Нанокарбон: фармакологічні та токсикологічні властивості

У статті наведено перелік деяких різновидів алотропних модифікацій вуглецю, проаналізовано їх характеристики і властивості. Узагальнено відомості про раціональне використання нанокарбонових структур у науці й техніці. Викладено історію їх відкриття і перспективні шляхи подальшого розвитку. Особлив...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2015
Автори:	Чекман, І.С., Горчакова, Н.О., Раслін, К.Б.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2015
Назва видання:	Вісник НАН України
Теми:	Статті та огляди
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/87207
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Нанокарбон: фармакологічні та токсикологічні властивості / І.С. Чекман. Н.О. Горчакова, К.Б. Раслін // Вісник Національної академії наук України. — 2015. — № 7. — С. 41-52. — Бібліогр.: 55 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-87207
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-872072015-10-15T03:02:08Z Нанокарбон: фармакологічні та токсикологічні властивості Чекман, І.С. Горчакова, Н.О. Раслін, К.Б. Статті та огляди У статті наведено перелік деяких різновидів алотропних модифікацій вуглецю, проаналізовано їх характеристики і властивості. Узагальнено відомості про раціональне використання нанокарбонових структур у науці й техніці. Викладено історію їх відкриття і перспективні шляхи подальшого розвитку. Особливу увагу приділено біомедичному застосуванню нанокарбонових сполук та обґрунтовано необхідність евалюації їх токсичного впливу на живі системи. В статье приведен перечень некоторых разновидностей аллотропных модификаций углерода, проанализированы их характеристики и свойства. Обобщены сведения о рациональном использовании нанокарбоновых структур в науке и технике. Особое внимание уделяется биомедицинскому применению нанокарбоновых соединений. Изложена история их открытия и перспективные пути дальнейшего развития, обоснована необходимость эвалюации их токсического воздействия на живые системы. This article lists some of the allotropes of carbon, presents their descriptions and analyzes their properties. The data about the rational use of nanocarbon in scientific and technical applications is summarized. Special attention is paid to the aspects of biomedical use of the nanocarbon compounds. The history of their discovery and the ways of further development are also presented. The article also touches upon the issue of the necessity of the evaluation of the nanocarbon compounds toxicity for living systems. 2015 Article Нанокарбон: фармакологічні та токсикологічні властивості / І.С. Чекман. Н.О. Горчакова, К.Б. Раслін // Вісник Національної академії наук України. — 2015. — № 7. — С. 41-52. — Бібліогр.: 55 назв. — укр. 0372-6436 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/87207 539.2 uk Вісник НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Статті та огляди Статті та огляди
spellingShingle	Статті та огляди Статті та огляди Чекман, І.С. Горчакова, Н.О. Раслін, К.Б. Нанокарбон: фармакологічні та токсикологічні властивості Вісник НАН України
description	У статті наведено перелік деяких різновидів алотропних модифікацій вуглецю, проаналізовано їх характеристики і властивості. Узагальнено відомості про раціональне використання нанокарбонових структур у науці й техніці. Викладено історію їх відкриття і перспективні шляхи подальшого розвитку. Особливу увагу приділено біомедичному застосуванню нанокарбонових сполук та обґрунтовано необхідність евалюації їх токсичного впливу на живі системи.
format	Article
author	Чекман, І.С. Горчакова, Н.О. Раслін, К.Б.
author_facet	Чекман, І.С. Горчакова, Н.О. Раслін, К.Б.
author_sort	Чекман, І.С.
title	Нанокарбон: фармакологічні та токсикологічні властивості
title_short	Нанокарбон: фармакологічні та токсикологічні властивості
title_full	Нанокарбон: фармакологічні та токсикологічні властивості
title_fullStr	Нанокарбон: фармакологічні та токсикологічні властивості
title_full_unstemmed	Нанокарбон: фармакологічні та токсикологічні властивості
title_sort	нанокарбон: фармакологічні та токсикологічні властивості
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2015
topic_facet	Статті та огляди
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/87207
citation_txt	Нанокарбон: фармакологічні та токсикологічні властивості / І.С. Чекман. Н.О. Горчакова, К.Б. Раслін // Вісник Національної академії наук України. — 2015. — № 7. — С. 41-52. — Бібліогр.: 55 назв. — укр.
series	Вісник НАН України
work_keys_str_mv	AT čekmanís nanokarbonfarmakologíčnítatoksikologíčnívlastivostí AT gorčakovano nanokarbonfarmakologíčnítatoksikologíčnívlastivostí AT raslínkb nanokarbonfarmakologíčnítatoksikologíčnívlastivostí
first_indexed	2025-07-06T14:47:52Z
last_indexed	2025-07-06T14:47:52Z
_version_	1836909355663884288
fulltext	ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 7 41 ЧЕКМАН Іван Сергійович — член-кореспондент НАН України та НАМН України, доктор медичних наук, професор, завідувач кафедри фармакології Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця ГОРЧАКОВА Надія Олександрівна — доктор медичних наук, професор кафедри фармакології Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця РАСЛІН Костянтин Борисович — студент фармацевтичного факультету Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця УДК 539.2 НАНОКАРБОН: ФАРМАКОЛОГІЧНІ ТА ТОКСИКОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ У статті наведено перелік деяких різновидів алотропних модифікацій вуг- лецю, проаналізовано їх характеристики і властивості. Узагальнено відо- мості про раціональне використання нанокарбонових структур у науці й техніці. Викладено історію їх відкриття і перспективні шляхи подальшого розвитку. Особливу увагу приділено біомедичному застосуванню нанокар- бонових сполук та обґрунтовано необхідність евалюації їх токсичного впливу на живі системи. Ключові слова: нанокарбон, графен, фулерени, карбонові нанотрубки, на- нокомпозити карбону з металами, токсичність нанокарбонових сполук. Вступ Наприкінці ХХ ст. у світі розпочалося інтенсивне вивчення структур органічного й неорганічного походження, розмір яких хоча б в одному вимірі менший за 100 нм. Об’єктами дослі- джень учених стали наноструктурні матеріали, нанокластери, нанокристали, нанотрубки, наносистеми, нанокомпозити, на- нопористі матеріали, нанопорошки, наносуспензії, наноемуль- сії, нанометали. Сьогодні майже в усіх країнах світу проводять теоретичні та практичні дослідження в галузі нанонауки, роз- робляють нові нанотехнології, впроваджують їх у різні сфери діяльності людини. Зацікавленість учених у вивченні нанома- теріалів зумовлена тим, що зменшення розмірів системи спри- чинює зміни механічних, фізичних, хімічних, біологічних, фар- макологічних властивостей наноматеріалів [1, 2]. На кафедрі фармакології Національного медичного уні- верситету ім. О.О. Богомольця спільно з інститутами НАН України, НАМН України, а також кафедрами медичних вузів проводяться дослідження з вивчення фармакологічних і ток- сикологічних властивостей нанорозмірних матеріалів органіч- ного й неорганічного походження [3—5]. У плані продовження досліджень з нанофармакології та наномедицини доцільним є вивчення властивостей нанокарбону. doi: 10.15407/visn2015.07.041 42 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 7 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Тривалий час карбон (вуглець) був відомий як основний хімічний компонент різних біо- логічних, хімічних та фізичних систем. Його сполуки становлять основу всіх живих орга- нізмів. Карбон утворює ковалентні зв’язки, його атоми в одній і тій самій сполуці можуть виконувати роль і акцептора, і донора електро- нів. З біохімічної точки зору важливо те, що хімічні зв’язки, які утворює карбон, достатньо міцні і разом з тим здатні легко розриватися під час біохімічних реакцій. Карбон входить до складу всіх тканин і клітин живих організмів у вигляді біологічно важливих сполук: білків, вітамінів, гормонів, ферментів тощо [5, 6]. Серед досягнень у виявленні властивостей сполук вуглецю одним із найвизначніших було відкриття нанорозмірних карбонових струк- тур, таких як графен, фулерени, вуглецеві на- нотрубки та інші споріднені матеріали. Завдя- ки впровадженню трансмісійної електронної мікроскопії з високою роздільною здатністю виникла можливість вивчати ці структури з високою точністю [7]. Графен Графен — одна з алотропних модифікацій кар- бону, одноатомний шар атомів вуглецю з гек- сагональною будовою. Графен, отриманий у 2004 р. Андрієм Геймом та Костянтином Ново- сьоловим, схожий за своєю будовою на окре- мий атомний шар у структурі графіту — атоми вуглецю утворюють плоску структуру з міжа- томною відстанню 0,142 нм. Без опори графен має тенденцію згортатися, але може бути стій- ким на підкладці. Однак графен вдалося отри- мати і без підкладки, у вільному підвішеному стані, розтягнутий на опорах [8]. Графенові плівки вирощують на поверхні карбіду кремнію. При взаємодії графітопо- дібних вуглецевих шарів з твердими підтри- муючими основами одержують структури типу карбон—метал. На відміну від структур графен—SiC, продукція яких не викликає жод- них проблем, синтез структур карбон—метал пов’язаний з певними труднощами внаслідок того, що вуглець легко розчиняється в рідких металах, утворюючи тверді сплави або в разі більших концентрацій — карбіди металів [9]. Графен, як винятково тонкий двовимірний матеріал, має велику рухливість носіїв, високу електро- і теплопровідність, що в комбінації з гнучкістю й прозорістю забезпечує величез- ний потенціал для прикладного використання [2, 10]. Синтезовано також мультиграфен, який налічує до 10—20 шарів графену, завтовшки менш як 10 нм. Мультиграфен має всі якості графену, крім лінійної дисперсії, а також до- даткові можливості для його функціоналізації, що розширює спектр його застосування [11, 12]. Фторграфен є хімічно і термічно стабіль- ним діелектриком (R ~1012 Ом/с) з відносно широкою забороненою зоною (~3 еВ) [8, 13]. Завдяки своїм унікальним властивостям графен приваблює науковців усього світу, але в біомедицині його використовують порівняно рідко. Цей матеріал можна застосовувати для цільової доставки ліків, генів у терапії онкоза- хворювань, у виробництві біосенсорів. Однією з переваг графену є низька реакційна здатність по відношенню до органічних молекул, що від- криває перспективу його використання там, де потрібна висока біосумісність (наприклад, в імплантатах) [14]. Одним із недавніх проривів у галузі фарма- кологічних досліджень, спрямованих на опти- мізацію терапії раку, стало використання но- вітніх систем доставки ліків, а також застосу- вання моноклональних антитіл і олігонуклео- тидів. Функціоналізований нанорозмірний графен використовують для внутрішньоклі- тинної in vitro доставки протипухлинних хіміо- терапевтичних засобів. Встановлено, що нано- графен з біосумісним поліетиленгліколевим (ПЕГ) покриттям захоплюється пухлинами і тому може використовуватися для ефективної фототермічної візуалізації пухлин передміху- рової залози у мишей [8]. Розроблено також біосенсори на основі графену для виявлення різних біомолекул, задіяних у багатьох біоме- ханізмах [12]. Крім того, графен, оксид графену (GO) і від- новлений оксид графену (rGO) завдяки своїм унікальним характеристикам є перспективни- ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 7 43 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ ми матеріалами для застосування в наноелек- троніці, сенсорах, нонокомпозитах, енерго- ощад них технологіях тощо [2, 15]. Графен можна використовувати для вироб- ництва бронежилетів, бронещитів та іншого за- хисного спорядження. Раніше механічні влас- тивості графену вивчали в статичних умовах, однак команда дослідників під керівництвом професора Джей-Хванг Лі з Массачусетського університету (США) вирішила розглянути по- ведінку цього матеріалу в динамічних умовах. Вони опублікували дослідження, в якому на специфічному балістичному тесті було про- демонстровано високу ударостійкість графену. Вчені використовували лазерний імпульс, за допомогою якого розігрівали золоті нитки, ато- ми з яких, подібно кулям, зі швидкістю близь- ко 1000 м/с спрямовувалися на матеріал з ба- гатошарового (до 100 листів) графену товщи- ною від 10 до 100 нм. Дослідники виявили, що графенові листи розсіювали кінетичну енергію атомів золота. Деформації в графені мали ви- гляд конуса, від якого радіально розходилися тріщини в напрямах, що приблизно відпові- дали кристалографічним напрямкам. Фахівці з’ясували, що питома енергія, необхідна для проникнення всередину багатошарового гра- фену, в 10 разів вища, ніж для макроскопічних сталевих листів за швидкості 600 м/с. Інакше кажучи, графен приблизно в 10 разів міцніший за сталь і вдвічі міцніший за кевлар [6]. Нанонаука — відносно молода галузь, і оскільки вплив наноматеріалів на організм ссавців до кінця ще не встановлено, зростає стурбованість з приводу того, що наночастин- ки можуть мати негативну дію, потрапляючи в організм людини, і створювати проблеми для навколишнього середовища. Повна перевірка нового матеріалу чи лікарського препарату по- требує багато часу, від винаходу до застосуван- ня в практичній діяльності може минути 20— 30 років [16]. Серед науковців не вщухають дебати щодо токсичності наносполук карбону взагалі і графену зокрема. Дослідники з Індії довели, що при смаженні м’яса на відкритому вогні (шашлики, барбекю) утворюється оксид графену та інші вуглецеві наноматеріали. Вче- ні припустили, що, оскільки людство ще з ча- сів оволодіння вогнем споживає з їжею ці на- номатеріали, вони безпечні для людей [17]. Як зазначає Сабіясахі Саркар (Sabyasachi Sarkar) з індійського Інституту інженерії і технології Західного Бенгалу, наноматеріали на осно- ві вуглецю споживаються людиною протягом усього часу розвитку цивілізації, тому можна вважати, що ці матеріали витримали перевірку часом [18]. Оксид графену може утворюватися і в процесі коксування рослинного матеріалу. Попіл рослин є компонентом багатьох рецеп- тів народної медицини, наприклад кропової води, за допомогою якої лікують розлади трав- лення у дітей, а також активованого вугілля, сфери застосування якого добре відомі. Сабія- сахі Саркар з колегами підтвердили наявність оксиду графену в кроповій воді [17]. Проте наведену аргументацію аж ніяк не можна трак- тувати так, що всі вуглецеві наносистеми не є токсичними, і моніторинг вмісту наночасти- нок у навколишньому середовищі, безумовно, необхідний. Фулерени Іншим різновидом вуглецю є фулерени — за- мкнені багатогранні молекули чистого карбону, що мають п’яти- і шестикутні грані. Відкриття молекули фулерену С60 (бакмінстерфулере- ну, бакіболу), яка нагадує футбольний м’яч (футболен), певною мірою було випадковим, але стало своєрідним «золотим ключиком» у новий чарівний світ нанометрових структур з чистого вуглецю [3]. Ці дивовижні структури назвали на честь американського архітектора, математика, картографа, філософа і поета Рі- чарда Бакмінстера Фуллера, який свого часу дійшов надзвичайно цікавого і важливого ви- сновку: природа за мільйони років еволюції розробила економний принцип векторної сис- теми побудови біологічних структур, що за- безпечує оптимальне, ефективне і найдоціль- ніше співвідношення у конструюванні атомів, молекул, клітин, органів, мікро- та макро- організмів, а отже, і міцність, силу, стійкість, можливість взаємодії з іншими об’єктами, по- 44 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 7 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ стійне функціонування величезної кількості не лише органічних, а й неорганічних струк- тур. Р.Б. Фуллер запропонував впровадити у будівельні технології векторну геометрію, яку назвав енергетично-синергетичною (energetic- synergetic geometry) [4, 19]. Система міжатомних зв’язків у фулеренах і графені дуже схожа, тому їх розглядають як сферичну форму останнього. Найменшим за розміром у цій групі сполук є С20, найбіль- шими — C1500, С2160 та ін. [7, 19]. Геометрія і стабільність фулеренів здебільшого визнача- ються правилом ізольованих п’ятикутників, за яким у стабільних фулеренах п’ятикутники оточені п’ятьма шестикутниками і як резуль- тат — ізольовані один від одного. Тільки фуле- рен С60 та члени групи не менші за С70 можуть задовольнити це правило. Для різних ізомерів однієї молекули, які не відповідають цьому правилу, відносна стабільність обернено про- порційна кількості суміжних п’ятикутників, тобто ізомер з найменшою кількістю суміжних п’ятикутників має найсприятливіший енерге- тичний стан [20, 21]. Фулерени є діелектри- ками і діамагнетиками. У різних умовах такі структури набувають властивостей напівпро- відника, феромагнетика, магнетика тощо [3]. Учені з Китаю та США спрогнозували існу- вання стабільної фулереноподібної сполуки, що складається з 40 атомів бору [22]. Геоме- тричні елементи, які формують об’ємну струк- туру такої молекули, — це трикутники, шести- кутники і семикутники. До свого відкриття на- уковці прийшли, розглядаючи графеноподобні модифікації сполук бору. Їм вдалося отримати дві стійкі форми: одну, майже плоску, схожу на графен, а іншу — кулясту і порожнисту всере- дині, що нагадує будовою молекулу фулерену. Раніше вже було отримано фулереноподібні структури з кремнію та урану з додаванням атомів металів для забезпечення стійкості кон- струкції молекули. У таблиці Менделєєва бор є близьким до вуглецю хімічним елементом — їхні атомні числа відрізняються на одиницю. Учені вважають, що структури бору здатні найповніше відтворити основні властивості фулерену [4, 22]. Взагалі молекула фулере- ну — це алотропна модифікація карбону, але на сьогодні ще немає спільної думки про те, чи можна називати фулеренами тільки сполуки вуглецю. Автори [22] вважають, що отримані ними фулереноподібні структури бору, зва- жаючи на хімічні властивості цього елемента, здатні взаємодіяти з воднем, і не виключають можливість використання нового матеріалу як конструктивного елемента електричних лан- цюгів. Фулерени мають біологічну активність, ви- являючи, зокрема, антиоксидантні властивос- ті, їх вважають перспективними потенційними носіями лікарських засобів. Фулерени мало- токсичні, мають усередині молекули порож- нину, в яку можна поміщати лікарські засоби, радіоактивні частинки, маленькі сенсори тощо [23]. Властивість фулеренів пригнічувати ВІЛ-1 протеази та ВІЛ-оборотні транскрипта- зи зумовлює використання цих наночастинок для лікування ВІЛ/СНІДу, в тому числі і в разі хронічно інфікованих клітин. При засто- суванні композиту С60 з полівінілпіролідоном у хворих на грип виявлено інгібування реплі- кації вірусу [24]. Антиоксидантні властивості фулеренів застосовують у терапії нейродегене- ративних захворювань — хвороб Альцгейме- ра, Паркінсона, аміотрофічного латерального склерозу, оскільки вони можуть захоплювати електрони активних форм кисню, тим самим інактивуючи їх. Це зменшує оксидантний стрес, перекисне окиснення ліпідів та деструк- цію мембрани нейронів [23]. За результатами проведеного дослідження з токсичності фулеренів міжнародна група під керівництвом професора Паризького універ- ситету Фаті Муси (Fathi Moussa) припустила, що токсичний ефект молекул фулеренів вини- кає в полярних органічних розчинниках [25]. У цій роботі фулерени були модифіковані в та- кий спосіб, щоб вони могли розчинятися у воді без використання полярних органічних роз- чинників. Спочатку вчені дослідили поведін- ку отриманих «карбоксильованих» молекул С60 на лабораторних тваринах. Експеримент показав, що хоча фулерени і накопичували- ся в печінці, вони не спричиняли токсичного ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 7 45 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ ефекту, як це було в попередніх дослідженнях. Натхнені цими результатами, дослідники вирі- шили перевірити гіпотезу про те, що фулерени є антиоксидантами, які захищають печінку від хімічного впливу. У новому експерименті ми- шей спочатку піддавали впливу молекул С60, а потім — чотирихлористого вуглецю, який, як відомо, руйнує гепатоцити. Як і очікувало- ся, тварини, що зазнали впливу фулеренів, не мали ушкоджень печінки від ССl4, на відміну від контрольної групи тварин. Однак макси- мальний захисний ефект проявлявся зовсім не тоді, коли кількість С60 в печінці була найбіль- шою. На думку вчених, можливим пояснен- ням такої невідповідності є те, що фулерени здатні «злипатися» в печінці, що впливає на їх протиокисні властивості. Проте інші дослід- ники запропонували альтернативну гіпотезу, засновану на огляді наукової літератури. На їхню думку, справа не в антиоксидантній дії фулеренів, а в тому, що вони руйнують у пе- чінці клітини Купфера (Kupffer cells), які, як вважається, відповідають за токсичний ефект ССl4. Отже, незважаючи на оптимістичні за- яви про те, що результати, отримані командою Фаті Муси [25], поставили остаточну крапку в дискусії про токсичність фулеренів, необхідні подальші дослідження, які мають довести, що молекула С60 не ушкоджує клітини Купфера, оскільки ці клітини відіграють важливу роль у боротьбі з інфекціями [26]. Вуглецеві нанотрубки До різновидів нанокарбону належать вуглеце- ві нанотрубки. Історія їх відкриття пов’язана з роботами японського дослідника Суміо Іджи- ма (Sumio Iijima), який вивчав осад, що утво- рюється на катоді при розпиленні графіту в електричній дузі. Його увагу привернула не- звичайна структура цього осаду, який склада- ється з мікроскопічних ниток і волокон. Вимі- рювання, виконані за допомогою електронного мікроскопа, показали, що діаметр таких ниток не перевищує кількох нанометрів, а їх довжи- на коливається від одного до кількох мікронів. Розрізавши тонку трубочку по поздовжній осі, вчені виявили, що вона складається з одного або декількох шарів, кожен з яких є гексаго- нальною сіткою графіту [4, 5]. Отже, нанотрубки — це протяжні структури, що складаються зі скручених гексагональних сіток з атомами вуглецю у вузлах. На сьогодні найпоширенішим способом їх отримання є ме- тод термічного розпилення графітових елек- тродів у плазмі дугового розряду. Синтез здій- снюють у камері, заповненій гелієм, під тиском близько 500 мм рт. ст. При горінні плазми від- бувається інтенсивне термічне випаровування анода, при цьому на торцевій поверхні катода утворюється осад, у якому формуються нано- трубки вуглецю. Найбільша їх кількість утво- рюється за мінімального току плазми густи- ною близько 100 А/см2. Отримані нанотрубки мають довжину порядку 40 мкм [5]. Ідеальна нанотрубка — це циліндр, отрима- ний при скручуванні плоскої гексагональної сітки графіту без швів [27]. Є дві основні фор- ми вуглецевих нанотрубок — одностінні (одно- шарові), циліндрична стінка яких формується за типом графітового шару з одинарною сіткою атомів карбону, та багатостінні (багатошарові), що складаються з кількох одностінних нано- трубок, вставлених одна в одну. Багатошарові нанотрубки можуть мати структуру типу ро- сійської матрьошки, шестигранної призми та сувою. Особливості будови нанотрубок поєд- нують структурні елементи фулеренів і графі- ту [28]. Нанотрубки не розчиняються у воді. На- справді, гідрофобність є одним із головних їхніх недоліків [29]. Для його подолання на- нотрубки намагаються різними способами перевести з гідрофобних у гідрофільні струк- тури, наприклад хімічним, електрохімічним, термальним методом та окисненням [30]. Щоб можна було скористатися біомедичним потен- ціалом нанотрубок, їх поверхню функціона- лізують або покривають амфіфільними моле- кулами, такими як поліетиленгліколь (ПЕГ), фосфоліпіди, полімери [31]. Спектр практичного застосування нанотру- бок у біомедицині та біотехнологіях охоплює їх використання як каналів для біосенсорів, сис- 46 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 7 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ тем для доставки ліків, оболонок для ензимів і ДНК-трансфекторів [14]. Оскільки нанотруб- ки мають внутрішню та зовнішню поверхні, є можливість розміщувати всередині цих нано- структур, скажімо, лікарські засоби, а їх від- криті кінці можуть бути воротами для входу та виходу цих препаратів, що зумовлює їх по- тенційне використання для цільової доставки препаратів до вогнища патологічного процесу. Завдяки своїй полімерній і катіонній природі розчинні функціоналізовані нанотрубки мо- жуть проходити через клітину, не змінюючи її форму та структуру [32, 33]. Цільова доставка ліків поліпшує терапевтичну ефективність і зменшує системну токсичність. Фактично, про нанотрубки можна говорити як про системи доставки ліків нового покоління завдяки їх водорозчинності, високостабільній дисперсії, відсутній або дуже незначній алергогенності, значній переносній здатності [34]. Розширен- ня використання нанотрубок зумовлює збіль- шення виробництва устаткування для клітин- ної і тканинної інженерії, сенсорів для спосте- рігання та перевірки здоров’я людини [27]. Нанотрубки значно краще проводять елек- тричний струм, ніж алюміній, мідь, сталь. Електропровідність цих структур є ключовим параметром, від величини якого залежить ви- користання його в різних сферах діяльності людини. Для нанотрубок характерні також емісійні властивості — здатність інтенсив- но випромінювати електрони в холодному стані, тобто без затрат додаткової теплової енергії [35]. Властивості цих структур добре переносити електрони і проводити електрич- ний струм роблять їх невід’ємною складовою майбутньої наноелектроніки. Крім того, на- нотрубки вже почали використовувати для пошиття надлегкого і надміцного одягу, мі- ніатюризації електроніки, конструювання оптичних пристроїв, створення датчиків для різних приладів [27]. Наноструктуровані композити Молекулярні наноструктури карбону (нано- трубки, графен, фулерени) мають унікальні оптичні та електричні властивості, які можуть бути модифіковані введенням атомів металів [35]. Далеко не останнє місце в практиці посі- дають наноструктуровані композити на основі наночастинок металів, вміщених в інертну обо- лонку (матрицю). Отримання нанорозмірних металів, їх оксидів і гідроксидів у різних орга- нічних і неорганічних матрицях, дослідження їх фізико-хімічних властивостей є актуальним завданням сучасного матеріалознавства. За- вдяки сукупності унікальних каталітичних, магнітних та електронних характеристик на- ноструктуровані композити перевершують індивідуальні порошки металів та їх сполук. Це пов’язано з синергетичним ефектом між активною речовиною і субстратом, що підси- лює функціональні властивості речовини. Ви- користання носія дозволяє також уникнути високої (сильної) агломерації та контролює зростання фази активної речовини [3, с. 187]. Композити на основі перехідних металів, їх оксидів або гідроксидів широко застосовують як каталізатори [5], у пристроях для запису і зберігання інформації [3], як електроди для су- перконденсаторів [10]. Основною проблемою в цій галузі є пошук технологічно простішого, дешевшого та екологічно чистішого способу отримання наноструктурованих композитів з високими експлуатаційними характеристика- ми. Для досягнення цієї мети як субстрат ви- користовують різні вуглецеві матеріали (на- нотрубки, нановолокна, графен, аморфний вуглець тощо). Властивості отриманих компо- зитів багато в чому залежать від властивостей використовуваної матриці, тому вкрай важли- во вивчати механізми утворення фази активної речовини на різних за морфологією і складом носіях [36]. Є багато різних методик синтезу нанокарбо- нінкапсульованих наночастинок: дуговий роз- ряд карбонової плазми, високотемпературний відпал сумішей карбону та металевих порош- ків, піроліз органометалічних сполук, процес каталітичної карбонізації [29], піроліз, інду- кований лазером [37], і нарешті високотемпе- ратурний синтез (combustion synthesis) [38], який на сьогодні вважається найперспектив- ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 7 47 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ нішим методом. У сучасних публікаціях ствер- джується, що саме цей швидкий, ефективний і легковідтворюваний спосіб здатен забезпе- чити необхідні обсяги масового виробництва. Потенційно ця методика дозволяє отримувати продукти майже без домішок, оскільки всі по- бічні продукти є високореакційними іонними сполуками, і їх легко можна видалити протрав- люванням у кислотах з подальшим промиван- ням дистильованою водою. А хімічна чистота особливо важлива у медицині. Нанокомпозити утворюють матеріали но- вого типу, які поєднують фізичні властивості металів з хімічною стійкістю карбону [9]. На- ночастинки металів, поміщені в інертні матри- ці, широко використовують як магнітні матері- али, зокрема в медицині, наприклад як засоби лікування раку чи магнітні біомаркери [4]. Матеріали з магнітними наночастинками, інкапсульованими в структури нанокарбону, спричинили новий виток розвитку нанотехно- логій. Те, що починалося виключно як сфера дослідження нанокарбонових сполук, перерос- ло у більш витончений дизайн — комбінацію металу й карбону. Зараз у науковій літературі широко обговорюється використання нано- композитів типу карбон+метал у медичних ці- лях. Змінюючи розміри, форму, склад і будову наночастинок, можна в певних межах керувати магнітними характеристиками композитів. Розроблення магнітокерованих фармацев- тичних препаратів потребує вирішення низки завдань, пов’язаних із синтезом ефективних нанорозмірних носіїв (графіту, нанотрубок тощо), модифікуванням їхньої поверхні, іммо- білізацією лікарських препаратів, капсулюван- ням і т.ін., а також із теоретичним оцінюван- ням умов транспорту і розрахунку параметрів носіїв з метою їх оптимізації. Так, при модифі- куванні поверхні носіїв біосумісними поліме- рами, в основі яких лежить карбон, необхідно оптимізувати функції полімерної складової. Полімерні молекули можуть відігравати роль утримувача терапевтичного або діагностично- го препарату і визначати важливі характерис- тики ліків: розчинність, біодоступність, про- лонгованість дії завдяки повільній десорбції лікарських препаратів з полімерної матриці, термін зберігання та ін. Способи закріплення фармакологічно активних речовин на поверхні полімеру також можуть бути різними, що ви- значається призначенням ліків і клінічною па- тологією, в умовах якої їх застосовують [39]. Зараз великий інтерес викликають такі на- прями використання магнітних наночасти- нок, інкасульованих у карбон, як контраст у магнітно-резонансній томографії (МРТ) [39] та адресне ініціювання контрольованого те- плового ефекту (гіпертермії) з метою впливу на уражену ділянку організму, наприклад зло- якісну пухлину [40]. Ідея полягає у введенні в потрібну ділянку магнітних наночастинок з певною коерцитивною силою і подальшим впливом змінного магнітного поля певної час- тоти, що спричинює їх розігрів, який або зни- щує шкідливі клітини, або, за меншого ступе- ня нагрівання, посилює ефективність хіміо- чи радіотерапії і зменшує шкоду для організму від традиційних методів лікування. Саме інкапсу- ляція наночастинок у нанокарбон відкриває широкі можливості в цьому аспекті [41]. Іншим напрямом застосування магнітних наночастинок є адресна доставка ліків і генів [42]. Завдання з реалізації цільової доставки і депонування лікарських препаратів у кліти- нах та органах-мішенях за допомогою медико- біологічних магніточутливих нанокомпозитів (нанороботів) полягає у створенні у відпо- відному місці організму необхідної для тера- певтичного ефекту концентрації лікарського препарату та пролонгації його дії. Способом розв’язання цієї проблеми може бути магніто- керована адресна доставка, і тому останніми роками вивченню можливості використання магнітних носіїв як засобів транспорту лікар- ських препаратів приділяється значна увага. Передусім це пов’язано з очікуваним істотним розширенням сфер застосування хіміотерапії, зокрема завдяки зведенню до мінімуму неба- жаних токсикоалергічних ефектів. Оскільки магнітокерована терапія здійснюється в лока- лізованій ділянці організму, загальна доза пре- парату при цьому може бути мінімальною, а зовнішнє статичне магнітне поле, впливаючи 48 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 7 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ на рух частинок, може запобігати вимиванню носіїв з органу-мішені. Однак цей метод поки що не набув широкого застосування через труднощі, що виникають при його практичній реалізації [43]. Експерименти на мишах з вико- ристанням наночастинок оксиду заліза діаме- тром ~20 нм, вкритих полімерною карбоновою оболонкою, показали їх хорошу біосумісність, а результати модельних експериментів, близь- ких до умов людського організму, свідчать, що такі носії здатні до 3 днів підтримувати пода- чу лікарських засобів у ділянки ушкодженого спинного мозку [44]. Одним із цікавих напрямів застосування магнітокерованих нанокомпозитів є розро- блення адсорбентів для очистки крові від ві- русів, онкоклітин, при імуноаналізі, сепара- ції клітин. Магнітні нанокомпозити в парі із селективними абсорбентами (силікагелями, оксидами алюмінію, цеолітами) здатні забез- печити сепарацію біологічних об’єктів (вірусів, бактерій тощо) або речовин, що забруднюють навколишнє середовище [28]. Застосовуючи відповідну попередню підготовку поверхні маг- нітних носіїв з метою збільшення їх сорбційної місткості (наприклад, модифікуванням SiO2), можна збирати продукти клітинного розкладу і виводити їх з організму за допомогою магніт- ного поля. Порівняно з традиційними адсор- бентами ці матеріали мають такі переваги, як швидке осадження в магнітному полі частинок нанокомпозитів з іммобілізованим на поверхні адсорбатом, а також можливість спрямовано- го транспорту лікарського препарату в задане місце живого організму [3]. Карбонова інкапсуляція надає наночастин- кам металів стабільності, стійкості та робить їх значно безпечнішими у застосуванні. Металеві наночастинки зберігають свої унікальні влас- тивості протягом дуже тривалого часу, навіть у надзвичайно жорстких умовах, за високих тем- ператур. У поєднанні малих розмірів і можли- вості контролю за допомогою магнітного поля відкривається перспектива застосування цих нанокомпозитів у магнітних пристроях для збереження даних, ксерографії, в електроніці, магнітно-резонансній томографії, каталізі. Не останню роль, як уже зазначалося, ці сполу- ки відіграють у наномедицині для транспорту протипухлинних лікарських засобів, при про- веденні найскладніших хірургічних операцій з використанням мікроскопічної техніки [9]. Однак реалізація медичного потенціалу на- нокарбонових структур стикається з цілою низкою ще не вирішених питань, які пов’язані насамперед з проблемами біосумісності та ева- люації їх токсичності перед введенням у біоло- гічні субстрати [34]. Завдання нанотоксикології У XXI ст. контакт людини з наночастинками стає дедалі помітнішим [45], а нестача знань щодо безпеки і токсичності наноматеріалів може коштувати людству надзвичайно дорого. Показано, що наночастинки не розпізнаються захисними системами організму, що призво- дить до їх накопичення в рослинах і організ- мах тварин, а отже, збільшується потенційна можливість їх надходження в організм люди- ни, при цьому негативний вплив може мати і відстрочений характер [46]. Перш ніж впрова- джувати наночастинки в практику, необхідно прораховувати всі можливі ризики. Ці завдан- ня має вирішувати новий напрям у токсиколо- гії — нанотоксикологія. Важливим, але й досі відкритим питанням є оцінка ступеня мутагенності нанотрубок. Так, у ряді публікацій зазначається, що «... без сумнівів, наночастинки взаємодіють з ДНК і таким чином втручаються в генетичні про- цеси організму» [47]. При біотестуванні вугле- цевого наноматеріалу «Таун» (багатошарові нанотрубки) з використанням бактерій і гідро- біонтів з’ясувалося, що за прийнятою в екоток- сикології шкалою матеріал можна віднести до 3—4 класу небезпеки [48]. Проте інше джерело стверджує, що матеріал належить до помірно небезпечних речовин, але все ж підкреслюєть- ся, що прямий контакт з нанотрубками може призвести до пошкодження клітинних мемб- ран і викликати загибель бактерій E. coli [49]. У токсикологічному плані найбільш імовір- ними і найчастішими шляхами потрапляння ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 7 49 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ наночастинок в організм людини є інгаляцій- ний і через шлунково-кишковий тракт [50]. Наприклад, автори дослідження [51] наводять цікаві висновки щодо впливу наночастинок на організм при інгаляційному способі над- ходження. Так, після інгаляції вуглецеві нано- частинки в крові піддослідних тварин визна- чалися вже через 1 хв, спричиняючи агрегацію тромбоцитів, стимулюючи судинний тромбоз у коронарних артеріях. Крім того, одностінні вуглецеві нанотрубки здатні викликати збіль- шення атеросклеротичних бляшок у великих судинах. Результати досліджень указують та- кож на високий рівень затримки наночастинок у легенях і можливість їх проникнення через аерогематичний бар’єр [52], хоча інші автори описують, що в крові добровольців, які вди- хали наноаерозоль протягом 6 год, вуглецеві нанотрубки не виявлено [53]. Деякі автори висловлюють гіпотезу про етіологію хвороби Крона і неспецифічного виразкового коліту, зокрема пов’язуючи її з потраплянням карбо- нових наночастинок у кишечник людини [50]. Отже, на сьогодні є багато наукових праць, які підтверджують, що нанокарбонові сполуки можна використовувати як системи доставки ліків, антигенів, генів у клітини без найменших слідів цитотоксичності [27, 54]. Однак питан- ня про їх потенційну токсичність залишається недостатньо вивченим. Результати досліджень in vitro та in vivo, які ми маємо сьогодні, не є переконливими через суперечливість даних [55]. Основні труднощі пов’язані з різноманіт- тям поверхневих і фізіологічних властивостей вуглецевих нанооб’єктів, їх розмірів, великою кількістю приєднуваних лігандів, біоакумуля- цією наночастинок після доставки в клітини, а також з можливими реакціями гіперчутливос- ті. Ризики для здоров’я можуть бути зумовлені також наявністю металевих компонентів або каталізаторів, які використовували при син- тезі нанокарбонових сполук [34]. Насправді, вільне залізо чи нікель, так само як і перехідні комплекси з металами, є каталізаторами віль- норадикальних реакцій, що є небезпечним для живих систем [20, 54]. Однак, спираючись на велику кількість да- них, можна стверджувати, що новітні типи структурних нанорозмірних матеріалів за- вдяки своїм унікальним властивостям від- кривають нові горизонти для застосування їх у різних галузях промисловості, в медицині та інших сферах людської діяльності [27]. Висновки Сьогодні в усіх країнах світу проводяться ін- тенсивні дослідження зі створення нових магнітних супрамолекулярних композитів і карбонових наноструктурних матеріалів з ієрар хічною архітектурою, різноманітним ди- зайном поверхні. Комплекс поліфункціональ- них властивостей таких матеріалів зумовлює перспективність їх практичного застосування в мікроелектроніці, сенсорних системах, ката- лізі, біології, медицині та фармакології. Віт- чизняні й зарубіжні вчені активно вивчають фізико-хімічні, біологічні, біохімічні, фарма- кологічні, токсикологічні механізми дії нано- розмірних структур, що сприяє синтезу нових нанопрепаратів для профілактики, діагнос- тики і лікування різних захворювань, а також розробленню сучасних економічно вигідних та екологічно безпечних технологій одержання наноструктур. Особливої уваги потребують дослідження з усебічного вивчення токсичності наномате- ріалів. У різних галузях науки перед ученими стоїть важливе наукове і соціальне завдання — ґрунтовне вивчення можливого токсичного впливу наноструктур на живі клітини і довкіл- ля, а також розроблення ефективних методів зменшення їх негативної дії та заходів щодо безпеки використання наноматеріалів. 50 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 7 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ REFERENCES 1. Chekman I.S., Ulberg Z.R., Malanchuk V.O. Nanoscience, Nanobiology, Nanopharmacy. Kyiv, Poligraf+, 2012 (in Ukrainian). [Чекман І.С., Ульберг З.Р., Маланчук В.О. Нанонаука, нанобіологія, нанофармація. К.: Поліграф плюс, 2012]. 2. Nebogatikova N.A., Antonova I.V., Prinz V.Ya., Volodin V.A., Zatsepin D.A., Kurmaev E.Z., Zhidkov I.S., Cholakh S.O. Nanotechnologies in Russia. 2014. 9(1—2): 51—59. [Небогатикова Н.А., Антонова И.В., Принц В.Я. и др. Функционализация пленок графена и мультиграфена в водном растворе плавиковой кислоты. Российские нанотехнологии. 2014. Т. 9, № 1—2. С. 42—48]. 3. Shpak A.P., Chekhun V.F. (eds.). Nanomaterials and Nanocomposites in Medicine, Biology, Ecology. Kyiv: Naukova dumka, 2011 (in Russian). [Наноматериалы и нанокомпозиты в медицине, биологии, экологии (под ред. А.П. Шпака, В.Ф. Чехуна). К.: Наук. думка, 2011]. 4. Chekman I.S., Malanchuk V.O, Rybachuk A.V. Basic Nanomedicine. Kyiv: Logos, 2011 (in Ukrainian). [Чекман І.С., Маланчук В.О., Рибачук А.В. Основи наномедицини. К.: Логос, 2011]. 5. Chesnokov V.V., Buyanov R.A. Membrany. 2005. 4: 75—79 (in Russian). [Чесноков В.В., Буянов Р.А. Особенности механизма образования углеродных нанонитей с различной кристаллографической структурой из углеводородов на катализаторах, содержащих металлы подгруппы железа. Мембраны. 2005. № 4. С. 75—79]. 6. Lee J.H., Loya P.E., Lou J., Thomas E.L. Dynamic mechanical behavior of multilayer graphene via supersonic projec- tile penetration. Science. 2014. 346(6213): 1092—96. 7. Novoselov K.S., Falko V.I., Colombo L., Gellert P.R., Schwab M.G., Kim K. A roadmap for graphene. Nature. 2012. 490(192): 192—200. 8. Nair R.R., Ren W., Jalil R., Riaz I., Kravets V.G., Britnell L., Blake P., Schedin F., Mayorov A.S., Yuan S., Katsnel- son M.I., Cheng H.M., Strupinski W., Bulusheva L.G., Okotrub A.V., Grigorieva I.V., Grigorenko A.N., Novosel- ov K.S., Geim A.K. Fluorographene: A two-dimensional counterpart of teflon. Small. 2010. 6(24): 2877—84. 9. Bendjemil B., Lankar A., Messadi D., Vrel D. Pharmacological molecule based on nanocarbon container encapsulated ferromagnet by combustion synthesis for cancer therapy. Univ. J. Chem. 2014. 2(3): 30—39. 10. Chen S., Zhu J.W., Wang X. One-step synthesis of graphene-cobalt hydroxide nanocomposites and their electro- chemical properties. J. Phys. Chem. C. 2010. 114: 11829—34. 11. Antonova I.V., Mutilin S.V., Seleznev V.A., Soots R.A., Volodin V.A., Prinz V.Y. Extremely high response of electro- statically exfoliated few layer graphene to ammonia adsorption. Nanotechnology. 2011. 22(28): 285502. 12. Baby T.T., Aravind S.S.J., Arockiadoss T., Rakhi R.B., Ramaprabhu S. Metal decorated graphene nanosheets as im- mobilization matrix for amperometric glucose biosensor. Sens. Actuators B. 2010. 145: 71—77. 13. Cheng S.-H., Zou K., Okino F., Gutierrez H.R., Gupta A., Shen N., Eklund P.C., Sofo J.O., Zhu J. Reversible fluorina- tion of graphene: evidence of a two-dimensional wide bandgap semiconductor. J. Phys. Rev. B. 2010. 81: 205435. 14. Tyagi M.G., Albert A.P., Tyagi V., Hema R. Graphene nanomaterials and applications in bio-medical sciences. World J. Pharm. Pharm. Sci. 2013. 3(1): 339—45. 15. Li D., Muller M.B., Gilje S., Kaner R.B., Wallace G.G. Processable aqueous dispersions of graphene nanosheets. Nat. Nanotechnol. 2008. 3: 101—105. 16. Chng E.L.K., Pumera M. Toxicity of graphene related materials and transition metal dichalcogenides. RSC Advances. 2015. 5(4): 3074—80. 17. Saxena M., Sarkar S. Involuntary graphene intake with food and medicine. The Royal Society of Chemistry. 2014. 4: 30162—67. 18. Saxena M., Maitya S., Sarkar S. Carbon nanoparticles in ‘biochar’ boost wheat (Triticum aestivum) plant growth. RSC Advances. 2014. 4(75): 39948—54. 19. Chekman I.S. Nanopharmacology. Kyiv: Zadruga, 2011 (in Ukrainian). [Чекман І.С. Нанофармакологія. К.: Задруга, 2011]. 20. Donaldson К., Aitken R., Tran L. Carbon nanotubes: a review of their properties in relation to pulmonary toxicology and workplace safety. Toxicol. Sci. 2006. 92(1): 5—22. 21. Guldi D.М., Prato M. Excited-state properties of C60 fullerene derivatives. Acc. Chem. Res. 2000. 33(10): 695—703. 22. Zhai H.J., Zhao Y.F., Li W.L., Chen Q., Bai H., Hu H.-S., Piazza Z.A., Tian W.-J., Lu H.-G., Wu Y.-B., Mu Y.-W., Wei G.-F., Liu Z.-P., Li J., Li S.-D., Wang L.-S. Observation of an all-boron fullerene. Nature Chemistry. 2014. 6: 727—31. 23. Satoh М., Takayanagi I. Pharmacological studies on fullerene [C60], a novel carbon allotrope and its derivatives. J. Pharmacol. Sci. 2006. 100(5): 513—18. ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 7 51 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ 24. Nakamura F., Isobe H. Functionalized fullerenes in water. The first 10 years of their chemistry, biology, and nanosci- ence. Acc. Chem. Res. 2003. 3(11): 807—15. 25. Gharbi N., Pressac M., Hadchouel M., Szwarc H., Wilson S.R., Moussa F. [60] Fullerene is a powerful antioxidant in vivo with no acute or subacute toxicity. Nano Lett. 2005. 5(12): 2578—85. 26. Manzetti S., Behzadi H., Andersen O., van der Spoe D. Fullerenes toxicity and electronic properties. Environ. Chem. Lett. 2013. 11: 105—18. 27. Simate G.S., Yah C.S. The use of carbon nanotubes in medical applications — is it a success story? Occup. Med. Health. 2014. 2(1): 146—47. 28. Lacerda L., Bianco A., Prato M. Carbon nanotubes as nanomedicines: from toxicology to pharmacology. Adv. Drug Deliv. Rev. 2006. 58(14): 1460—70. 29. Bendjemil B. Electronic and optical properties of the express purified SWCNTs produced by HiPCO process. Int. J. Nanoelectr. Mater. Sci. 2009. 2: 173—82. 30. Banerjee S., Khan M.G., Wong S.S. Rational chemical strategies for carbon nanotube functionalization. Chem. Eur. J. 2003. 9(9): 1898—908. 31. Kam N.W., Liu Z., Dai H. Functionalization of carbon nanotubes via cleavable disulfide bonds for efficient intracel- lular delivery of siRNA and potent gene silencing. J. Am. Chem. Soc. 2005. 127: 12492—93. 32. Hillebrenner H., Buyukserin F., Stewart J.D., Martin C.R. Template synthesized nanotubes for biomedical delivery applications. Nanomedicine. 2006. 1(1): 39—50. 33. Jain К.K. Nanomedicine: application of nanobiotechnology in medical practice. Med. Princ. Pract. 2008. 17(2): 89—101. 34. Pastorin G., Kostarelos K., Prato M., Bianco A. Functionalized carbon nanotubes: towards the delivery of therapeutic molecules. J. Biomed. Nanotechnol. 2005. 1: 1—10. 35. Charlier J.C., Blasé X., Roche S. Electronic and transport properties of nanotubes. Rev. Modern Phys. 2007. 79(2): 677—732. 36. Qiang Y., Antony J., Sharma A., Nutting J., Sikes D., Meyer D. Iron/iron oxide core-shell nanoclusters for biomedical applications. J. Nanoparticle Res. 2006. 8: 489—96. 37. Dąbrowska A., Huczko A., Soszyński M., Bendjemil B., Micciulla F., Sacco I., Coderoni L., Bellucci S. Ultra-fast ef- ficient synthesis of one-dimensional nanostructures. Phys. Status Solidi B. 2011. 248(11): 2704—07. 38. Wen W., Wu J. Nanomaterials via solution combustion synthesis: a step nearer to controllability. RSC Advances. 2014. 4(101): 58090—100. 39. Chekhun V., Gorobets S., Gorobets O., Demyanenko I. Magnetic nanostructures in neoplasm cells. Herald of the National Academy of Sciences of Ukraine. 2011. 11: 13—20 (in Ukrainian). [Чехун В., Горобець С., Горобець О., Дем’яненко І. Магнітні наноструктури в пухлинних клітинах. Вісн. НАН України. 2011. № 11. C. 13—20]. 40. Chen S., Li Y., Guo C., Wang J., Ma J., Liang X., Yang L.R,. Liu H.Z. Temperature-Responsive Magnetite / PEO— PPO—PEO block copolymer nanoparticles for controlled drug targeting delivery. Langmuir. 2007. 23: 12669—76. 41. Shin T.H., Choi Y., Kim S., Cheon J. Recent advances in magnetic nanoparticles-based multi-modal imaging. Chem. Soc. Rev. 2015. 10: 315—56. 42. Madani S.Y., Naderi N., Dissanayake O., Tan A., Seifalian A.M. A new era of cancer treatment: carbon nanotubes as drug delivery tools. Int. J. Nanomedicine. 2011. 6: 2963—79. 43. Al Faraj A., Shaik A.P., Shaik A.S. Magnetic single-walled carbon nanotubes as efficient drug delivery nanocarriers in breast cancer murine model: noninvasive monitoring using diffusion-weighted magnetic resonance imaging as sensi- tive imaging biomarker. Int. J. Nanomedicine. 2015. 10: 157—68. 44. Drake P., Cho H.J., Shih P.S. Gd-doped iron-oxide nanoparticles for tumor therapy via magnetic field hyperthermia. J. Mater. Chem. 2007. 17: 4914—18. 45. Abaeva L.F., Shumskiy V.I., Petritskaya E.N. Almanakh klinicheskoy meditsiny (Medical Almanac). 2010. 22: 10 (in Russian). [Абаева Л.Ф., Шумский В.И., Петрицкая Е.Н. и др. Наночастицы и нанотехнологии в медицине сегодня и завтра. Альманах клинической медицины. 2010. № 22. С. 10—16]. 46. Latyshevskaya N.I., Strekalova A.S. Vestnik Volgogradskogo Universiteta. Ser. 3. 2011. 3(1): 224 (in Russian). [Латышевская Н.И., Стрекалова А.С. Экологические проблемы развития нанотехнологий. Вестн. Волгоград. гос. ун-та. Серия 3. 2011. Т. 3, № 1. С. 224—30]. 47. Karkishchenko N.N. Biomeditsina (Biomedicine). 2009. 1(1): 5 (in Russian). [Каркищенко Н.Н. Нанобезопасность: новые подходы к оценке рисков и токсичности наноматериалов. Биомедицина. 2009. Т. 1, № 1. С. 5—27]. 52 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 7 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ 48. Rybalkin S.P., Mikhina L.V., Onatskiy N.M. Prikladnaya toksikologiya. 2013. 4(1): 32 (in Russian). [Рыбалкин С.П., Михина Л.В., Онацкий Н.М. и др. Изучение токсичности наноструктурированного углерода в форме одностенных углеродных нанотрубок и укороченных одностенных углеродных нанотрубок при ингаляционном пути поступления крысам. Прикладная токсикология. 2013. Т. 4, № 1. С. 32—39]. 49. Gusev A.A., Rodayev V.V., Vasyukova I.A. Vestnik Tambovskogo Universiteta. 2013. 18(1): 299 (in Russian). [Гусев А.А., Родаев В.В., Васюкова И.А. и др. Исследование содержания аэрозольных наночастиц в воздухе рабочей зоны нанотехнологического производства и оценка воздействия наноматериала на бактерии на примере углеродного наноматериала «ТАУНИТ». Вестн. Тамбовского ун-та. 2013. Т. 18, № 1. С. 299—303]. 50. Ziganshin A.U., Ziganshina L.E. Kazanskiy meditsinskiy zhurnal. 2008. 89(1): 1 (in Russian). [Зиганшин А.У., Зиганшина Л.Е. Наночастицы: фармакологические надежды и токсикологические проблемы. Казанский мед. журн. 2008. Т. 89, № 1. С. 1—7]. 51. Fatkhutdinova L.M., Zalyalov R.R., Oslopov V.N. Kazanskiy meditsinskiy zhurnal. 2009. 90(4): 578 (in Russian). [Фатхутдинова Л.М., Залялов Р.Р., Ослопов В.Н. Токсичность искусственных наночастиц. Казанский мед. журн. 2009. Т. 90, № 4. С. 578—84]. 52. Velichkovskiy B.T. Bull. VSNC SO RAMN. 2009. 4: 72 (in Russian). [Величковский Б.Т. Об экспресс-методе прогнозирования возможного патологического влияния наночастиц на организм. Бюл. ВСНЦ СО РАМН. 2009. № 4. С. 72—76]. 53. Khaliullin T.O., Kisin Ye.R., Zalyalov R.R. Toksikologicheskiy vestnik. 2013. 4: 17 (in Russian). [Халиуллин Т.О., Кисин Е.Р., Залялов Р.Р. и др. Биологические эффекты многослойных углеродных нанотрубок при легочной экспозиции in vivo. Токсикологич. вестн. 2013. № 4. С. 17—21]. 54. Galano A. Carbon nanotubes: promising agents against free radicals. Nanoscale. 2010. 2: 373—80. 55. Erdely A., Dahm M., Chen B.T. et al. Carbon nanotube dosimetry: from workplace exposure assessment to inhalation toxicology. Particle and Fibre Toxicology. 2013. 10: 53. Стаття надійшла 09.04.2015. И.С. Чекман, Н.А. Горчакова, К.Б. Раслин Национальный медицинский университет им. А.А. Богомольца проспект Победы, 34, Киев, 03151, Украина НАНОКАРБОН: ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИЕ И ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА В статье приведен перечень некоторых разновидностей аллотропных модификаций углерода, проанализированы их характеристики и свойства. Обобщены сведения о рациональном использовании нанокарбоновых структур в науке и технике. Особое внимание уделяется биомедицинскому применению нанокарбоновых соединений. Изло- жена история их открытия и перспективные пути дальнейшего развития, обоснована необходимость эвалюации их токсического воздействия на живые системы. Ключевые слова: нанокарбон, графен, фуллерены, карбоновые нанотрубки, нанокомпозиты карбона с металла- ми, токсичность нанокарбоновых соединений. I.S. Chekman, N.A. Gorchakova, K.B. Raslin Bogomolets National Medical University 34 Peremohy Ave., Kyiv, 03151, Ukraine NANOCARBON: PHARMACOLOGICAL AND TOXICOLOGICAL PROPERTIES This article lists some of the allotropes of carbon, presents their descriptions and analyzes their properties. The data about the rational use of nanocarbon in scientific and technical applications is summarized. Special attention is paid to the aspects of biomedical use of the nanocarbon compounds. The history of their discovery and the ways of further development are also presented. The article also touches upon the issue of the necessity of the evaluation of the nanocarbon compounds toxicity for living systems. Keywords: nanocarbon, graphene, fullerenes, carbon nanotubes, nanocomposites of carbon with metals, toxicity of the nanocarbon compounds.

Нанокарбон: фармакологічні та токсикологічні властивості

Репозитарії

Схожі ресурси