Изучение тканевого распределения фуллеренов в эксперименте и их токсиколого-гигиеническая характеристика

• Автор: Шипелин, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 14.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : 18 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
1 ВВЕДЕНИЕ

1.1 Актуальность темы

1.2 Научная новизна работы

1.3 Практическая значимость

1.4 Апробация работы

1.5 Публикации

1.6 Личный вклад соискателя

1.7 Объём и структура диссертации

2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1 Физико-химические свойства фуллеренов

2.2 Характеристика токсичности и биологического действия фуллеренов в экспериментах in VITROM INSILICO
2.3 Характеристика токсичности и биологического действия фуллеренов in vivo
2.4 Изучение биораспределения и метаболизма фуллеренов в экспериментах in vivo
2.5 Краткое заключение
3 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
3.1 Животные, состав экспериментальных рационов
3.2 Характеристика используемых материалов и реактивов
3.2.1 Фуллерен Сбо и фуллеренол Сбо(ОН)24
3.2.2 Прочие материалы а реактивы
3.3 Список использованного оборудования
3.4 Схемы экспериментальных моделей использованные в биологических экспериментах
3.4.1 Токсикологический эксперимент с фулпереном Сво продолжительностью 28 дней
3.4.2 Токсикологический эксперимент с фуллереном Сбо продолжительностью 92 дня
3.4.3 Токсикологический эксперимент с фуллеренолом Сбо(ОН)і4 продолжительностью 28 дней
3.4.4 Методика острого эксперимента по введению дисперсии фуллерена Свое изолированную петлю тонкой кишки крысы
3.4.5 Исследование стабильности фуллерена Сбо в биологических субстратах с использованием модельных систем in vitro
3.5 Методы отбора субстратов и пробоподготовки биологических образцов используемые в подострых токсикологических экспериментах
3.6 Биохимические и гематологические методы исследования
3.7 Метод определения проницаемости кишечной стенки для антигенного белка ОБА
3.8 Метод изучения биораспределения фуллерена Сбо по органам и тканям животных с использованием ВЭЖХ
3.9 Метод определения содержания селена в биологических образцах
3.10 Метод лазерной конфокальной флуоресцентной микроскопии
3.11 Методы статистической обработки экспериментальных данных
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Характеристика размера частиц фуллерена Сбо и фу ллеренол а Сбо(ОН)24
4.2 ТОКСИКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НЕМОДИФИЦИРОВАННОГО ФУЛЛЕРЕНА СбО В ЭКСПЕРИМЕНТЕ продолжительностью 28 ДНЕЙ
4.2.1 Влияние фуллерена С во на интегральные показатели и массу внутренних органов
4.2.2 Влияние фуллерена Сво на содержание гемоглобина цельной крови и небелковых тиолов печени
4.2.3 Влияние фуллерена Сво на проницаемость кишечного барьера для ОБА
4.3 ТОКСИКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МОДИФИЦИРОВАННОГО ФУЛЛЕРЕНА Сбо В ЭКСПЕРИМЕНТЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬЮ 92 ДНЯ
4.3.1 Влияние фуллерена Сбо на интегральные показатели и на массу внутренних органов80
4.3.2 Влияние фуллерена Сбо на содержание гемоглобина цельной крови и небелковых тиолов печени
4.3.3 Влияние фуллерена Сьо на проницаемость кишки для ОБА
4.3.4 Влияние фуллерена СбО на содержание селена в организме крыс
4.3.5 Изучение биомаркеров токсического действия фуллерена СбО методом конфокальной флуоресцентной микроскопии
4.4 Изучение биораспределения фуллерена Сбо по органам и тканям в
ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТАХ
4.5 ТОКСИКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФУЛЛЕРЕНОЛА Сбо(ОН)24 В ЭКСПЕРИМЕНТЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬЮ 28 ДНЕЙ
4.5.1 Влияние фуллеренола Сбо(ОН)м на интегральные показатели и на массу внутренних органов
4.5.2 Влияние фуллеренола Сво(ОН)24 на содержание гемоглобина цельной крови и небелковых тиолов печени
4.5.3 Влияние фуллеренола Сбо(ОН)24 на пронт/аемость кишечного барьера для ОВА
4.6 ЭКСПЕРИМЕНТ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ СТАБИЛЬНОСТИ ФУЛЛЕРЕНА СбО В БИОЛОГИЧЕСКИХ СУБСТРАТАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДЕЛЬНЫХ СИСТЕМ IN VITRO
5 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
6 ВЫВОДЫ
7 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
8 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 ВВЕДЕНИЕ
1.1 Актуальность темы
Развитие нанотехнологий способствует появлению новых ультравысокодисперсных форм веществ (наноматериалов), многие свойства которых, в том числе действие на живые системы, отличает их от соединений в виде сплошных фаз или дисперсий с частицами макроскопических размеров. Поскольку человек не сталкивался с подавляющим большинством продуктов современной нанотехнологии в ходе своей предшествующей биологической эволюции, их влияние на здоровье человека может быть непредсказуемым, в том числе, возможны проявления острой и хронической токсичности [13]. В этой связи, характеристика потенциального риска полученных искусственным путём наночастиц и наноматериалов для здоровья человека и состояния окружающей среды обитания является обязательной [13; 21]. Важность оценки потенциальных рисков наноматериалов для здоровья человека отмечается в приказе Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека № 340 от 30.11.2007 г. Систематические исследования безопасности
нанотехнологий и продуктов наноиндустрии были проведены за последние годы в Российской Федерации в рамках Федеральной целевой программы «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008-2011 годы» и программы РАМН «Нанотехнологии и наноматериалы в медицине» [14]. За рубежом, безопасности нанотехнологий и наноматериалов уделяется большое внимание в рамках исследований, проводимых под эгидой Европейской комиссии, US FDA, OECD, ФАО-ВОЗ, ILSI и других правительственных и международных органов [61].
Среди разнообразных видов продукции наноиндустрии особое место занимают фуллерены, представляющие собой новую аллотропическую форму углерода [19]. Молекулы фуллеренов образованы строго определённым (обычно 60 или 70) числом атомов углерода, соединённых в замкнутый симметричный каркас с формой, близкой к сферической. После открытия фуллеренов в 1985

время антиоксидантные свойства изучаются преимущественно для дериватизированных фуллеренов, растворимость которых в воде позволяет вводить их в значимых количествах в биологические объекты. Так, сообщается о наличии антиоксидантных свойств у аддукта фуллерена Сбо с ß-аланином [70] и цистеином [69].
Что же касается антиоксидантных свойств водорастворимого фуллеронола Сбо(ОН)24 [159], то они были изучены при воздействии данного соединения на организм крыс, причём установлено также выраженное радиопротекторное действие в отношении внешнего рентгеновского облучения, что было подтверждено гистологическими и гематологическими данными. Согласно [98] фуллеренол предотвращает развитие вызванного ионами Fe(II) перекисного окисления липидов в мозге крыс. Перекисное окисление в мозге крыс, вызванное действием перекиси водорода или перекиси кумола, могло быть блокировано фуллеренолом [160]. Для модифицированного разветвленными боковыми алифатическими цепями, несущими 18 карбоксильных остатков производного фуллерена (дендрофуллерен, ДФ1), показано выраженное радиопротекторное действие в отношении личинок зебрафиш [34], что согласуется с результатами исследования [158], где также была изучена способность ДФ-1 защищать чувствительные к облучению клетки от эффектов высоких доз гамма излучения. Были подтверждены данные об отсутствии токсичности в клетках при использовании ДФ-1, притом, что ДФ-1 защищал лимфоциты человека и кишечные крипты клеток крыс от радиационно-индуцированной гибели клеток.
Авторы большинства исследований сходятся во мнении о том, что перевод фуллеренов в гидрофильные, водорастворимые формы, например, путём их гидроксилирования, значительно снижает их токсичность. Так, в исследовании in vivo на крысах, получавших интратрахеальные инстилляции фуллерена и фуллеренолов в сопоставимых дозах от 0,2 до 3,0 мг/кг [143] установлено, что перевод фуллеренов в высокорастворимые производные снижает их токсичность в 7 и более раз. По данным [19] LD50 для фуллеренола при внутрибрюшинном введении мышам составила 1,2 г/кг массы тела, что сравнимо с величиной для