Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

НАНОЧАСТИЦЫ, КАК АКТУАЛЬНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

Ткаченко Т.В. 1 Безрядина А.С. 1
1 ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет»
В настоящее время наноматериалы находят широкое применение во множестве сфер нашей жизни. С их помощью создаются костные имплантанты и протезы, они применяются как специфические переносчики лекарственных препаратов, а так же доказано что, бактериолитические и бактериостатические свойства некоторых металлов значительно усиливаются с уменьшением размера. К сожалению, далеко не все свойства данных веществ в достаточной степени изучены. Согласно данным, некоторые наноразмерные металлы, а так же их соединения, обладают ярко выраженным токсическим эффектом, что выдвигает вопрос изучения их свойств на передний план. В данной статье приведен обзор некоторых направлений использования наноразмерных металлов в медицине, микробиологии и промышленных производствах, рассматриваются их основные физические и химические характеристики, а так же принципы действия на клетку некоторых наночастиц.
наночастицы
применение наночастиц
свойства наночастиц
1. Андрусишина И.Н. Структура, свойства и токсичность наночастиц оксидов серебра и меди / И.Н. Андрушина, И.А. Голуб, Г.Г. Дидикин // Biotechnologia Acta. – 2011. – № 6. – С. 218 – 220.
2. Байтукалов Т.А. Физико-химические особенности ранозаживляющих свойств наночастиц железа и магния в составе различных полимеров : автореф. дис. ... канд. хим. наук. / Т. А. Байтукалов. – Москва, 2006. – 20 с.
3. Богословская О.А. Влияние наночастиц меди и железа на рост микробных клеток / О.А. Богословская [и др.] // Научно-практическая конференция «Новая технологическая платформа биомедицинских исследований (биология, здравоохранение, фармация)». – Ростов-на-Дону, 2006. – С. 72-73.
4. Букина Ю.А. Антибактериальные свойства и механизм бактерицидного действия наночастиц и ионов серебра / Ю.А. Букина, Е.А. Сергеева // Вестник Казанского технологического университета. – 2012. – № 14. – С. 170 – 172.
6. Голохваст К.С. Экотоксикология нано- и микрочастиц минералов // К.С.
7. Голохваст, А.М. Паничев, И.М. Мишаков // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2011. – № 1. – С. 51 – 59.
8. Голохваст К.С. К вопросу о токсичности техногенных наночастиц как возможного нового абиотического фактора среды / К.С. Голохваст, Е.М. Черепанова, М.П. Андрейко // Вологдинские чтения.– 2010. – № 78. – С. 1256 – 1259.
9. Гульченко С.И. Перспективы создания антибактериальных препаратов на основе наночастиц меди / С.И Гульченко, А.А. Гусев, О.В. Захарова // Вестник ТГУ. – 2014. – № 5. – С. 1397 – 1399.
10. Фатхутдинова, Л.М. Токсичность искусственных наночастиц / Т.О Халиуллин, Р.Р.Залялов // Казанский медицинский журнал. – 2009. – № 4. – С. 578 – 584.

В атмосфере, гидросфере, горных породах нашей планеты, а так же в космосе постоянно присутствуют мельчайшие частицы металлов. Их воздействия на организм не однозначны и зависят от множества характеристик – концентрации, размера, поверхности и физико-химических свойств наночастиц [5].

Наночастицы – это частицы минералов, размер которых доходит до 1 мкм. Они, как правило, характеризуются уникальными свойствами, связанными с высоким отношением их поверхности к объему, что говорит о большой эффективности их действия [2]. На сегодняшний день контакт организмов и наночастиц заметно усиливается, так как они все чаще используются в самых разных направлениях промышленности [6]. Наибольшее применение нашли диоксид титана, наносеребро и наномедь [8].

Наночастицы серебра и меди применяются как эффективные противогрибковые, антимикробные и дезонфицирующие препараты. Наноразмерное серебро может использоваться в ничтожно малых концентрациях без потери антимикробных свойств и с минимальным токсическим воздействием на организм [5]. Наночастицы серебра используются как биоцидная добавка – в виде модификатора, предназначенной для создания и производства разнообразных материалов, покрытий и других видов продукции с биоцидными свойствами. Исследования, проведенные учеными, показывают, что чувствительность патогенных и не патогенных микроорганизмов к воздействию ионов серебра неравноценна. Наибольшей чувствительностью обладает именно патогенные микроорганизмы, что говорит об избирательном действии наночастиц серебра.

Механизм действия наносеребра на микробную клетку заключается в том, что его ионы поглощаются клеточной оболочкой. Клетка продолжает быть жизнеспособной, но при этом нарушается ее деление [4].

Наночастицы меди, как и наносеребро обладают ярко выраженным бактериостатическим и бактериолитическим действием. Обладая более низкой токсичностью, чем наносеребро, а также меньшей экологической опасностью, они часто применяются вместо наночастиц благородных металлов. При вводе наномеди в организм происходит стимуляция механизма регуляции микроэлентного состава и активность антиокидантных ферментов.

Учеными проводились исследования, показывающие значительное бактерицидное действие ионов меди на широкий спектр микроорганизмов, включая патогенных бактерий. Цитотоксичность наномеди обусловлена, как размером частиц, высоким значением удельной поверхности и тесным взаимодействием с микробной мембраной, так и образованием выщелоченных медно-пептидных комплексов благодаря которым в несколько раз повышается производство активных форм кислорода [7].

Благодаря своим оптическим и электрическим свойствам наночастицы диоксида титана применяются в производстве красок, как покрытие сварочных электродов, в фармацевтике. Наночастицы диоксида титана в концентрациях от 5 до 40 мг/мл приводит к повышению образования активных форм кислорода, индукции генов, связанных с окисдативным стрессом и воспалением [8].

Основные механизмы токсичности наночастиц сопряжены с их способностью соединяться и взаимодействовать с важнейшими биополимерами, такими как белки, жиры, углеводы. Токсические вещества могут вызвать денатурацию белков, что приводит к нарушению ферментативной и транспортной их фукций [5].

Наночастицы используются для создания искусственных костных имплантов, оказывают стимулирующее воздействие на иммунную систему, стабилизирует обмен веществ в живом организме и обезвреживает более сотни опасных бактерий, вирусов и грибов [1].

Около сорока минеральных видов наночастиц применяются как пищевые добавки, применяются в медицине. В качестве косметических препаратов широкое применение нашли минералы с антисептическими свойствами – сульфаты, галогениды, минералы мышьяка, минералы адсорбенты – цеолиты, каолин, монтмориллонит, глинистые минералы, минералы с особыми механическими свойствами – тальк, графит, кальцит, волокнистые минералы.

Также одной из перспективных областей применения нанотехнологий является медицина. В ней выделяют три основных направления.

Первое – диагностика заболеваний на ранней стадии, в перспективе – на уровне единичных клеток. Примером может служить диагностика с помощью магнитных наночастиц. Второе направление – это адресная доставка лекарств, а в более отдалённой перспективе – и генов, к поражённым клеткам. Это намного повышает возможности лечения онкологических и некоторых других заболеваний. Третьим направлением является регенеративная медицина. Её цель – мобилизация собственных возможностей организма на борьбу с такими заболеваниями, как диабет, остеоартрит, поражения сердечной мышцы и центральной нервной системы [2].

Ряд минералов применяется в стоматологии в качестве герметиков дентинных канальцев. Созданы дистанционно управляемые капсулы, заполненные лекарством, в оболочку которых введены наночастицы магнетита и золота [6].

Разумеется, применение нанотехнологий должно быть с самого начала поставлено под строгий контроль. Ведь помимо недопустимого вреда здоровью человека и окружающей среде следует учитывать возможную негативную реакцию общества. Главным фактором риска применения нанотехнологий в медицине является недостаток информации о взаимодействии конкретных наночастиц с человеческим организмом [3].

Наночастицам с каждым годом находят все больше сфер применения. Поэтому одним из их важнейших направлений остается исследование их бактерицидных и токсических действий. Наночастицы металлов попадают в среду в ходе ее загрязнения промышленными отходами, используются в производстве красок, находятся в продуктах текстильной промышленности, все это может оказывать непредсказуемое действие на организм.

При рассмотрении данной темы, внимания требует не только токсичность какой-либо конкретной наночастицы, но и степень воздействия ее соединений, а так же их влияние в зависимости от концентрации вещества в среде и способности вступать в реакции с другими соединениями. В наших исследованиях будет рассмотрено влияние наночастиц металлов на некоторые тест-объекты. Оценка их общей жизнедеятельности, а так же качественного и количественного состава кишечной микрофлоры, которые находятся в зависимости от использованного наноразмерного металла и его концентрации, помогут установить степень оказываемого токсического действия на тест-организм.


Библиографическая ссылка

Ткаченко Т.В., Безрядина А.С. НАНОЧАСТИЦЫ, КАК АКТУАЛЬНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ // Международный студенческий научный вестник. – 2017. – № 4-5.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=17461 (дата обращения: 18.07.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252