíkové nanotrubičky a dramaticky sníží jejich negativní projevy ve zmíněných zdravotních experimentech. Pomocí rafinovaně navázaných molekul imunoglobulinů IgG, které v roli protilátek neodolatelně lákají mlsné neutrofilní granulocyty, se jim navíc podařilo celý proces výrazně zacílit a urychlit. Neutrofilům se během 12 hodin podařilo degradovat kompletně všechny nanotrubičky označené molekulami IgG, kdežto v případě neoznačených nanotrubiček zvládly jenom třetinu. Badatelé testovali i jiné bílé krvinky – makrofágy, těm se ale povedlo za 48 hodin degradovat pouhou polovinu nanotrubiček.

Zvětšit obrázekSvět uvnitř nanotrubičky. Kredit: ORNL.

Objev nečekaných dovedností lidské myeloperoxidázy otevírá dveře pro masové využití nanotrubiček v medicíně, například v oblasti cílené dopravy léků na konkrétní místo určení. Lidská myeloperoxidáza by se zároveň mohla stát slibným přípravkem proti  případným zdravotním problémům způsobeným nanotrubičkami. Zdá se, že s jejich nebezpečností nebude tak horké. Kaganova studie se tak stává dalším argumentem pro odpůrce zničujícího principu předběžné opatrnosti, jinak řečeno presumpce viny všech nových technologií. Je smutné, když se pitvají a zveličují obavy z přijetí nanotechnologií, genetických modifikací či jiných kouzel moderní vědy, aniž by se stejně přísně zhodnotily důsledky odmítnutí těchto věcí. Od počátku věků přináší každá nová technologie nejen plusy ale také rozličná rizika. Přesto jsme se tehdy rozhodli, že je lepší riskovat, než se věčně ploužit křovím a žvýkat listí.


Prameny: University of Pittsburgh, Nature Nanotechnology online 4.4. 2010, Wikipedia (Nanotechnology, Precautionary principle).

zdroj – https://www.osel.cz/4979-prvni-lidsky-enzym-degradujici-nanotrubicky.html

Myeloperoxidáza
https://cs.wikipedia.org/wiki/Myeloperoxid%C3%A1za

Křenová peroxidáza
https://cs.wikinew.wiki/wiki/Horseradish_peroxidase

0 0 votes
Article Rating
Subscribe
Upozornit na
0 Komentáře
Inline Feedbacks
View all comments
Back to Top
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x