Использование биологических активных препаратов на основе

Использование биологических
активных препаратов на основе
наночастиц металлов в медицине
и сельском хозяйстве
д.ф.-м.н., проф. Арсентьева И.П. – Московский Государственный
Открытый Университет
д.б.н., проф. Глущенко Н.Н. – Институт энергетических проблем
химической физики РАН
д.б.н. Павлов Г.В. – Московская Государственная Академия ветеринарной
медицины и биотехнологии им. К.И. Скрябина
д.т.н. Фолманис Г.Э. – Институт металлургии им. А.А. Байкова РАН
Изменение численности населения мира
6
35
старше 65 лет
30
5
25
дети до 14
лет
20
%
млрд. чел.
4
3
15
старше 80 лет
2
10
5
1
0
0
2000
0
500
1000
1500
Год
2000
2500
2050
2100
2150
Последствия дефицита микроэлементов в организме человека
диабет
карликовый рост,
снижение иммунитета,
ухудшение зрения,
облысение, анорексия
риск сердечного и
геморрагического
кровоизлияния,
остеопороз
Cr
Zn
сужение сосудов,
изможденность,
цианоз,
кальцификация мягких
тканей и сосудов
Cu
Mg
Fe
анемия, гипоксия,
нарушение функций
нервной ткани,
аритмия, одышка,
обмороки
Строение молекулы гемоглобина
Применение наночастиц в медицине
Антибактериальное,
противовоспалительн
ое действие создание повязок для
военных в Чечне
Антисклеротическое
действие, ускорение
ранозаживления,
протективное
действие при
алкогольной коме
Ускорение
ранозаживления,
антибактериальное
действие
Ag
Zn
Cu
Mg
Fe
Повышает
выживаемость при
инфаркте
миокарда,
бактерицидное
действие
Ускорение
ранозаживления,
лечит лейкоз,
ускорение роста
Токсичность наночастиц металлов
Дозы
мг/кг
Fe°
МДП
1100
20
450
ЛД50
2200
60
ЛД100
3200
90
FeSO4 · 7 H2O
Cu°
CuSO4 · 7 H2O
10
25
3
700
25
45
6
1200
45
60
10
Zn°
ZnSO4 · 7 H2O
Наночастицы менее токсичны солей:
Медь – в 7 раз
Цинк – в 30 раз
Железо – в 40 раз
Применение наночастиц ЦИНКА в медицине
1. антиатеросклеротическое действие:
коррекция микроэлементного обмена, защищает сосуды
Zn
2. ускорение ранозаживления:
ускорение на 15-20% заживления обширного термического
ожога (20% площади тела)
3. лечение алкоголизма
протективное действие при алкогольной коме, снижение
добровольного потребления спирта, защищают плод от
действия алкоголя при беременности
4. ускорение регенерации
стимуляция на 10-20% восстановления печени после
ее частичного удаления
Применение наночастиц ЖЕЛЕЗА в медицине
1. ускорение регенерации
стимуляция на 10-15% восстановления
печени после ее частичного удаления
Fe
2. усиление ранозаживления
время полузаживления ран
сокращается на 40-50%
3. ускорение роста
увеличение скорости роста на 10-20%
Применение наночастиц МЕДИ в медицине
Cu
1. кардиопротекторное действие
повышают выживаемость на 40%
при инфаркте миокарда
2. бактерицидные свойства
в т.ч. устойчивые к некоторым
антибиотикам бактерии
Применение наночастиц МАГНИЯ в медицине
Mg
1. ускорение ранозаживления
время полузаживления ран
сокращается на 30-40%
2. бактерицидные свойства
в т.ч. Staphylococcus aureus
Наночастицы железа в сельском хозяйстве
ЖИВОТНОВОДСТВО
РАСТЕНИЕВОДСТВО
У коров:
1. Телята рождаются более
жизнеспособными.
2. Меньше болеют.
1. Стимуляция роста растений.
2. Повышение урожайности на
25-50%.
У собак и кошек:
1. Снижение заболеваемости.
2. Повышение темпов роста.
3. Улучшение внешнего вида.
3. Резкое увеличение доли
незаменимых аминокислот в
сыром протеине.
Fe
ПТИЦЕВОДСТВО
1. Увеличение темпа роста.
2. Раньше начинается
яйценоскость.
3. Снижение последствий
стрессов.
4. Повышение содержания
керотина в крови и желтке,
кальция – в скорлупе и костях.
РЫБОВОДСТВО
1. Увеличение прироста на
24%.
2. Увеличение темпа роста
рыб.
3. Положительное влияние
на кроветворную функцию.
Методы аттестации наночастиц металлов
Методы исследования
Физико-химические и структурные
параметры наночастиц
Измерение удельной поверхности (БЭТ)
Средний размер наночастиц
Просвечивающая электронная микроскопия
(ПЭМ)
Оценка среднего размера и характера
распределения по размерам, форме и
морфологическим особенностям наночастиц
Растровая электронная микроскопия (РЭМ)
Электронная микроскопия высокого
разрешения
Особенности строения наночастиц
Рентгеноструктурный анализ (РСА)
Оценка размера ОКР и измерение
распределения по размерам
Рентгенофазовый анализ (РФА)
Измерение параметра решетки «а»
Сканирующая зондовая микроскопия (СМЗ)
Оценка формы наночастиц, их размеров по
осям X, Y, Z и особенностей нанорельефа
поверхности наночасти
Атомно-силовая микроскопия (АТМ)
Сканирующая туннельная микроскопия
(СТМ)
Оже-электронная микроскопия (ОЭС)
Рентгеновская фотоэлектронная
спектроскопия (РФЭС)
Анализ химической неоднородности
поверхности частиц, молекулярное строение
поверхности
Инфракрасная спектроскопия (ИКС)
Метод вакуум-плавления
Определение содержания примесей (O, C, N)
Комплексная аттестация наночастиц на примере железа
(содержание кислорода по массе – 16%)
Sуд = 32 м2/г
Просвечивающая электронная микроскопия
26
27
2
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
0
FeO
1,708
Fe 3O 4
1,610
2,091
2,956
Fe 3O 4
Fe 3O 4
Fe 3O 4
1,479
1,431
300
CPS
2
2,521
400
Fe 3O 4
1,510
Fe 3O 4
2,148
2,416
100
200
Рентгеноструктурный анализ
Fe 3O 4
Fe
Fe 3O 4
FeO
Рентгеновская фотоэлектронная
спектроскопия
Метод анализа темного и светлого поля
Метод светлого поля
Метод темного поля
Электронная микроскопия высокого разрешения
Этапы создания биологически-активных препаратов
на основе наночастиц металлов
500 тыс. руб.
Синтез наночастиц
Аттестация наночастиц
500 тыс. руб.
Создание препаратов
для медицины
500 тыс. руб.
для сельского
хозяйства
500 тыс. руб.