Обладая самой высокой температурой плавления среди всех металлов, вольфрам обладает исключительно высокой плотностью и твердостью, что делает его ценным ингредиентом для различных промышленных, военных и медицинских применений. Вольфрам, используемый в режущих инструментах, боеприпасах, медицинских устройствах и даже в некоторых лекарствах, стал частью нашей повседневной жизни.Хотя многие регулирующие органы устанавливают ограничения на воздействие переносимой по воздуху вольфрамовой пыли — в первую очередь для защиты рабочих, которые добывают и обрабатывают металл, — существует очень мало официально установленных ограничений на водорастворимые соединения вольфрама, к которым относится более широкое сечение сообщества подвержены риску заражения.Проблема стала известна в начале 2000-х годов, когда ученые исследовали возможную связь между кластером случаев детской лейкемии в Фаллоне, штат Невада, и высокими уровнями вольфрама в грунтовых водах, из которых город черпал свои запасы.
Этот случай побудил Центры США по контролю и профилактике заболеваний назначить вольфрам для исследований токсикологии и канцерогенеза.Смешанные результаты предыдущих исследований токсичности
На сегодняшний день исследования токсичности вольфрама и его возможной роли как канцерогена дали неоднозначные результаты. Некоторые исследования показали, что в других сообществах, подверженных воздействию вольфрама сравнимыми с таковыми в Фаллоне, уровень заболеваемости раком не был выше нормы — открытие, которое, казалось, реабилитировало вольфрам. Но последующие исследования показали, что у субъектов, подвергшихся воздействию как вольфрама, так и кобальта, вольфрам, по-видимому, увеличивает токсичность другого вещества.
Эти результаты указывают на необходимость лучшего понимания того, как вольфрам накапливается в организме и в какой форме, и в какой степени организм способен удалять вольфрам после воздействия.В исследовании группы Макгилла по воздействию вольфрама на мышей, опубликованном в Communications Chemistry, использовались мощные методы рентгеновской спектроскопии, чтобы найти ответы на эти вопросы. Результаты вызывают ряд опасений.
Хотя ранее было показано, что вольфрам накапливается в костях, исследователи McGill обнаружили, что этот элемент не накапливается равномерно по костям; скорее, он был сконцентрирован в определенных горячих точках.«Мы обнаружили, что вольфрам, который когда-то считался нетоксичным и инертным, на самом деле накапливается в костях неоднородно», — сказала Кэссиди Вандерши, ведущий автор исследования и докторант кафедры химии в МакГилле. «Мало того, мы обнаружили, что он накапливался в химически отличной от той форме, в которой его вводили, что подтвердило, что вольфрам химически активен в организме».
Накопление в костных тканяхИсследование показало, что у мышей, подвергшихся воздействию высоких уровней вольфрама через питьевую воду, этот элемент накапливался в определенных регионах — костном мозге и пористой (или «губчатой») костной ткани — в 10 раз больше, чем фоновые уровни.
Отложение вольфрама в губчатом веществе кости предполагает, что этот элемент включается во время роста и ремоделирования кости, что указывает на то, что молодые, растущие люди особенно восприимчивы.Исследователи также обнаружили, что вольфрам удерживался в твердом внешнем слое кости — коре головного мозга — даже после того, как мышам давали воду без вольфрама в течение восьми недель после первоначального воздействия. Поскольку организм не может очистить эту ткань от вольфрама, кость становится источником хронического воздействия.
Еще большее беспокойство вызвало обнаружение того, что вольфрам меняет форму в организме. Результаты показали, что элемент накапливается в форме, напоминающей фосфовольфрамат, известный химический катализатор со значительным потенциалом вмешательства в биологические процессы, происходящие в костном мозге и губчатой ??кости — образование иммунных клеток и рост костей среди них.«Мы считаем, что многие из исследуемых нами биологических эффектов вольфрама связаны с изменениями в костях», — говорит Корен Манн, доцент онкологии McGill и соавтор исследования. «Это включает в себя воздействие на иммунную систему, стволовые клетки и рак».«В то время как исследования рисков для здоровья, связанных с воздействием вольфрама на человека, продолжаются, наше исследование дает важные сведения о том, как этот элемент накапливается в организме — результаты, которые имеют решающее значение для разработки эффективных методов лечения для его удаления», — говорит профессор химии и старший автор.
Скотт Боле.