ИССЛЕДОВАНИЕ БИОСОВМЕСТИМОСТИ И СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ НАНОПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА PROPERTIES OF NANOPOROUS MATERIAL

ИССЛЕДОВАНИЕ БИОСОВМЕСТИМОСТИ И СОРБЦИОННЫХ
СВОЙСТВ НАНОПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА
Ломтева Н.А., Губина Ю.В.
Астраханский государственный университет,
Астрахань, Россия
STUDIES OF THE BIOCOMPATIBILITY AND PROTECTOR
PROPERTIES OF NANOPOROUS MATERIAL
Lomteva N.A., Gubina Y.V.,
Astrakhan state university,
Astrakhan, Russia
Одним из актуальных вопросов современной медицины и токсикологии
является исследование биологического воздействия наноматериалов на живые
объекты, в частности изучение их предполагаемых токсических или
протекторных свойств. Подобный интерес обусловлен все более возрастающим
использованием наночастиц в различных отраслях производства (от медицины до
электротехники) и, соответственно, увеличением контактов человека с ними.
Существует мнение, что нанотрубки (фуллерены) могут вызывать деструктивные
изменения в органах и тканях человека. В связи с этим задачей нашего
исследования явилось изучение биологической совместимости и сорбционных
свойств наночастиц при их внутрижелудочном введении самкам крыс по
влиянию на процессы перекисного окисления липидов на фоне токсических
эффектов соли кадмия.
Наноматериал в проведенном исследовании был представлен комплексом из
наноалмазов (NDS – Nano Diamond Composition), покрытых слоем графена.
Наноалмазы – сложные высокопористые углеродные соединения, объем пор
которых составляет от 30 до 60% от общего объема. Размер пор используемого
наноматериала - 7±2 нм. Применение данного типа вещества в биологических
исследованиях обусловлено возможностью варьировать содержание разного рода
компонентов в нанопористом материале.
В эксперименте было использовано 58 самок беспородных белых крыс. В
качестве контрольного сорбента служил активированный уголь, который, как и
наноалмазный композит, был измельчен в порошкообразную массу, разведен
дистиллированной водой в соотношении 1:1 и диспергирован ультразвуком.
Полученные взвеси вводились немедленно после процесса диспергирования с
целью сохранения однородной консистенции. Введение взвесей осуществлялось
внутрижелудочно посредством зонда ежедневно в течение 12 дней за три дня до
начала введения соли кадмия. Соль кадмия – 0,2М раствор кристаллогидрата
CdCl2[CdCl2* 2,5H2O] – вводилась 9 дней ежедневно однократно в объеме 0,2
мл/100г массы животного. Животные были разделены на следующие группы: 1)
группа контроля, т.е. интактные самки; 2) самки, получавшие внутрижелудочно
активированный уголь; 3) самки, получавшие внутрижелудочно взвесь
наноматериала; 4) самки, получавшие внутрижелудочно раствор хлорида кадмия;
5) самки, получавшие внутрижелудочно раствор хлорида кадмия с
предварительным введением взвеси наноматериала; 6) самки, получавшие
внутрижелудочно раствор хлорида кадмия с предварительным введением взвеси
наноматериала.
Изучаемым параметром служил процесс перекисного окисления липидов
(ПОЛ). Его интенсивность определялась по концентрации вторичного продукта
ПОЛ – малонового диальдегида (МДА) (Стальная И.Д., Гаришвили Т.Г., 1977). В
данном случае проводились измерения исходного содержания МДА, а также
скорости спонтанного и аскорбатзависимого ПОЛ в ткани печени.
Начальная концентрация малонового диальдегида (рис.1) увеличивалась в
группах животных, которым вводили раствор хлорида кадмия, а также раствор
хлорида кадмия с активированным углем в сравнении с контрольной группой. У
самок, получающих раствор хлорида кадмия с наноматериалом, содержание МДА
почти не отличалось от интактных самок, что может рассматриваться как
вероятность отражения токсического влияния соли кадмия наноуглеродными
структурами. Данный факт может свидетельствовать об отсутствии
прооксидантного влияния наноматериала в ткани печени.
*
**
Рис. 1. Исходный уровень МДА в ткани печени. 1 – контроль; 2 – кадмий; 3 – уголь; 4 – нано; 5 – уголь +
кадмий; 6 – нано + кадмий; * - достоверность различий по сравнению с контрольной группой,° - достоверность
различий между животными, получающими соль кадмия и одновременно соль кадмия и наноматериал или
активированный уголь ∆- достоверность различий между животными, получающими активированный уголь
(наноматериал) и одновременно соль кадмия и активированный уголь (наноматериал); *( °, ∆) - р<0,05; ** (°°,
∆∆) - р<0,01; *** (°°°, ∆∆∆) - р<0,001.
Скорость спонтанного ПОЛ в ткани печени (рис.2) увеличивалась у самок
крыс, получающих раствор хлорида кадмия относительно таковой у группы
контроля (р<0,001). У самок, которым вводили активированный уголь с хлоридом
кадмия, данный показатель был повышен в сравнении с контролем (р<0,05) и
существенно
повышался относительно
группы, получающей
только
активированный уголь (р<0,001). Изменение скорости спонтанного ПОЛ у
животных, которым вводили раствор хлорида кадмия одновременно с
нанопористым материалом, практически не наблюдалось, при этом скорость
спонтанного ПОЛ у данной группы была сравнительно ниже, чем у самок,
получающих раствор хлорида кадмия (р<0,05). ∆ ∆ ∆
***
°
Рис. 2. Скорость спонтанного ПОЛ в ткани печени.
1 – контроль; 2 – кадмий; 3 – уголь; 4 – нано;
5 – уголь + кадмий; 6 – нано + кадмий;
Скорость аскорбатзависимого ПОЛ (рис.3) увеличивалась в значительной
степени у самок, которым вводили раствор хлорида кадмия, по сравнению с
группой интактных самок (р<0,001). Возрастание исследуемого параметра
относительно контроля наблюдалось в группах, получающих внутрижелудочно
раствор хлорида кадмия с активированным углем, а также раствор соли с
нанопористым материалом (р<0,05). При этом было зарегистрировано снижение
скорости аскорбатзависимого ПОЛ у самок, которым вводили хлорид кадмия с
наноматериалом, в сравнении с самками, получающими только кадмий.
***
*
*
Рис.3. Скорость аскорбатзависимого ПОЛ в ткани печени. 1 –
контроль; 2 – кадмий; 3 – уголь; 4 – нано; 5 – уголь + кадмий; 6 – нано
+ кадмий;
На основании полученных данных можно сделать следующие выводы.
Внутрижелудочное введение наноалмазных композитов не вызывало
существенного изменения исходного содержания малонового диальдегида, а
также скорости спонтанного и аскорбатзависимого ПОЛ в ткани печени, т.е.
не влияло на свободнорадикальные процессы. Увеличение показателей ПОЛ
в печени при действии раствора хлорида кадмия подтвердило токсическое
влияние данного соединения на живые ткани. Внутрижелудочное введение
наноматериала совместно с раствором соли кадмия заметно снижало
токсическое действие последнего, а в случае спонтанного ПОЛ было
существенно эффективнее по сравнения с использованием активированного
угля.