Preview

Российские нанотехнологии

Расширенный поиск

ИССЛЕДОВАНИЕ БИОКИНЕТИКИ НАНОЧАСТИЦ ДИОКСИДА ТИТАНА МЕТОДОМ РАДИОАКТИВНЫХ ИНДИКАТОРОВ В УСЛОВИЯХ ВНУТРИЖЕЛУДОЧНОГО ВВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫМ МЛЕКОПИТАЮЩИМ

Полный текст:

Аннотация

В данном исследовании был разработан метод радиоактивных индикаторов на основе мечения наночастиц диоксида титана быстрыми протонами c получением радиоактивного  изотопа 48V и была изучена биокинетика этих наночастиц с кристаллической модификацией брукита в организме лабораторных крыс при однократном внутрижелудочном введении.  Основным результатом исследования является обнаружение присутствия диоксида титана в  толстом кишечники даже через пять суток после введения взвеси в количестве 0.4 % от  введенной дозы, что свидетельствует о накоплении наночастиц диоксида титана в этом  органе. Данный результат показывает, что макро- и нанофракция частиц диоксида титана  могут быть потенциально опасными для толстого кишечника, реализуя токсическое и в  перспективе канцерогенное действие для его эпителиальных клеток. Помимо этого, обнаружено, что следовые количества наночастиц диоксида титана проникают в  кровь и печень. Однако уже через пять суток 98 % введенной дозы диоксида титана  выводится из организма с фекалиями. В головном мозге и почках диоксид титана обнаружен не был. Данный эффект обусловлен значительной и быстрой агломерацией наночастиц  диоксида титана уже в растворе для введения. При этом, несмотря на возможность  диссоциировать в кислой среде желудка, по всей видимости, лишь незначительная фракция  диоксида титана переходит в наноформу, которая затем проникает через стенки толстого кишечника в кровь.

Об авторах

А. А. Анциферова
Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» Московский физико-технический институт (государственный университет)
Россия

123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

141701, Московская облаcть, Долгопрудный, Институтский пер., 9



Е. С. Кормазева
Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» Московский физико-технический институт (государственный университет)
Россия

123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

141701, Московская облаcть, Долгопрудный, Институтский пер., 9



В. Ф. Демин
Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
Россия
123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1


П. К. Кашкаров
Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» Московский физико-технический институт (государственный университет) Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Россия

123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

141701, Московская облаcть, Долгопрудный, Институтский пер., 9

119991, Москва, Ленинские горы, 1



М. В. Ковальчук
Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» Московский физико-технический институт (государственный университет) Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Санкт-Петербургский государственный университет
Россия

123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

141701, Московская облаcть, Долгопрудный, Институтский пер., 9

119991, Москва, Ленинские горы, 1

199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9



Список литературы

1. Osmond-McLeod M.J., Oytam Y., Rowe A., Sobhanmanesh F., Greenoak G., Kirby J., McInnes E.F., McCall M.J. Long-term exposure to commercially available sunscreens containing nanoparticles of TiO2 and ZnO revealed no biological impact in a hairless mouse model // Part. Fiber Toxicol. 2016. V. 13. № 1. P. 44–57.

2. Tsugita M., Morimoto N., Nakayama M. SiO2 and TiO2 nanoparticles synergistically trigger macrophage infl ammatory responses // Part. Fiber Toxicol. 2017. V. 14. № 11. P. 11–20.

3. Xu Y., Hadjiargyrou M., Rafailovich M., Mironava T. Cell-based cytotoxicity assays for engineered nanomaterials safety screening: exposure of adipose derived stromal cells to titanium dioxide nanoparticles // J. Nanobiotechnol. 2017. V. 15. № 50. P. 50–67.

4. Li S.Q., Zhu R.R., Zhu H., Xue M., Sun X.Y., Yao S.D., Wang S.L. Nanotoxicity of TiO2 nanoparticles to erythrocyte in vitro // Food and Chem. Toxicol. 2008. V. 46. № 12. P. 3626–3632.

5. Анциферова А.А., Кашкаров П.К., Ковальчук М.В. Наночастицы в биосфере // Металл/полупроводник содержащие нанокомпозиты / Под ред. Трахтенберга Л.И., Мельникова М.Я. М.: Техносфера. 2016. 662 с.

6. Prabhu S., Poulose E.K. Silver Nanoparticles: Mechanism of Antimicrobial Action, Synthesis, Medical Applications, and Toxicity Eff ects // Int. Nano Lett. 2012. V. 2. № 32. P. 1 (10 p.).

7. Roco M. Environmentally responsible development of nanotechnology // Environmental Sci. and Technol. 2005. V. 39. № 5. P. 106A–113A.

8. Pokhum C., Viboonratanasri D., Chawengkijwanich C. New insight into the disinfection mechanism of Fusarium monoliforme and Aspergillus niger by TiO2 photocatalyst under low intensity UVA light // J. Photochem. Photobiol. B. 2017. V. 176. P. 17–25.

9. Zhukova L.V., Kiwib J., Nikandrov V.V. TiO2 nanoparticles suppress Escherichia coli cell division in the absence of UV irradiation in acidic conditions // Col. and Surf. B: Biointerfaces. 2012. V. 97. P. 240–247.

10. Youkhana E.Q., Feltis B., Blencowe A., Geso M. Titanium dioxide nanoparticles as radiosensitisers: an in vitro and phantombased study // Int. J. Med. Sci. 2017. V. 14. № 6. P. 602–615.

11. Ion R., Drob S.I., Ijaz M.F., Vasilescu C., Osiceanu P., Gordin D.M., Cimpean A., Gloriant Th . Surface characterization, corrosion resistance and in vitro biocompatibility of a new Ti- Hf- Mo-Sn alloy // Materials (Basel). 2016. V. 9. № 818. P. 1–15.

12. Shang H., Han D., Ma M., Li S., Xue W., Zhang A. Enhancement of the photokilling eff ect of TiO2 in photodynamic therapy by conjugating with reduced graphene oxide and its mechanism exploration // J. Photochem. Photobiol. B: Biology. 2017. V. 177. P. 112–124.

13. Rasheed T., Bilal M., Iqbal H.M.N., Shah S.Z.H., Hu H., Zhang X., Zhou Y. TiO2/UV-assisted rhodamine B degradation: putative pathway and identifi cation of intermediates by UPLC/ MS // Environmental Technol. 2017. P. 1–11.

14. Bhattacharya K., Kiliç G., Costa P.M., Fadeel B. Cytotoxicity screening and cytokine profi ling of nineteen nanomaterials enables hazard ranking and grouping based on inflammogenic potential // Nanotoxicology. 2017. V. 11. № 6. P. 809–827.

15. Tu M., Huang Y., Li H.-L., Gao Z.H. Th e stress caused by nitrite with titanium dioxide nanoparticles under UVA irradiation in human keratinocyte cell // Toxicology. 2012. V 299. № 1. P. 60–69.

16. Распопов Р.В., Бузулуков Ю.П., Марченков Н.С., Соловьев В.Ю., Демин В.Ф., Калистратова В.С., Гмошинский И.В., Хотимченко С.А. Биодоступность наночастиц оксида цинка. Изучение методом радиоактивных индикаторов // Вопросы питания. 2010. № 6. С. 14–19.

17. Мельник Е.А., Бузулуков Ю.П., Демин В.Ф., Гмошинский И.В., Тышко Н.В., Тутельян В.А. Перенос наночастиц серебра через плаценту и молоко матери в эксперименте на крысах in vivo // Acta Naturae. 2013. Т. 5. № 3. Вып. 18. C. 111–120.

18. Демин В.А., Анциферова А.А., Бузулуков Ю.П., Гмошинский И.В., Демин В.Ф., Кашкаров П.К. Исследование биокинетики наночастиц и солевой формы селена в живом организме // Российские нанотехнологии. 2017. Т. 12. № 5–6. С. 60–65.

19. Бузулуков Ю.П., Арианова Е.А., Демин В.Ф., Сафенкова И.В., Гмошинский И.В., Тутельян В.А. Изучение бионакопления наночастиц серебра и золота в органах и тканях крыс методом нейтронно-активационного анализа // Известия РАН. Серия биологическая. 2014. № 3. С. 286–296.

20. Antsiferova A.A., Buzulukov Yu.P. Kashkarov P.K. Kovalchuk M.V. Experimental and theoretical study of the transport of silver nanoparticles at their prolonged administration into a mammal organism // Crystallography Rep. 2016. V. 61. № 6. P. 988–995.

21. Анциферова А.А., Бузулуков Ю.П., Демин В.А., Демин В.Ф., Рогаткин Д.А., Петрицкая Е.Н., Абаева Л.Ф., Кашкаров П.К. Методы радиоактивных индикаторов и нейтронно- активационного анализа для исследований биокинетики наночастиц в живом организме // Российские Нанотехнологии. 2015. Т. 10. № 1–2. С. 84–92.

22. Antsiferova A.A., Buzulukov Yu.P., Demin V.A., Kashkarov P.K., Kovalchuk M.V., Petritskaya E.N. Extremely low level of Ag nanoparticle excretion from mice brain in in vivo experiments // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2015. V. 98. P. 1–6.

23. Бузулуков Ю.П., Гмошинский И.В., Распопов Р.В., Демин В.Ф., Соловьев В.Ю., Кузьмин П.Г., Шафеев Г.А., Хотимченко С.А. Изучение абсорбции и биораспределения наночастиц некоторых неорганических веществ, вводимых в желудочно-кишечный тракт крыс, с использованием метода радиоактивных индикаторов // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2012. Т. 57. № 3. С. 5–13.

24. Kreyling W.G., Wenk A., Semmler-Behnke M. Quantitative biokinetik-analyse radioaktiv markierter inhalierter titandioxidnanopartikel in einem rattenmodell // Umwelt & Gesundheit. 2010. P. 1–6.

25. Sagawa Y., Futakuchi M., Xu J., Fukamachi K., Sakai Y., Ikarashi Y., Nishimura T., Suzui M., Tsuda H., Morita A. Lack of promoting eff ect of titanium dioxide particles on chemicallyinduced skin carcinogenesis in rats and mice // J. Toxicol. Sci. 2012. V. 37. № 2. P. 317–328.

26. Бессуднова Е.В. Синтез и исследование наноразмерных частиц диоксида титана для применения в катализе и нанобиотехнологиях: дис. … канд. хим. наук. Новосибирск. 2014. 145 с.

27. Keller A.A., Wang H., Zhou D., Lenihan H.L. Stability and aggregation of metal oxide nanoparticles in natural aqueous matrices // Environmental Sci. & Technol. 2010. V. 44. № 6. P. 1962–1968.

28. Пугачевский М.А. Морфологические и фазовые изменения аблированных частиц TiO2 при термическом отжиге // Письма в ЖТФ. 2012. Т. 38. Вып. 7. С. 56–64.

29. Bai Y., Mora-Sero I., De Angelis F., Bisquert J. Titanium dioxide nanomaterials for photovoltaic applications // Chem. Rev. 2014. V. 114. № 19. P. 10095–10131.

30. Hsiugn C.E., Lien H.L., Galliano A.E., Yeh C.S., Shih Y.H. Effects of water chemistry on the destabilization and sedimentation of commercial TiO2 nanoparticles: role of double-layer compression and charge neutralization // Chemosphere. 2016. V.151. P. 145–152.

31. Демин В.Ф., Анциферова А.А., Бузулуков Ю.П., Демин В.А., Соловьев В.Ю. Ядерно- физический метод детектирования химических элементов в биологических и других образцахна основе активации заряженными частицами // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2015. Т. 60. № 2. C. 60–66.

32. Тутельян В.А., Гмошинский И.В., Хотимченко С.А, Гаппаров М.М., Василевская Л.С., Мазо В.К., Бессонов В.В., Передеряев О.И., Арианова Е.А., Тананова О.Н., Шумакова А.А., Распопов Р.В., Шипелин В.А., Демин В.Ф., Шмелев В.М., Бузулуков Ю.П., Альбицкая Е.С., Захарченко И.Е, Симирский Ю.Н., Трусов В.В., Голосная А.А., Демин В.А., Воронцов А.С., Смагина Н.А., Христофорова А.А., Татарников Д.И. Порядок и методы определения органотропности и токсикокинетических параметров искусственных наноматериалов в тестах на лабораторных животных // Методические рекомендации МР 1.2.0048–11. Москва. 2011. 33 с.

33. Распопов Р.В., Верников В.М., Шумакова А.А., Сенцова Т.Б., Трушина Э.Н., Мустафина О.К., Гмошинский И.В., Хотимченко С.А., Тутельян В.А., Аксенов И.В., Кравченко Л.В., Авреньева Л.И., Гусева Г.В., Лашнева Н.В., Бессонов В.В., Иванова Г.Н., Селифанов А.В. Токсиколого-гигиеническая характеристика наночастиц диоксида титана, вводимых в виде дисперсии в желудочно-кишечный тракт крыс Сообщение 1. Интегральные, биохимические и гематологические показатели, степень всасывания макромолекул в тонкой кишке, повреждение ДНК // Вопросы питания. 2010. Т. 79. № 4. С. 21–31.

34. Bettini S., Boutet-Robinet E., Cartier Ch., Comera Ch., Gaultier E., Dupuy J., Naud N., Tache S., Grysan P., Reguer S., Th eiriet N., Refregiers M., Th iaudiere D., Cravedi J.-P., Carriere M., Audinot J.-N., Pierre F.H., Guzylak-Piriou L., Houdeau E. Food-grade TiO2 impairs intestinal and systemic immune homeostasis, initiates preneoplastic lesions and promotes aberrant crypt development in the rat colon // Scientifi c Rep. 2017. V. 7. № 40373. P. 1 (13 p.).


Просмотров: 43


ISSN 1992-7223 (Print)