Учёные Института биофизики Сибирского отделения Российской академии наук и Сибирского федерального университета изучили биологическую активность углеродных наноструктур искусственного и естественного происхождения, сообщает пресс-служба СФУ. Это исследование поможет детальнее понять свойства этих удивительных материалов, что, в свою очередь, необходимо для начала широкого использования наноструктур в науке и технике. Работа будет опубликована в Journal of Soils and Sediments, в данный момент статья доступна по ссылке. Исследование получило развитие в новой работе, посвящённой антиоксидантным свойствам фуллеренолов.

Учёные давно и подробно изучают свойства углеродных наноструктур, но до сих пор остаётся большое количество вопросов, которые необходимо решить, прежде чем широкое использование наноматериалов станет возможным. В настоящем исследовании учёные сравнивали токсическое и антиоксидантное действие водорастворимых углеродных наноструктур естественного и искусственного происхождения, а именно гуминовых веществ и фуллеренола (С60Оy(OH)x, где х+у=20-22) — представителя группы производных фуллерена C-60.

Фуллеренолы (Ф) — полигидроксилированные производные фуллеренов, перспективные в современных медицинских, биологических и химических технологиях. Эти соединения могут быть использованы в качестве компонента композиционных биоматериалов, антибактериальных, противогрибковых и противовирусных средств. В настоящее время накоплены данные как о биологической активности, так и о токсичности этих соединений.

Важнейшая особенность биологически активных веществ — их вовлечённость во всю сложную систему сопряжённых процессов в организмах. В настоящее время их тестирование проводится с использованием не только много- и одноклеточных организмов, но и систем оценки эффективности элементарных физико-химических процессов, в частности миграции электрона. Для оценки токсичности и антиоксидантных свойств ГВ и Ф в данной работе был использован ферментативный биолюминесцентный биотест. Содержание активных форм кислорода в растворах оценивали люминольным хемилюминесцентным методом.

ГВ и Ф продемонстрировали токсические и антиоксидантные свойства, однако количественные характеристики их воздействия были разными. Учёные выявили, что более высокой токсичностью обладают ГВ (наноструктуры естественного происхождения), детоксицирующие концентрации Ф (наноструктуры искусственного происхождения) оказались ниже. Было показано, что антиоксидантная способность ГВ растёт во времени. Предварительная 50-минутная инкубация в растворах окислителя была предложена как оптимальная для процедуры детоксикации. Антиоксидантный эффект Ф, напротив, не зависел от времени. Различия в токсических эффектах и антиоксидантной активности учёные объяснили структурой соединений. Подвижность фрагментов гуминовых макромолекул определяет их диффузионные ограничения (в процессах связывания компонентов ферментативной системы в растворе), которые приводят к более высокой токсичности и зависимости их антиоксидантной способности от времени. Таким образом, ГВ можно назвать «мягкими» природными детоксикантами: эффективность детоксикации гуминовыми веществами растёт во времени, но не превышает 50 %.

В статье демонстрируется высокий потенциал люминесцентного ферментативного биотеста для изучения биологической активности наноструктур естественного и искусственного происхождения. «В настоящее время разрабатываются физико-химические, биохимические и клеточные основы для биолюминесцентных биотестов, направленных на оценку антиоксидантной активности биологически активных соединений. Продемонстрирован высокий потенциал биолюминесцентной ферментативной системы для изучения биологической активности ультраразбавленных растворов. Высокая скорость анализа, чувствительность, воспроизводимость, возможность приборной регистрации и количественной оценки токсичности обеспечивают более высокую надёжность биологических измерений», — прокомментировала результаты Екатерина Ковель, соавтор статьи, аспирант ИБФ СО РАН.

В своей новой работе учёные исследовали биологическую активность ряда фуллеренолов с разным количеством гидроксильных ОН-групп, а именно их токсичность и антиоксидантную активность. Более низкая токсичность и более высокая антиоксидантная активность были продемонстрированы для фуллеренолов с меньшим числом кислородсодержащих заместителей. Различия в свойствах фуллеренолов связаны с их способностью изменять баланс активных форм кислорода в водных растворах. Токсическое действие перспективного металл-фуллеренола с атомом гадолиния (гадолиний включён во внутрь углеродного каркаса фуллеренола) объясняли большим количеством гидроксильных групп. Результаты исследования позволят прогнозировать свойства водорастворимых производных фуллеренов, что чрезвычайно важно для создания новых фармацевтических препаратов на их основе.

 

Источник: ScientificRussia

Оставить комментарий

Пожалуйста, авторизуйтесь чтобы добавить комментарий.
  Подписаться  
Уведомление о