• Facebook
  • LinkedIn
  • KONTAKT
  • ANNONCERING
  • OM KEMIFOKUS
  • PARTNERLOGIN

KemiFOKUS

Fokus på kemi

  • Analytisk kemi
  • Arbejdsmiljø/Indeklima
  • Biokemi
  • Biologi
  • Bioteknologi
  • Branchenyt
  • Energi
  • Fødevarekemi
  • Historisk kemi
  • Kemiteknik
  • Kemometri
  • Klikkemi
  • Klima og miljø
  • Lovgivning og patenter
  • Medicinalkemi
  • Nanoteknologi
  • Organisk kemi
  • Artikler fra Dansk Kemi

Organisk kemi01. 01. 2014 | Katrine Meyn

Nanopartiklers interaktion med lungesurfaktant

Organisk kemi01. 01. 2014 By Katrine Meyn

I forbindelse med indånding af visse nanopartikler kan naturlige overfladeaktive stoffer, lungesurfaktant, i lungens væskefilm påvirkes. Hvis lungesurfaktanten neutraliseres hurtigere end ny dannes, kan det medføre nedsat lungefunktion, og i værste fald give anledning til en livsfarlig sammenklapning af lungerne.

Læs originalartiklen her

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 1/2, 2014 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder. Se relaterede artikler nederst på siden.

Af Jorid B. Sørli1, Tashi Chhoden1,2, Per A. Clausen1, Jitka S. Hansen1, Asger W. Nørgaard1, Frants R. Lauritsen2 og Søren T. Larsen1
1 Dansk Center for Nanosikkerhed, Det Nationale Forskningscenter for Arbejdsmiljø, København. 2 Institut for Fysik, Kemi og Farmaci, Syddansk Universitet, Odens
e

I denne artikel ser vi nærmere på hvad lungesurfaktant er, hvornår interaktioner mellem nanomaterialer og surfaktant kan forekomme og hvordan sådanne interaktioner kan analyseres.

Hvad er lungesurfaktant?
Lungesurfaktant dækker den indre overflade af de yderste grene af luftvejene, alveolerne og de terminale bronkioler. Surfaktantens funktion er at nedsætte overfladespændingen af den væskefilm, som dækker lungen, og dermed sikre at lungerne ikke klapper sammen. Lungesurfaktant består primært af fosfolipider og surfaktantproteiner – en kombination som sætter surfaktanten i stand til at fungere i et dynamisk system. Under vejrtrækningen øges og reduceres lungens overflade, hvilket medfører at surfaktantfilmen skiftevis strækkes og komprimeres. Ved afslutning af en udånding opnår lungen en minimal overflade, dvs. tætheden af surfaktantmolekyler er maksimal. Den deraf følgende meget lave overfladespænding forhindrer, at alveolerne klapper sammen. Når lungen efter indånding er helt udspilet, er surfaktantfilmen strakt maksimalt og dens overfladespændingsreducerende effekt dermed markant nedsat. Det medfører, at der skal en større kraft til at udvide alveolerne, hvilket igen er med til at forhindre overudspiling af alveolerne.
Lungesurfaktant er en helt vital del af lungerne, og en nedsat funktion af surfaktantlaget kan medføre besværet vejrtrækning og i alvorlige tilfælde livstruende lungekollaps. Mangelfuld dannelse af lungesurfaktant var tidligere den primære årsag til død blandt for tidligt fødte børn, men nu behandles tilstanden effektivt ved at tilføre surfaktantekstrakt fra f.eks. grise- eller kalvelunger.

Bestanddele i lungesurfaktant
Lungesurfaktant er en kompleks blanding af forskellige fosfolipider, hydrofile og hydrofobe surfaktant-associerede proteiner og kolesterol. Den vigtigste overfladeaktive komponent er fosfolipidet dipalmitoylphosphatidylcholin (DPPC) samt de to hydrofobe surfaktantproteiner SP-B og SP-C, som er indlejret i fosfolipidfilmen. Proteinerne er afgørende for lungesurfaktantens dynamiske egenskaber.

Lungesurfaktantens interaktion med partikler og kemiske stoffer
Når indåndede partikler deponeres i lungen, kan de interagere fysisk med fosfolipid og protein som danner en såkaldt corona rundt om partiklen (figur 1). Derved kan de pågældende komponenters surfaktantegenskaber reduceres. Samtidig vil en corona ændre partiklens overflade, hvilket igen kan føre til ændrede toksikologiske egenskaber. Både store og små partikler giver anledning til coronadannelse, men da partiklernes specifikke overfladeareal (overfladeareal/masseenhed) stiger, når partiklerne bliver mindre, vil nanopartikler have en relativ stor overflade, som kan coates med surfaktanter. Nanopartikler kan således ”neutralisere” en større mængde fosfolipid eller protein pr. vægtenhed sammenlignet med større partikler. Samtidig er nanopartikler så små, at en stor fraktion vil kunne transporteres med indåndingsluften helt ud i de yderste afsnit af lungerne – der hvor lungesurfaktanten befinder sig. Partiklernes fysisk-kemiske egenskaber, herunder hydrofilitet/lipofilitet og ladning, spiller sandsynligvis en rolle for, om og i givet fald, hvilke surfaktantkomponenter, der vil adsorberes til partikeloverfladen.

Måling af interaktion og dens konsekvenser
Da en interaktion mellem partikler og lungesurfaktant kan have helbredsmæssige konsekvenser, er vi interesserede i at finde ud af, hvilke stoffer og partikeltyper der kan interagere med surfaktantkomponenter, og undersøge hvilke fysiologiske konsekvenser en evt. interaktion kan have.

Kemisk analyse af materialer adsorberet til nanopartikler
For at finde ud af hvilke surfaktantkomponenter der adsorberes til partikeloverfladen, benytter vi MALDI-TOF MS (Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation Time-Of-Flight Mass Spectrometry), som er velegnet til analyse af store molekyler som polymerer og proteiner/peptider i komplekse matricer. Således kan teknikken anvendes til at måle, hvilke organiske molekyler der er adsorberet til overfladen af nanopartikler, uden at nanopartiklerne interfererer med målingen. I vores undersøgelser er det netop de adsorberende egenskaber af forskellige fremstillede nanopartikler, der er af interesse.
Én af udfordringerne er at udvikle en metode, som gør det muligt at måle, hvor meget og hvordan forskellige surfaktantkomponenter binder til forskellige typer nanopartikler.
I et indledende forsøg blev surfaktant (præparatet Alveofact®) sat til en suspension af TiO2-nanopartikler, som efterfølgende blev spundet ned. Bundfaldet blev derefter analyseret med MALDI-TOF. Via analyse af supernatanten ved vi, at koncentrationen af DPPC i supernatanten reduceres efter tilsætning af nanopartiklerne. MALDI-spektret af bundfaldet (figur 2, øverst) viser en tydelig top ved m/z 756, når TiO2 tilsættes. En top som ikke findes i kontrollen uden TiO2 -nanopartikler (figur 2, nederst). Signalet ved m/z 756 er karakteristisk for natrium-adduktet [M+Na]+ af DPPC, som er en af hovedkomponenterne i Alveofact®. Det ser således ud til, at vi kan udfælde nanopartikler med surfaktantkomponenter bundet til partiklen. Dog er reproducerbarheden i vores forsøg ikke tilfredsstillende, og der forestår således et større optimeringsarbejde af analysemetoden.

Måling af surfaktantfunktion
For at vurdere om en evt. interaktion mellem surfaktant og indåndede materialer kan have fysiologiske konsekvenser, kan man benytte sig af flere metoder til at måle surfaktantens funktionalitet under både statiske og dynamiske forhold. Et såkaldt constrained drop surfactometer (CDS) kan simulere de dynamiske forhold i alveolen. En lille dråbe lungesurfaktant deponeres i et lufttæt kammer, hvor atmosfæren kan kontrolleres, så den i videst mulig omfang afspejler miljøet i en alveole. Dråbens volumen varieres på en sådan måde, at man simulerer graden og frekvensen af overfladeændringen i alveolen. Samtidig er det muligt at tilslutte f.eks. en aerosolgenerator til CDS’en, således at man kan få (nano)partikler til at deponere på overfladen af ”alveolen”. Instrumentet måler overfladespændingen i real-time og giver derfor hurtigt et billede af, hvordan det indåndede stof påvirker surfaktantfunktionen i alveolerne. Vha. CDS-teknikken kan et stort antal nanomaterialer screenes og rangstilles ift. deres evne til at påvirke surfaktantfunktionen.
Håbet er, at studiet vil give ny viden om, hvilke fysisk-kemiske egenskaber der giver anledning til interaktion og deraf følgende påvirkning af surfaktantfunktion.

Forfatterne skylder en stor tak til Arbejdsmiljøforskningsfonden for økonomisk støtte.
Faktaboks. Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation Time-Of-Flight MS
MALDI-TOF fungerer ved at beskyde matricemolekyler, som ofte er et benzosyrederivat, med en UV-laser i høj-vakuum. Herved ioniseres matricemolekylerne og ladning kan overføres til vores analyt, som så accelereres i et elektrisk felt og flyver igennem massespektrometrets analysator. Den tid, analyt-ionen er om at flyve igennem massespektrometret, er proportional med kvadratroden af ionens masse, heraf betegnelsen ”Time-Of-Flight” (TOF).

Illustrator: Carsten Valentin. Hentet fra Claus Estrup m.f.: Idræt C – teori i praksis – iBog®. Systime, 2013.

Figur 1. Proteincorona. Nanopartikel delvist dækket af protein, hvorved proteinets funktion kan ændres. Samtidig vil proteincoronaen ændre partikeloverfladen, således at f.eks. de toksiske egenskaber ændres.
Billedet er gengivet med tilladelse fra professor Nielhaus fra Karlsruhe Institute of Technology [http://www.kit.edu/visit/1838_450.php]
Figur 2. MALDI-spektre af lungesurfaktantpræparatet Alveofact®. Analysen viser en ekstra top ved m/z 756, ved tilstedeværelsen af TiO2-nanopartikler (øverste spektrum), som ikke er der i kontrollen uden TiO2 -nanopartikler (nederste spektrum). Denne top er natrium-adduktet af DPPC. Toppene ved m/z 650 og 672 er hhv. det protonerede molekyle og natrium-addukt af den interne standard PC(13:0/13:0); 1,2-didodecanoyl-sn-glycero-3-phosphocholin.

Skrevet i: Organisk kemi

Seneste nyt fra redaktionen

Fra forskning til et mere sikkert kemisk arbejdsmiljø for brandfolk

Arbejdsmiljø/IndeklimaArtikler fra Dansk Kemi03. 06. 2026

Biomonitorering har ført til konkrete ændringer i røgdykkeruddannelsen og reduceret eksponering for tjærestoffer. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Maria Helena Guerra Andersen¹,

GC-analyse af ”håbløse” matricer

Artikler fra Dansk Kemi03. 06. 2026

Prøveforberedelse ”all-in-one”. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Jens Glastrup, MSCi ApS For nogle år siden var jeg på besøg på Ravmuseet i Thyborøn, som drives af Bjarne

Molekylær fødevarekemi former fremtidens mad

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemi03. 06. 2026

Villumlegat til forsker Milena Corredig sætter fokus på struktur og funktionalitet i bæredygtige fødevarer. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Kimie Kongsøre, Institut for

Hvor kommer kalken fra?

Artikler fra Dansk Kemi03. 06. 2026

Fra kølige underjordiske gange i Mønsted til molerklinter på Fur: Danmarks hvide mineral er et aftryk af et urgammelt hav og en nøgle til at forstå, hvorfor Danmark har hårdt vand. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger

Størrelse betyder noget

Analytisk kemiArtikler fra Dansk Kemi03. 06. 2026

Hvad præcise størrelsesmålinger af proteiner kan fortælle os om deres foldning, binding og hvordan de samles. Fra Einsteins diffusionslov og Taylor-dispersion til moderne kapillærmetoder er proteinstørrelse blevet et overraskende stærkt mål for binding, aggregering og selvsamling. Artiklen har

Mælkens caseiner er uden indre orden – men hvad gør calcium?

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemi03. 06. 2026

Når calcium bindes til caseiner for biologisk transport, øges entropien, og orden mindskes tilsyneladende. Dissociation af calcium fra casein har endda negativ aktiveringsenergi. Ikke-ligevægtstermodynamik forklarer disse usædvanlige effekter af temperatur på orden og uorden under

Fra fedtsyreprofil til fedtsyrekoncentration

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemi03. 06. 2026

Semikvantitativ bestemmelse af fedtsyrer i fødevarer med intern standard og GC-MS. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Daniel Halling Breiner, seniorspecialist, og Gudrun M.

Moderne forskning kræver stammekonstruktion i high-throughput

Artikler fra Dansk KemiBioteknologi03. 06. 2026

Krydsning sætter endnu engang gær i førersædet som forsøgsorganisme. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Uffe Hasbro Mortensen (professor), Thomas Strucko (post doc), Morten

Polycykliske aromatiske kulbrinter – multi-redox systemer

Artikler fra Dansk KemiTop01. 06. 2026

Kombinationen af polycykliske aromatiske kulbrinter og den organiske svovlforbindelse tetrathiafulvalen giver nye multi-redox systemer. De har potentiel anvendelse inden for materialekemien som elektrisk ledende materialer, elektrokrome materialer eller som komponenter i batterier. Artiklen har

Ozon i den arktiske troposfære

AktueltArtikler fra Dansk KemiKlima og miljø21. 05. 2026

Ozon (O3) i atmosfæren er en vigtig klimagas – desuden er den giftig for dyr og mennesker samt skadelig for planter. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Henrik Skov, Claus

Tilmeld Nyhedsbrev

Tilmeld dig til dit online branchemagasin/avis





Få fuld adgang til indlægning af egne pressemeddelelser...
Læs mere her

/Nyheder

  • MD Scientific

    Opnå højere opløsning og hurtigere SEC ved FPLC-proteinoprensning med TSKgel G#000SW

  • Holm & Halby

    Laboratorieverdenen samles til VidensDag’26

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Busch Vacuum Solutions introducerer den intelligente MINK MV 0360 A ECOTORQUE klovakuumpumpe

  • Kem-En-Tec Nordic

    Sikker gelfarvning på kun 15 minutter?

  • Drifton

    Innovalloy 4000 – kemikalieresistent pumpeslange til krævende kemiske applikationer

  • Busch Vakuumteknik A/S

    ARGOS gør fabriksdriften smartere med data og forudsigelig vedligeholdelse

  • Holm & Halby

    CCA – Teknisk gennemgang af cleanroom-praksis sætter fokus på reel contamination control

  • LABDAYS – Fagmesse for Laboratorieteknik

    LabDays i KB Hallen – Hurtigt udsolgt

  • MD Scientific

    1 L kromatografikolonner i processkala, præpakket med TOYOPEARL® Super A-resin

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Vakuumteknologi og dens kritiske rolle i sikker og effektiv genbrug af batterier

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Fra forskning til et mere sikkert kemisk arbejdsmiljø for brandfolk

    03.06.2026

  • GC-analyse af ”håbløse” matricer

    03.06.2026

  • Molekylær fødevarekemi former fremtidens mad

    03.06.2026

  • Hvor kommer kalken fra?

    03.06.2026

  • Størrelse betyder noget

    03.06.2026

  • Mælkens caseiner er uden indre orden – men hvad gør calcium?

    03.06.2026

  • Fra fedtsyreprofil til fedtsyrekoncentration

    03.06.2026

  • Moderne forskning kræver stammekonstruktion i high-throughput

    03.06.2026

  • Polycykliske aromatiske kulbrinter – multi-redox systemer

    01.06.2026

  • Ozon i den arktiske troposfære

    21.05.2026

  • Plastik i luften – havets usynlige bidrag

    11.05.2026

  • Supporting chemical thermodynamics

    04.05.2026

  • Aminosyrer til folk og fæ – hvad er egentlig ”L-cystin”?

    29.04.2026

  • Kemiens etik:

    22.04.2026

  • Physical Unclonable Functions

    22.04.2026

Alle nyheder ›

Læs Dansk Kemi online

Annoncering i Dansk Kemi

KONTAKT

TechMedia A/S
Naverland 35
DK - 2600 Glostrup
www.techmedia.dk
Telefon: +45 43 24 26 28
E-mail: info@techmedia.dk
Privatlivspolitik
Cookiepolitik