Полная версия научной работы 58 КБ

БИОДЕГРАДАЦИЯ И ВЫВЕДЕНИЕ НАНОЧАСТИЦ
Колесник В.А.
Харьковский национальный медицинский университет
Харьков, Украина
BIODEGRADATION AND ELIMINATION OF NANOPARTICLES
Kolesnik V.A.
Kharkov National Medical University
Kharkov, Ukraine
В последние годы активно изучается возможность применения наночастиц в
медицине и биологии. Интерес к наноматериалам связан с изменением ряда основных и
появлением новых свойств у традиционных материалов при их переходе в ультрадисперсное
состояние. Из-за малого размера наночастицы могут не распознаваться защитными
системами организма, не подвергаться трансформации и не выводиться из организма. Это
может приводить к накоплению наноматериалов. Поэтому широко обсуждаются вероятные
отдаленные последствия их использования и биологическая безопасность.
В связи с широким использованием наночастиц для синтеза лекарственных
препаратов необходимо изучать пути их метаболизма и токсическое воздействие. Из
современных источников известно, что одним из основных механизмов повреждения,
вызванного наноструктурами, является оксидативный стресс, который приводит к активации
разных
факторов
провоспалительных
наночастицами,
транскрипции,
веществ.
которые
Так,
которые,
активация
образуются
при
в
свою
очередь,
протеинкиназы
сгорании,
и
повышают
ядерного
повышают
синтез
фактора
транскрипцию
провоспалительных веществ и фактора некроза опухолей-α.
При исследовании диоксида кремния (SiO2) и диоксида циркония (ZrO2), получены
данные о том, что существующий токсический эффект может быть снижен за счет
функционализации наночастиц, т.е. метода, позволяющего снизить их биологическое
влияние. Для этого необходимо добавить функциональную группу, присутствующую в
конечном продукте. Снижение эффекта обеспечивается благодаря тому, что потенциальные
реакции на поверхности частицы подавляются функциональными группами. Кроме того,
некоторые наночастицы при этом проще выводятся из организма.
Изучено, что наночастицы чистого углерода и устойчивых оксидов (кварца SiO2 и
двуокиси титана TiO2) – углеродные нанотрубки – довольно легко разрушаются под
действием миелопероксидазы. Эффект таких биодеградируемых нанотрубок может быть
двояким. С одной стороны, биодеградация углеродных наночастиц расширяет число
возможных механизмов их токсичности. С другой стороны, если неразрушенные нанотрубки
при попадании в дыхательные пути стимулируют воспаление, то биодеградируемые - нет.
Показано, что абсорбция и распределение по организму квантовых меток зависит от
формы, заряда и химического состава внешней оболочки, путей введения и т.д. Проведенные
эксперименты осуществлялись с применением многослойных углеродных нанотрубок.
Оказалось, что их свойство проникать через биобарьеры зависит от размера и формы трубок.
Большое значение принадлежит изучению метаболизма наночастиц в живом
организме. Однако данных в литературе относительно превращения наночастиц in vivo
немного. Неизвестно, насколько безопасными или, напротив, опасными являются для
человека продукты их биодеградации. В литературных источниках есть сообщение о том,
что полимерные наночастицы и суперпарамагнитные наноструктуры оксида железа
способны распадаться в организме.
Исследования некоторых авторов доказывают, что ядро квантовых меток, которое
состояло из сульфидов кадмия и цинка, остается интактным в течение месяца в организме
лабораторных крыс. Если наночастицы способны распадаться в организме или в
окружающей
среде,
важно
определить
возможные
токсикологические
особенности
продуктов этого распада. Так, было показано, что квантовые метки, в которых состоялся
фотолиз, являются более токсичными для культуры клеток в сравнении с интактными
наноструктурами.
Следовательно, неотложной потребностью является дальнейшее изучение механизмов
взаимодействия наноматериалов с клетками организма, а также путей их преобразования и
выведения.