人們知道石棉對人體有害，其長長的纖維能像箭一樣刺穿細胞。但科學家一直不理解，細胞為何會對石棉縴維和其他納米級的材料感興趣，這些材料對細胞來說太長了，根本無法整個吞下去。美國布朗大學研究小組通過分子模擬發現，碳納米管尖端接近細胞時，細胞會產生“誤會”，以為它只是個小圓球而不知其是個圓柱，等意識到小球“太長”，根本吞不下時，已經為時太晚。隨後科研人員又用納米管、金納米線對小鼠肝臟細胞、人類間皮細胞進行細胞實驗，發現90%的納米材料都是以尖端90度角進入細胞。
石棉纖維、商用碳納米管和金納米線都有一個圓形的尖頭，直徑在10納米到100納米之間，正處於細胞處理範圍。細胞上有一種受體蛋白質會聚集並彎曲細胞膜壁，使細胞卷曲包住納米管尖端，反向調整納米管角度，使納米管尖端能以90度進入，從而降低細胞吞噬微粒所需的能量。這一行為叫做“尖端識別”。
“我們原以為納米管會貼附細胞膜以得到更多結合位點，但模擬卻顯示，納米管穩定地旋轉到近垂直角度以適於進入，以便其尖端被完全包圍。這和人們的直覺相反。”論文第一作者施兴华說，細胞膜包住納米管時，會釋放彎曲能量。“如果納米管的圓形尖端被切掉，開口而且中空，它就只會貼在細胞膜上而不會進入細胞。”
論文通訊作者、布朗大學工程教授高華健說，當細胞的內吞作用開始，就沒辦法再退回去。細胞覺得無法整個吞下納米管，就會求救。但求救信號反而會引發免疫反應，造成更多炎癥反應。
高華健說︰“只有完全理解納米材料和細胞之間的相互作用，才能設計出可靠的運輸工具，控制它們和細胞之間的相互作用，不引起中毒反應，最終制造出對細胞沒有吸引力的納米管，只幫助細胞而不會傷害它們。”
科技日報 2011/09/20 常麗君
相關連結
- Why carbon nanotubes spell trouble for cells (Physorg)
- Cell entry of one-dimensional nanomaterials occurs by tip recognition and rotation (Nature Nanotechnology)
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