110168 Tutkimus

Hiilinanoputkien aiheuttamien terveysvaikutusten karakterisointi proteomiikan avulla

Hiilinanoputkien aiheuttamien terveysvaikutusten karakterisointi proteomiikan avulla

26.5.2010

Nanomateriaaleilla on täysin uudenlaisia sovelluksia mm. elektroniikassa, energia- ja ympäristötekniikassa sekä lääketieteessä. Etenkin hiilinanoputket ovat teollisuuden suosiossa niiden hyvän sähkönjohtokyvyn ja mekaanisen kestävyyden vuoksi. Hiilinanoputkia on yksiseinäisiä (swCNT) ja moniseinäisiä (mwCNT). Eräiden kuitumaisten hiilinanoputkien on havaittu aiheuttavan asbestin kaltaisia terveysvaikutuksia kuten syöpää ja keuhkofibroosia.

Hiilinanoputkialtistumisen aiheuttamia solumuutoksia tutkitaan proteomiikan avulla. Tutkimus kohdentuu partikkelialtistumisen kannalta relevantteihin soluihin ja siinä hyödynnetään aitoa altistustilannetta jäljitteleviä kokeellisia keuhkotulehdus- ja syöpämalleja. Proteiinierojen havaitsemisessa käytetään kaksisuuntaista geelielektroforeesi (2D-DIGE) -analysointitekniikkaa ja tunnistamisessa massaspektrometriaa.

Tuotettua tietoa käytetään hiilinanoputkien terveysvaikutusten arvioinnissa ja sitäkautta riskinarvioinnissa. Tuloksia voidaan soveltaa mahdollisesti myös biomonitorointiin ja ammattitautidiagnostiikkaan. Nanomateriaalien terveysvaikutusten perusteellinen selvittäminen on tärkeää ennaltaehkäisevää työtä, mikä palvelee niin nanoteollisuuden parissa työskenteleviä työntekijöitä ja työnantajia kuin myös kuluttajia ja viranomaistahoja.

Hankkeen vastuuhenkilö
Harri Alenius

Työpaikoilla suojauduttava pitkiltä ja jäykiltä hiilinanoputkilta

13.6.2013

Pitkät ja jäykät hiilinanoputket voivat aiheuttaa ongelmia ihmisen terveydelle. Siksi niitä käsittelevillä työpaikoilla pitää huolehtia riittävästä suojautumisesta ja altistuminen on minimoitava.

Pitkät ja jäykät hiilinanoputket aiheuttivat tutkimuksessa tulehdusreaktioita soluviljelmissä ja hiirten keuhkoissa. Siksi pitää varautua siihen, että niistä voi olla vaaraa myös ihmiselle. Sen sijaan pitkät ja lankakerämäiset hiilinanoputket eivät saaneet aikaan vastaavanlaisia reaktioita

Tiedot perustuvat Työterveyslaitoksen tutkimukseen, joka selvitti hiilinanoputkien muodon osuutta terveysvaikutuksiin. Tutkimusta rahoitti Työsuojelurahasto.

Tutkimuksen mukaan arvioitaessa hiilinanoputkien ja muiden teollisten nanomateriaalien turvallisuutta, on pidettävä mielessä nanomateriaalien monimuotoisuus – yleistämistä tulee välttää. Teollisten nanomateriaalien turvallisuutta pitää arvioida materiaali kerrallaan.

Asbestin kaltainen muoto huolettaa

Nanomateriaalien pienen koon aikaansaamat uudet ominaisuudet ovat johtaneet nanomateriaaliteollisuuden räjähdysmäiseen kasvuun. Samalla myös niitä käsittelevien työntekijöiden määrä on kasvanut nopeasti. Nanoteknologiaan liittyvän tutkimuksen määrä on viime vuosina kasvanut lähes eksponentiaalisesti, mutta turvallisuustutkimuksen osuus on ollut vähäistä.

Hiilinanoputket ovat monikäyttöisiä teollisia nanomateriaaleja, jotka soveltuvat lukuisille teollisuudenaloille, esimerkiksi elektroniikkaan, energia- ja ympäristötekniikkaan ja lääketieteeseen.

Hiilinanoputkien asbestin kaltainen muoto on kuitenkin nostanut esiin kysymyksen niiden vaikutuksista ihmisen terveydelle. Muutamissa tutkimuksissa hiilinanoputket ovatkin osoittautuneet vaarallisiksi: ne ovat aiheuttaneet altistuskokeissa muun muassa syöpää hiirille.

Työterveyslaitos tutki hiilinanoputkien muodon osuutta terveysvaikutuksiin. Tutkijat vertailivat pitkien ja jäykkien moniseinäisten hiilinanoputkien, pitkien ja lankakerämäisten moniseinäisten hiilinanoputkien sekä krokidoliittiasbestin vaikutuksia ihmisen primäärimakrofaagien (elimistöä puolustavat syöjäsolut) erittämien proteiinien määrään ja laatuun.

Lisäksi tutkijat analysoivat kyseisten hiilinanoputkien aikaansaamia tulehdusreaktioita hiirten keuhkoissa.

Esimerkiksi astmankaltaista tulehdusta

Jäykät hiilinanoputket aiheuttivat samankaltaisten proteiinien erityksen ihmisen primäärimakrofaageista kuin asbesti.

Lankakerämäisten hiilinanoputkien sekretomimuutokset (vaikutukset eritettyjen proteiinien kokonaisuuteen) olivat vähäisempiä.

Monet erittyneistä proteiineista liittyivät tulehdusreaktioihin, muutamat viittasivat myös makrofaageissa käynnistyneeseen pyroptoosiin (eräänlainen solukuolema).

Yhden proteiinin, Syklofiliini A:n, on aikaisemmin osoitettu ilmentyvän astmassa. Tämän proteiinin eritys lisääntyi ainoastaan jäykille hiilinanoputkille altistamisen jälkeen. Hiirikokeissa havaittiin, että jäykät hiilinanoputket aiheuttivat astmankaltaisen tulehdustilan hiirten keuhkoissa.

Astmareaktiot olivat luonnollisen immuniteetin solujen välittämiä, normaalissa astmassa välittäjinä toimivat Th2-tyypin solut. Lankakerämäiset hiilinanoputket eivät aiheuttaneet astmareaktioita hiirissä. Asbestin tiedetään aiheuttavan asbestoosia, mesotelioomaa ja keuhkosyöpää, mutta näissä lyhyen aikavälin altistumiskokeissa ei löytynyt mitään tunnettuja syöpää ennustavia signalointireittejä, vain allergiseen tulehdukseen liittyviä tekijöitä tuli esiin.

Altistumisen ehkäisyyn huomiota

Tutkimuksen perusteella jäykät hiilinanoputket aiheuttavat tulehdusreaktioita soluviljelmissä ja hiirten keuhkoissa. On mahdollista, että pitkät ja jäykät hiilinanoputket aiheuttavat ongelmia myös ihmisille. Työpaikoilla, joissa käsitellään pitkiä ja jäykkiä hiilinanoputkia, täytyy huolehtia riittävästä suojautumisesta ja altistuminen niille on minimoitava.

Toimittaja
Leena Huovila

Hiilinanoputkien aiheuttamien terveysvaikutusten karakterisointi proteomiikan avulla

Sund Jukka, Palomäki Jaana, Ilves Marit, Rydman Elina, Savinko Terhi, Koivisto Joonas, Vippola Minnamari, Greco Dario, Wolff Henrik, Pylkkänen Lea, Savolainen Kai, Puustinen Anne, Alenius Harri. 2013. Hiilinanoputkien aiheuttamien terveysvaikutusten karakterisointi systeemitoksikologian avulla. Loppuraportti Työsuojelurahaston hankkeesta nro 110168. Työterveyslaitos Helsinki. ISBN 978-952-261-290-8 (nid.) ISBN 978-952-261-291-5 (PDF)

110168Loppuraportti978-952-261-291-5.pdf (1821.4 kt)

Hanketiedot

  • HakijaTyöterveyslaitos
  • ToteuttajaTyöterveyslaitos
  • Lisätietoja
  • Harri Alenius
    030 474 2175
    harri.alenius@ttl.fi
    030 474 2116
  • Toteutusaika
  • 1.1.2011 - 31.12.2012
  • Arvioitu valmistumisaika
  • 31.12.2012
  • Työsuojelurahaston päätös
  • 10.5.2010
    115 000 euroa
  • Kokonaiskustannukset
  • 261 769 euroa
  • Tulokset valmistuneet 11.4.2013

Aiheluokitus