scientists have identified for the

scientists have identified for the first time a mechanism by which nanoparticles cause lung damage and have demonstrated that it can be combated by blocking the process involved, taking a step toward addressing the growing concerns over the safety of nanotechnology.


Nanotechnology, the science of the extremely tiny (one nanometre is one-billionth of a metre), is an important emerging industry with a projected annual market of around one trillion US dollars by 2015. It involves the control of atoms and molecules to create new materials with a variety of useful functions, including many that could be exceptionally beneficial in medicine. However, concerns are growing that it may have toxic effects, particularly damage to the lungs. Although nanoparticles have been linked to lung damage, it has not been clear how they cause it.
In a study published online June 11 in the newly launched Journal of Molecular Cell Biology Chinese researchers discovered that a class of nanoparticles being widely developed in medicine - ployamidoamine dendrimers (PAMAMs) – cause lung damage by triggering a type of programmed cell death known as autophagic cell death. They also showed that using an autophagy inhibitor prevented the cell death and counteracted nanoparticle-induced lung damage in mice.
"This provides us with a promising lead for developing strategies to prevent lung damage caused by nanoparticles. Nanomedicine holds extraordinary promise, particularly for diseases such as cancer and viral infections, but safety concerns have recently attracted great attention and with the technology evolving rapidly, we need to start finding ways now to protect workers and consumers from any toxic effects that might come with it," said the study's leader, Dr. Chengyu Jiang, a molecular biologist at the Chinese Academy of Medical Sciences in Beijing, China.
The first nanomaterial was developed by German scientists in 1984. Nanomaterials are now used in a variety of products, including sporting goods, cosmetics and electronics. The fact that unusual physical, chemical, and biological properties can emerge in materials at the nanoscale makes them particularly appealing for medicine. Scientists hope nanoparticles will be able to improve the effectiveness of drugs and gene therapy by carrying them to the right place in the body and by targeting specific tissues, regulating the release of drugs and reducing damage to healthy tissues. They also envision the possibility of implantable nano devices that would detect disease, treat it and report to the doctor automatically from inside the body. The US Food and Drug Administration has approved some first generation nanodrugs. One example is Abraxane, a nanoformulation of the anti-cancer chemotherapy paclitaxel.
Lung damage is the chief human toxicity concern surrounding nanotechnology, with studies showing that most nanoparticles migrate to the lungs. However, there are also worries over the potential for damage to other organs.
In the study, the researchers first showed, through several independent experiments, that several types of PAMAMs killed human lung cells in the lab. They did not observe any evidence that the cells were dying by apoptosis, a common type of programmed cell death. However, they found that the particles triggered autophagic cell death through the Akt-TSC2-mTOR signalling pathway. Autophagy is a process that degrades damaged materials in a cell and plays a normal part in cell growth and renewal, but scientists have found that sometimes an overactivity of this destruction process leads to cell death.
The researchers also found that treating the cells with an autophagy inhibitor known as 3MA significantly inhibited the process, increasing the number of cells that survived exposure to the nanoparticles.
"Those results, taken together, showed that autophagy plays a critical role in the nanoparticle-induced cell death," said Dr. Jiang.
The scientists then tested their findings in mice. They found that introducing the toxic nanoparticles significantly increased lung inflammation and death rates in the mice, but injecting the mice with the autophagy inhibitor 3MA before introducing the nanoparticles significantly ameliorated the lung damage and improved survival rates.
"These experiments indicate that autophagy is indeed involved in lung damage caused by these nanoparticles and that inhibition of this process might have therapeutic effects," Dr. Jiang said. "We will likely need to look for additional new inhibitors to block lung damage as this particular compound is not stable in humans, but this gives us a promising lead for the first time."
"Our study has identified the principle for developing such compounds. The idea is that, to increase the safety of nanomedicine, compounds could be developed that could either be incorporated into the nano product to protect against lung damage, or patients could be given pills to counteract the effects," Dr. Jiang said, adding that the findings could also provide important insight into how nanopaticles cause other toxic effects.
It is not clear whether other types of nanoparticles would cause lung damage via the same mechanism, but some may, Dr. Jiang said. The group's research also suggests that blocking autophagic cell death could perhaps be useful in combating other causes of lung damage.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

นักวิทยาศาสตร์ได้ระบุครั้งแรกเป็นกลไกที่ทำให้ปอดเสียหาย และได้แสดงว่า มันสามารถ combated โดยบล็อกกระบวนการเกี่ยวข้อง เก็บกักมีขั้นตอนการแก้ปัญหาความกังวลเติบโตผ่านความปลอดภัยของนาโนเทคโนโลยี


นาโนเทคโนโลยี วิทยาศาสตร์ของขนาดเล็กมาก (nanometre หนึ่งเป็นหนึ่ง-billionth ของเป็นเมตร), มีอุตสาหกรรมเกิดขึ้นที่สำคัญ มีตลาดปีคาดประมาณหนึ่งแสนล้านดอลลาร์ โดย 2015 มันเกี่ยวข้องกับการควบคุมของอะตอมและโมเลกุลเพื่อสร้างวัสดุใหม่กับความหลากหลายของฟังก์ชันที่มีประโยชน์ รวมทั้งหลายที่อาจเป็นประโยชน์ในการแพทย์ล้ำ อย่างไรก็ตาม ความกังวลจะเติบโตที่อาจมีผลเป็นพิษ ความเสียหายโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับปอด แม้เก็บกักได้ถูกเชื่อมโยงกับปอดหาย มันไม่ได้ชัดเจนว่าพวกเขาทำ
ในการศึกษาเผยแพร่ออนไลน์ 11 มิถุนายนในที่เพิ่งเปิดตัวสมุดรายวันของโมเลกุลเซลล์ชีววิทยาจีนนักวิจัยค้นพบว่า ที่ระดับเก็บกักที่กำลังพัฒนากันอย่างแพร่หลายในปอดยา - dendrimers ployamidoamine (PAMAMs) – สาเหตุความเสียหาย โดยเรียกชนิดของโปรแกรมตายเซลล์เรียกว่าเซลล์ autophagic ตาย พวกเขายังพบว่า สารยับยั้ง autophagy ที่ใช้ป้องกันการตายของเซลล์ และ counteracted ปอด nanoparticle ที่เกิดความเสียหายในหนู
"นี้ทางเรา มีเป้าหมายว่าการพัฒนากลยุทธ์เพื่อป้องกันความเสียหายของปอดที่เกิดจากการเก็บกัก การแพทย์นาโนมีสัญญาพิเศษ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโรคมะเร็งและการติดเชื้อไวรัส แต่ความกังวลความปลอดภัยล่าสุดได้ดึงดูดความสนใจมาก และ ด้วยเทคโนโลยีพัฒนาอย่างรวดเร็ว เราจำเป็นต้องเริ่มค้นหาวิธีนี้เพื่อป้องกันผู้ปฏิบัติงานและผู้บริโภคมีผลเป็นพิษที่อาจมากับ กล่าวว่า ผู้นำการศึกษา ดร. Chengyu เจียง นักชีววิทยาโมเลกุลที่จีนออสการ์ของวิทยาศาสตร์การแพทย์ในกรุงปักกิ่ง จีน.
Nanomaterial แรกถูกพัฒนาขึ้น โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันในปี 1984 ตอนนี้ใช้ Nanomaterials ในความหลากหลายของสินค้า กีฬา เครื่องสำอาง และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ความจริงที่ว่าคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และทางชีวภาพที่ผิดปกติสามารถเกิดในวัสดุที่ nanoscale ทำให้พวกเขาน่าสนใจอย่างยิ่งสำหรับยา นักวิทยาศาสตร์หวังว่า ขนาดนาโนเมตรซึ่งจะสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของยีนบำบัดและยาเสพติด โดยดำเนินการให้ถูกที่ในร่างกาย และเนื้อเยื่อเฉพาะการกำหนดเป้าหมาย ควบคุมปล่อยยาเสพติด และลดความเสียหายกับเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดี พวกเขายังวาดภาพของอุปกรณ์นาโน implantable ที่จะตรวจหาโรค รักษามัน และรายงานแพทย์โดยอัตโนมัติภายในร่างกาย เราอาหารและยาได้อนุมัติบาง nanodrugs รุ่นแรก ตัวอย่างหนึ่งคือ Abraxane, nanoformulation ของเคมีบำบัดป้องกันมะเร็ง paclitaxel
ปอดเสียหายกังวลความเป็นพิษมนุษย์หัวหน้ารอบนาโนเทคโนโลยี มีการศึกษาแสดงว่า เก็บกักส่วนใหญ่ย้ายไปปอด อย่างไรก็ตาม ยังมีความกังวลผ่านศักยภาพความเสียหายต่ออวัยวะอื่น ๆ
ในศึกษา นักวิจัยแรกพบ ผ่านการทดลองหลายอิสระ ที่ PAMAMs หลายชนิดฆ่าเซลล์ปอดมนุษย์ในห้องปฏิบัติการ นอกจากนี้พวกเขาไม่ได้สังเกตเห็นร่องที่เซลล์ตาย โดย apoptosis ชนิดทั่วไปของเซลล์ช่องโปรแกรมตาย อย่างไรก็ตาม พวกเขาพบว่า อนุภาคที่ถูกทริกเกอร์ตาย autophagic เซลล์ผ่านทางเดิน signalling Akt TSC2 mTOR Autophagy เป็นกระบวนการที่เสื่อมเสียหายวัสดุในเซลล์ และเล่นส่วนหนึ่งในการเจริญเติบโตของเซลล์และการต่ออายุ แต่นักวิทยาศาสตร์ได้พบว่า บางครั้งการ overactivity ของกระบวนการทำลายนี้นำไปสู่เซลล์ตาย
นักวิจัยยังพบว่ารักษาเซลล์กับสารยับยั้ง autophagy ที่เรียกว่า 3MA มากห้ามการ เพิ่มจำนวนเซลล์ที่รอดชีวิตสัมผัสกับเก็บกัก
"ผลลัพธ์เหล่า ปวง แสดงให้เห็นว่า autophagy ที่มีบทบาทสำคัญในเซลล์เกิด nanoparticle กล่าวดร.เจียง
นักวิทยาศาสตร์การทดสอบเปิดเผยแล้วในหนู พวกเขาพบว่า แนะนำเก็บกักสารพิษมากขึ้นปอดอักเสบและอัตราการตายในหนู แต่ injecting หนูออกกับ 3MA ผล autophagy ก่อนที่จะแนะนำการเก็บกักมาก ameliorated ปอดเสียหาย และปรับปรุงอัตราการอยู่รอด
ดร.เจียงกล่าวว่า "การทดลองเหล่านี้บ่งชี้ว่า autophagy เป็นจริงเกี่ยวข้องกับปอดความเสียหายที่เกิดจากเหล่านี้เก็บกัก และการยับยั้งกระบวนการนี้อาจได้ผลการรักษา "เราอาจจะหา inhibitors เพิ่มเติมใหม่ที่บล็อกลุงเสียสารประกอบเฉพาะไม่มั่นคงในมนุษย์ แต่นี้ให้เรารอสัญญาครั้งแรก"
"เราได้ระบุหลักการพัฒนาสารประกอบดังกล่าว ความคิดว่า เพื่อเพิ่มความปลอดภัยของการแพทย์นาโน สารประกอบสามารถพัฒนาขึ้นได้อย่างใดอย่างหนึ่งรวมอยู่ในผลิตภัณฑ์นาโนเพื่อป้องกันความเสียหายของปอด หรือผู้ป่วยสามารถรับยาถอนผล, "ดร.เจียงกล่าว เพิ่มให้ ผลการวิจัยสามารถให้เข้าใจความสำคัญในวิธี nanopaticles ทำอื่น ๆ พิษผลการ
มันไม่ชัดเจนว่าเก็บกักชนิดอื่น ๆ จะทำให้ปอดเสียผ่านกลไกเดียวกัน แต่บางส่วน อาจ Jiang ดร.กล่าวว่า คณะวิจัยยังชี้ให้เห็นว่า บล็อกเซลล์ autophagic ตายบางทีอาจมีประโยชน์ในการต่อสู้กับอื่น ๆ สาเหตุของปอดหาย

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

นักวิทยาศาสตร์ได้ระบุเป็นครั้งแรกในกลไกที่ทำให้ปอดเสียหาย มีอนุภาค พบว่า สามารถยับยั้งได้ต่อสู้กับกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการก้าวสู่การเติบโตความกังวลเกี่ยวกับความปลอดภัยของนาโนเทคโนโลยี


นาโนเทคโนโลยี ศาสตร์ของมากขนาดเล็ก ( 1 นาโนเมตรเป็นหนึ่งในพันล้านของเมตร ) ,ที่สำคัญคืออุตสาหกรรมเกิดขึ้นกับตลาดคาดการณ์ปีประมาณหนึ่งล้านล้านดอลลาร์ ในปี 2553 มันเกี่ยวข้องกับการควบคุมของอะตอม และโมเลกุลเพื่อสร้างวัสดุใหม่ที่มีความหลากหลายของฟังก์ชันที่มีประโยชน์มากมาย ได้แก่ ที่อาจจะเป็นประโยชน์มากในการแพทย์ อย่างไรก็ตาม ความกังวลการเติบโตที่อาจมีผลกระทบที่เป็นพิษ โดยเฉพาะความเสียหายต่อปอดถึงแม้ว่าอนุภาคนาโนที่ได้รับการเชื่อมโยงไปยังปอดเสียหายได้ไม่ชัดว่าพวกเขาทำให้มัน
.ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ออนไลน์เปิดใหม่เมื่อวันที่ 11 มิถุนายนในวารสารของนักวิจัยจีน ชีววิทยาระดับเซลล์และโมเลกุล พบว่า ระดับของอนุภาคนาโนเป็นกันอย่างแพร่หลาย พัฒนายา - ployamidoamine เดนไดรเมอร์ ( pamams ) –ทำให้ปอดเสียหายโดยเรียกชนิดของโปรแกรมการตายของเซลล์ที่รู้จักกันเป็นการตายของเซลล์ autophagic .นอกจากนี้ยังพบว่า การใช้สารอ ต้ฟาจีป้องกันการตายของเซลล์และต่อต้านกระตุ้นปอดสำหรับความเสียหายในหนู .
" นี้ให้กับเรา ทำให้แนวโน้มในการพัฒนากลยุทธ์เพื่อป้องกันความเสียหายของปอดโดยอนุภาค การแพทย์นาโนถือสัญญาพิเศษ โดยเฉพาะโรคเช่นโรคมะเร็งและการติดเชื้อไวรัสแต่กังวลเรื่องความปลอดภัยได้ดึงดูดความสนใจมากเมื่อเร็ว ๆนี้ และด้วยเทคโนโลยีที่พัฒนาไปอย่างรวดเร็ว เราต้องเริ่มหาวิธีที่จะปกป้องคนงานและผู้บริโภคจากพิษใด ๆที่อาจมาพร้อมกับมัน กล่าวว่า ผู้นำการวิจัย ดร. เฉินยี่ว์เจียง , นักชีววิทยาโมเลกุลที่จีนสถาบันวิทยาศาสตร์การแพทย์
ในปักกิ่ง , จีนด้านวัสดุนาโนแรกถูกพัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน ในปี 1984 nanomaterials ขณะนี้มีการใช้ในความหลากหลายของผลิตภัณฑ์รวมถึงสินค้ากีฬา , เครื่องสำอาง และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ที่ว่าผิดปกติทางกายภาพ เคมี และชีวภาพ สามารถอุบัติในวัสดุที่ nanoscale ทำให้พวกเขาน่าสนใจโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับยานักวิทยาศาสตร์หวังว่า อนุภาคนาโนจะสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของยาและยีนบำบัดโดยแบกพวกเขาไปยังสถานที่ที่เหมาะสมในร่างกายและเนื้อเยื่อ โดยเป้าหมายที่เฉพาะเจาะจง , ควบคุมการปลดปล่อยยา และลดความเสียหายให้กับเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดี พวกเขายังมองถึงความเป็นไปได้ที่ปลูกฝังนาโนอุปกรณ์ที่จะตรวจจับโรครักษาและรายงานให้แพทย์โดยอัตโนมัติจากภายในร่างกาย สหรัฐอเมริกาอาหารและยาได้อนุมัติ nanodrugs บางรุ่นแรก ตัวอย่างหนึ่งคือ abraxane , nanoformulation ของชนิดยาต้านมะเร็ง ปอดเสียหาย
หัวหน้ามนุษย์พิษความกังวลรอบนาโนเทคโนโลยี กับการศึกษาแสดงให้เห็นว่าอนุภาคส่วนใหญ่อพยพไปยังปอด อย่างไรก็ตามนอกจากนี้ยังมีความกังวลเรื่องศักยภาพสำหรับความเสียหายของอวัยวะอื่น ๆ .
ในการศึกษานักวิจัยแรกพบ ผ่านการทดลองที่เป็นอิสระหลายที่หลายประเภทของ pamams ฆ่าเซลล์ปอดมนุษย์ในแล็ป พวกเขาไม่ได้สังเกตหลักฐานว่าเซลล์ตายโดยเซลล์ ชนิดทั่วไปของโปรแกรมการตายของเซลล์ . อย่างไรก็ตามพวกเขาพบว่าอนุภาคกระตุ้นการตายของเซลล์ autophagic ผ่าน akt-tsc2-mtor สัญญาณทาง อ ต้ฟาจีเป็นกระบวนการที่บั่นทอนทำลายวัสดุในเซลล์และการเล่นเป็นส่วนหนึ่งปกติในการเจริญเติบโตของเซลล์และการต่ออายุ แต่นักวิทยาศาสตร์ได้พบว่าบางครั้ง overactivity กระบวนการทำลายทำให้เกิดการตายของเซลล์ .
นักวิจัยยังพบว่า การรักษาเซลล์ด้วยอ ต้ฟาจีเรียกว่า 3ma inhibitor สามารถยับยั้งกระบวนการ การเพิ่มจำนวนของเซลล์ที่รอดชีวิตจากการสัมผัสกับอนุภาคนาโน .
" ผลที่ได้พบว่า อ ต้ฟาจีเล่นบทบาทสำคัญในอนุภาคนาโนทำให้เซลล์ตายได้ " ดร. เจียง .
นักวิทยาศาสตร์แล้วทดสอบ การค้นพบของพวกเขาในหนูพวกเขาพบว่าแนะนำนาโนพิษเพิ่มขึ้นการอักเสบของปอดและอัตราการตายในหนู แต่หนูฉีดกับอ ต้ฟาจียับยั้ง 3ma ก่อนแนะนำนาโนอย่างมีนัยสำคัญร้อยละปอดเสียหายและปรับปรุงอัตราการอยู่รอด
" การทดลองเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่า อ ต้ฟาจีย่อมเกี่ยวข้องกับความเสียหายของปอด โดยอนุภาคนาโนเหล่านี้และการยับยั้งกระบวนการนี้อาจจะได้ผลการรักษา " หมอเจียงกล่าว เราอาจจะต้องมองหาการใหม่ๆเพิ่มเติม เพื่อป้องกันความเสียหายที่ปอด สารนี้โดยเฉพาะจะไม่มั่นคงในมนุษย์ แต่นี้จะช่วยให้เรานำสัญญาครั้งแรก "
." การศึกษาของเราได้ระบุหลักการพัฒนาเช่นสารประกอบ แนวคิดก็คือเพื่อเพิ่มความปลอดภัยของการแพทย์นาโน , สารสามารถพัฒนาที่อาจจะรวมอยู่ในผลิตภัณฑ์นาโนเพื่อป้องกันความเสียหายที่ปอด หรือผู้ป่วยจะได้รับยาเพื่อต่อต้านผลกระทบ " ดร. เจียงกล่าวว่าเพิ่มข้อมูลที่สำคัญยังสามารถให้ลึกลงไปว่านาโนของซิงค์ซัลไฟด์เพราะพิษอื่น ๆ .
มันไม่ได้ชัดเจนว่าประเภทอื่น ๆของอนุภาคนาโนจะทำให้ปอดเสียหายผ่านกลไกเดียวกัน แต่บางคนอาจ ดร. เจียงกล่าวว่า งานวิจัยของกลุ่ม นอกจากนี้ยังชี้ให้เห็นว่า การปิดกั้นการตายของเซลล์ autophagic อาจเป็นประโยชน์ในการต่อสู้กับอื่น ๆสาเหตุของปอดที่เสียหาย