Нанотехнологии меняют современную науку, и металлоорганические каркасы (МОК) — одно из самых перспективных направлений. Эти пористые материалы, состоящие из ионов металлов и органических связующих, уже используют для доставки лекарств, хранения газов и очистки окружающей среды. Особенно выделяются два типа МОК — MIL-100 и NH₂-MIL-125, которые ценят за стабильность, огромную площадь поверхности и универсальность. Но чем выше потенциал, тем серьезнее риски, особенно если эти частицы вдыхать.

Группа ученых под руководством Линьлинь Яо из Китайской академии наук и Ли Цзэн из Технологического университета Дунгуаня решила проверить, как MIL-100 и NH₂-MIL-125 влияют на кроветворение — процесс образования клеток крови и иммунитета. Результаты исследования опубликовали в издании Journal of Environmental Sciences.

Гемопоэз (кроветворение) — процесс образования клеток крови (эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов) в костном мозге, селезенке и других органах. Если он нарушается, может развиться анемия, иммунодефицит или, наоборот, избыточное воспаление.

МОК активно применяют для доставки лекарств в легкие, но их побочные эффекты изучены плохо, — говорит Яо. — А поскольку легкие — важный орган кроветворения, мы проверили, как наночастицы действуют на ключевые системы организма.

Ученые вводили мышам MIL-100 и NH₂-MIL-125 в дозах, близких к реальным медицинским, а затем анализировали изменения в костном мозге, легких и селезенке — там, где рождаются клетки крови. Пробы брали через день и через неделю после воздействия.

Результаты оказались неоднозначными. В первые сутки оба МОК подавляли выработку моноцитов и нейтрофилов в костном мозге и легких, а в селезенке снижалось число лимфоцитов. Но к седьмому дню в легких и костном мозге начался обратный процесс — предшественники иммунных клеток стали активно размножаться, что указывало на воспаление. А вот в селезенке угнетение кроветворения сохранялось.

MIL-100 оказался агрессивнее, чем NH₂-MIL-125. Ученые связывают это с железом в его составе — оно может провоцировать окислительный стресс и нарушать работу костного мозга. NH₂-MIL-125 содержит титан, который химически инертен, но и он повлиял на мегакариоциты — клетки, отвечающие за производство тромбоцитов.

Гистологический анализ показал, что MIL-100 вызывает резкое воспаление в легких уже в первые сутки, но через неделю оно спадает. NH₂-MIL-125 не дал такого эффекта, что говорит о разной степени токсичности этих материалов.

Исследование доказало: несмотря на перспективность МОК, они могут нарушать баланс кроветворения, а это грозит иммунодефицитом, хроническим воспалением и даже онкологией. Теперь ученые хотят выяснить, как именно структура МОК влияет на сигнальные пути в клетках.

Это исследование важно для медицины и нанотехнологий. Если мы поймем, как МОК влияют на кроветворение, можно:

• Оптимизировать доставку лекарств — снизить дозы или модифицировать частицы, чтобы минимизировать побочные эффекты.
• Разработать безопасные аналоги — например, использовать титановые МОК вместо железосодержащих там, где это возможно.
• Установить нормы безопасности — для рабочих на производствах и пациентов, получающих терапию с МОК.

Исследование проводили только на самцах мышей, а у самок гормональный фон может влиять на кроветворение. Кроме того, дозы брали «близкие к реальным», но не уточняли, как именно их рассчитывали. Было бы полезно проверить долгосрочные эффекты — например, через месяц после воздействия.

Ранее ученые разработали доступный и быстрый анализ крови на рак мозга.