Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии том 2016/14/3 о влИянии наночАСтИц оксидов метАллов на фИзИОлогию жИВых организмОВ
жүктеу/скачать 0.86 Mb. Pdf көрінісі
|
| ВВедеНИе
Рынок наноматериалов в мировой экономике является одним из наиболее динамично развиваю- щихся. В соответствии с существующими прогно- зами [9] мировой объем производства в области нанотехнологий через 10–15 лет должен превысить 1 трлн долл. США. Одним из важнейших направле- ний развития нанотехнологий является получение наноразмерных порошков (нанопорошков), не ме- нее 80 % которых составляют нанодисперсные ок- сиды металлов: оксиды титана, цинка, церия, алю- миния, циркония, железа и некоторые другие [9, 37]. В настоящее время нанопорошки металлов и ок- сидов уже используются для твердотопливных ра- кетных ускорителей, в солнечной и водородной энергетике, в составах для низкотемпературной пайки в электронике, химической промышленности, медицине, фармацевтике, ветеринарии, косметоло- гии и других областях [7, 37]. В Великобритании на основе наночастиц оксида церия разработан катализатор сгорания моторного топлива Envirox, добавление которого в моторное топливо (5 мг/л) уменьшает расход топлива, снижа- ет образование углекислого газа и эмиссию частиц. Подобный отечественный катализатор на основе на- норазмерных частиц CeO 2 разработан в Институте прикладной нанотехнологии [1, 30]. Еще одно перспективное направление использо- вания наночастиц оксидов металлов — это фотока- талитическая очистка воды [22]. Подобные системы очистки воды, использующие TiO 2 , уже производят- ся американской компанией Lokheed Martin и функ- ционируют во Флориде (США) [39]. На основе наночастиц TiO 2 разрешен к приме- нению пищевой краситель E171, получаемый из ми- неральных пород и применяемый для защиты цвета и упаковки продуктов от ультрафиолетового излуче- ния [38, 40]. В последнее время появилось первое истинно медицинское применение нанопорошков — проч- ные, биологически совместимые импланты и био- активные покрытия. Разработан процесс синтеза из нанопорошков оксидов TiO 2 и Al 2 O 3 наноструктури- рованных покрытий имплантов [7]. После проведения широкомасштабных исследо- ваний нанопорошки планируется также использо- вать для доставки лекарств к определенным органам [36]. В качестве таких носителей продемонстриро- ван высокий потенциал наночастиц CeO 2 [31]. Значительная доля косметических препаратов на сегодняшний день уже содержит наночастицы. Из 1200 солнцезащитных кремов примерно 228 со- держат оксид цинка, 363 — диоксид титана, а в 73 включены оба эти соединения. При этом в 70 % кре- мов, содержащих TiO 2 , и в 30 % кремов, содержа- щих ZnO, эти оксиды находятся в наноформе [12]. Однако мало кто задумывается о том, что частицы TiO 2 проникают в кожу и обнаруживаются в эпидер- ме уже через 6–8 ч после нанесения крема. В случае проблемной кожи проницаемость дермы для нано- частиц значительно повышается, особенно в местах ее растяжений (например, на сгибах суставов и т. п.) [14, 15, 21]. Накопленные данные о воздействии различных наночастиц на лабораторных животных подтверж- дают их потенциальную опасность. Это связано со способностью наночастиц проникать сквозь защит- ные барьеры организма — трансдермально, через слизистые оболочки дыхательных путей и пище- варительной системы, через гистогематические барьеры [6, 8, 11, 14, 18, 21, 23, 24, 27, 29, 33]. На примере наиболее широко используемых наноматериалов на основе наночастиц TiO 2 пока- зано, что при ингаляционном введении их крысам частицы размером 20 нм способны накапливаться в лимфоидных тканях и обладают повреждающим действием по отношению к ДНК лимфоцитов и клет- кам мозга [28]. Основным механизмом токсического действия наночастиц TiO 2 большинство исследова- телей [8, 20, 28] считают индукцию активных форм кислорода, причем активность зависит не только от размеров наночастиц, но и от того, в какой форме находится TiO 2 — кристаллической или аморфной. Наибольшую опасность представляют наноча- стицы ZnO, также широко распространенные даже в антисептических средствах для детей (Деситин, Диадерм и др.). При изучении in vitro токсичности наночастиц ZnO, TiO 2 , Fe 3 O 4 , Al 2 O 3 и CrO 3 (30–47 нм, Sigma Inc. and Nanoscale Inc.), используемых или предложенных для использования в ряде отраслей промышленности, показана высокая токсичность наночастиц ZnO; умеренная токсичность TiO 2 ; на- ночастицы Fe 3 O 4 и Al 2 O 3 проявляли незначитель- ную токсичность лишь при концентрациях более 200 мкг/мл. В присутствии наночастиц ZnO (от 50 до 100 мкг/мл) значительно подавлялась функция ми- тохондрий клеток Neuro-2A (мышиной нейробласто- мы, CCL-131, ATCC), а также увеличивалась утечка из них лактатдегидрогеназы, что приводило к апоп- тозу клеток [19]. Недостаточно изучено мутагенное воздействие нанопорошков на живые организмы (в основном в тестах in vitro). ДНК-повреждения выявлены при исследовании влияния наночастиц TiO 2 на лимфо- бласты человека; а также покрытых церием нано- частиц TiO 2 , активируемых видимым светом, — на клетки гепатомы человека Bel7402 [34]; наночастиц TiO 2 без фотоактивации — на бронхиальные эпите- лиоциты человека BEAS-2B [16]. В целом количество производимых наноматери- алов и нанотоваров ежегодно стремительно растет, что приводит к существенному увеличению поступ- ления наночастиц в биосистемы. Поэтому до начала коммерциализации необходимо оценить воздей- ствие наночастиц на окружающую среду, здоровье и безопасность людей. Их проникновение в био- сферу может быть чревато многими последствиями, оригинальные исследования 26 ОБЗОРЫ ПО КЛИНИЧЕСКОЙ ФАРМАКОЛОГИИ И ЛЕКАРСТВЕННОЙ ТЕРАПИИ ТОМ 2016/14/3 прогнозировать которые пока не представляет- ся возможным из-за недостатка информации. Для дальнейшего развития нанотехнологий необходимо более четкое понимание как свойств самих наноча- стиц и наноматериалов, так и механизмов их взаи- модействия с биологическими объектами. В связи с этим, в частности, актуальны исследования влияния наночастиц оксидов металлов на физиологию живых организмов и изучение возможности разработки экс- пресс-контроля наночастиц с использованием мето- дов клинической лабораторной диагностики. целью данной работы явилась оценка влияния высоких доз препаратов, содержащих наночастицы оксидов металлов (TiO 2 , Al 2 O 3 , ZnO, CeO 2 ), на пове- дение экспериментальных животных, морфологиче- ские и биохимические показатели крови. жүктеу/скачать 0.86 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|