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: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=17461 (дата обращения: 20.04.2024).