ナノ粒子と脳：懸念の原因？

エンジニアリングされたナノ粒子（NP）は、大気超微粒子粒子と同じサイズのカテゴリにあり、100 nm未満です。指定されたボリュームによると、どちらも大きな粒子と比較して高い数と表面積を持っています。表面原子/分子の高い割合は、たとえば、細胞のない培地および細胞における活性酸素種の誘導など、より大きな化学的および生物学的活性を生じさせることができます。シングレット粒子として吸入すると、異なるサイズのNPが拡散により呼吸管のすべての領域に効率的に堆積します。より大きなサイズの粒子の大きな違いは、NPの傾向です。NPは、侵入ポータル（例えば、呼吸管）から二次臓器への細胞障壁を横切り、さまざまなメカニズムによって細胞に入り、細胞内構造に関連する傾向です。これにより、NPSは治療および診断の使用にユニークに適していますが、潜在的な副作用（酸化ストレスなど）に対して脆弱な中枢神経系（CNS）などの標的臓器も残します。NPのニューロン輸送は、軸索と樹状突起の逆行性および順行性の動き、ならびに周皮の転座を含む記載されています。これは、呼吸器の鼻咽頭および気管気管支領域に存在する感覚神経を介してCNSに吸入されたNPをアクセスするために重要です。ニューロン経路は、非常にタイトな血液脳の障壁を回避します。一般に、血液区画またはCNSへの侵入のポータルからのNPの転座率は非常に低いです。転座の重要な修飾因子は、NPの物理化学的特性、特にそのサイズと表面特性、特に表面化学の物理化学的特性です。一次表面コーティング（NPが製造されている場合）および二次表面コーティング（侵入のポータルおよびその後の転座中に発生する脂質/タンパク質の吸着）は、NP生体発生とその効果を大幅に変化させる可能性があります。呼吸器の解剖学の解剖学、呼吸パターン、およびげっ歯類で観察されるNP効果のヒトへの外挿の脳の解剖学の種の違いの意味を考慮する必要があります。周囲の空気（たとえば、交通関連）または職場での長期的な超微粒子曝露と人間の神経毒性効果の結果としての因果関係を示す逸話データがありますが、仮説をテストするために、より多くの研究が必要です。吸入されたナノ粒子は、神経変性効果を引き起こします。一部のものはおそらくNPの大部分ではなく、重大な毒性（ハザード）の可能性があり、これは十分な曝露がある場合に重大なリスクをもたらします。課題は、そのような危険なNPを特定し、曝露を防ぐために適切な対策を講じることです。

Engineered nanoparticles (NPs) are in the same size category as atmospheric ultrafine particles, < 100 nm. Per given volume, both have high numbers and surface areas compared to larger particles. The high proportion of surface atoms/molecules can give rise to a greater chemical as well as biological activity, for example the induction of reactive oxygen species in cell-free medium as well as in cells. When inhaled as singlet particles, NPs of different sizes deposit efficiently in all regions of the respiratory tract by diffusion. A major difference to larger size particles is the propensity of NPs to translocate across cell barriers from the portal of entry (e.g., the respiratory tract) to secondary organs and to enter cells by various mechanisms and associate with subcellular structures. This makes NPs uniquely suitable for therapeutic and diagnostic uses, but it also leaves target organs such as the central nervous system (CNS) vulnerable to potential adverse effects (e.g., oxidative stress). Neuronal transport of NPs has been described, involving retrograde and anterograde movement in axons and dendrites as well as perineural translocation. This is of importance for access of inhaled NPs to the CNS via sensory nerves existing in the nasopharyngeal and tracheobronchial regions of the respiratory tract. The neuronal pathway circumvents the very tight blood brain barrier. In general, translocation rates of NP from the portal of entry into the blood compartment or the CNS are very low. Important modifiers of translocation are the physicochemical characteristics of NPs, most notably their size and surface properties, particularly surface chemistry. Primary surface coating (when NPs are manufactured) and secondary surface coating (adsorption of lipids/proteins occurring at the portal of entry and during subsequent translocation) can significantly alter NP biokinetics and their effects. Implications of species differences in respiratory tract anatomy, breathing pattern and brain anatomy for extrapolation to humans of NP effects observed in rodents need to be considered. Although there are anecdotal data indicating a causal relationship between long-term ultrafine particle exposures in ambient air (e.g., traffic related) or at the workplace (e.g., metal fumes) and resultant neurotoxic effects in humans, more studies are needed to test the hypothesis that inhaled nanoparticles cause neurodegenerative effects. Some but probably not the majority of NPs will have a significant toxicity (hazard) potential, and this will pose a significant risk if there is a sufficient exposure. The challenge is to identify such hazardous NPs and take appropriate measures to prevent exposure.