Токсичность наночастиц цинка и его биологические свойства

Развитие современных нанотехнологий позволяет получать наночастицы металлов с заданными физико химическими и биологическими свойствами. При разработке и создании новых лекарственных препаратов на основе наночастиц металлов вопрос токсичности и определение зон их биологического действия при введении...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2010
Main Authors:	Глущенко, Н.Н., Скальный, А.В.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України 2010
Series:	Актуальні проблеми транспортної медицини
Subjects:	Вторая школа токсикологов: проблемы токсикологии
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23203
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Токсичность наночастиц цинка и его биологические свойства / Н.Н. Глущенко, А.В. Скальный // Актуальні проблеми транспортної медицини. — 2010. — № 3. — С. 118-121. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-23203
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-232032025-02-09T20:20:42Z Токсичность наночастиц цинка и его биологические свойства Zinc nanoparticles toxicity and biological properties Глущенко, Н.Н. Скальный, А.В. Вторая школа токсикологов: проблемы токсикологии Развитие современных нанотехнологий позволяет получать наночастицы металлов с заданными физико химическими и биологическими свойствами. При разработке и создании новых лекарственных препаратов на основе наночастиц металлов вопрос токсичности и определение зон их биологического действия при введении в организм является важной и актуальной задачей. В связи с этим, были исследованы токсикологические характеристики наночастиц цинка: МПД, ЛД50, ЛД100 при введении в организм, проведены исследования по выявлению зон биологического действия цинка, разработаны подходы в использовании протективных свойств наночастиц цинка для защиты от алкогольной интоксикации. At present the nanotechnology allows to obtain metal nanoparticles with given physicochemical and biological properties. However during the development of new drugs with metal nanoparticles the assessment of nanoparticles toxicity becomes task of primary importance. We studied the toxicity of zinc nanoparticles: MPD (maximum permissible dose), LD50, LD100. We have shown that in the range of doses 0.05 100 mg/kg zinc nanoparticles exert biotic action i.e. accelerate metabolic processes, in the range of doses 100 450 mg/kg there’s a safety zone, doses more than 450 mg/kg are toxic ones. LD50 of zinc sulfate is 28 times lower comparing with LD50 of zinc nanoparticles. We have also shown that the introduction of zinc nanoparticles reduces voluntary alcohol use and reduces by 40 % the animal mortality after alcohol intoxication. The mechanism of protecting action of zinc nanoparticles will be discussed. 2010 Article Токсичность наночастиц цинка и его биологические свойства / Н.Н. Глущенко, А.В. Скальный // Актуальні проблеми транспортної медицини. — 2010. — № 3. — С. 118-121. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1818-9385 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23203 615.9 ru Актуальні проблеми транспортної медицини application/pdf Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Вторая школа токсикологов: проблемы токсикологии Вторая школа токсикологов: проблемы токсикологии
spellingShingle	Вторая школа токсикологов: проблемы токсикологии Вторая школа токсикологов: проблемы токсикологии Глущенко, Н.Н. Скальный, А.В. Токсичность наночастиц цинка и его биологические свойства Актуальні проблеми транспортної медицини
description	Развитие современных нанотехнологий позволяет получать наночастицы металлов с заданными физико химическими и биологическими свойствами. При разработке и создании новых лекарственных препаратов на основе наночастиц металлов вопрос токсичности и определение зон их биологического действия при введении в организм является важной и актуальной задачей. В связи с этим, были исследованы токсикологические характеристики наночастиц цинка: МПД, ЛД50, ЛД100 при введении в организм, проведены исследования по выявлению зон биологического действия цинка, разработаны подходы в использовании протективных свойств наночастиц цинка для защиты от алкогольной интоксикации.
format	Article
author	Глущенко, Н.Н. Скальный, А.В.
author_facet	Глущенко, Н.Н. Скальный, А.В.
author_sort	Глущенко, Н.Н.
title	Токсичность наночастиц цинка и его биологические свойства
title_short	Токсичность наночастиц цинка и его биологические свойства
title_full	Токсичность наночастиц цинка и его биологические свойства
title_fullStr	Токсичность наночастиц цинка и его биологические свойства
title_full_unstemmed	Токсичность наночастиц цинка и его биологические свойства
title_sort	токсичность наночастиц цинка и его биологические свойства
publisher	Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Вторая школа токсикологов: проблемы токсикологии
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23203
citation_txt	Токсичность наночастиц цинка и его биологические свойства / Н.Н. Глущенко, А.В. Скальный // Актуальні проблеми транспортної медицини. — 2010. — № 3. — С. 118-121. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series	Актуальні проблеми транспортної медицини
work_keys_str_mv	AT gluŝenkonn toksičnostʹnanočasticcinkaiegobiologičeskiesvoistva AT skalʹnyiav toksičnostʹnanočasticcinkaiegobiologičeskiesvoistva AT gluŝenkonn zincnanoparticlestoxicityandbiologicalproperties AT skalʹnyiav zincnanoparticlestoxicityandbiologicalproperties
first_indexed	2025-11-30T10:48:39Z
last_indexed	2025-11-30T10:48:39Z
_version_	1850212062072930304
fulltext	АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ  № 3 (21), 2010 г. 118 ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #3 (21), 2010 Введение По мнению ряда авторов (Глущенко, 1989; Скальный и др., 1990) дисбаланс (Fe+Cu)/Zn является одним из ключевых механизмов запуска свободно@радикаль@ ного повреждения клеток — универсально@ го механизма процессов преждевремен@ ного «износа организма» и старения (Ду@ бинина, 2005; Ludwig, Chvapil, 1980). Н.Н. Глущенко (1989) было развито представле@ ние о существовании прямой зависимос@ ти между уровнем малонового диальдеги@ да (МДА, один из основных показателей активности ПОЛ) в тканях и отношением металлов@активаторов (железо, медь) и ингибитора (цинк) ПОЛ. Fe и Cu участвуют в цикле Хабера@Вайса, инициации, развет@ влении и обрыве цепей окисления липи@ дов, а Zn выступает в качестве их функци@ онального антагониста (Ludwig, Chvapil, 1980). Было установлено, что изменение содержания МДА в мозге эксперименталь@ ных животных пропорционально измене@ нию соотношения (Fe+Cu)/Zn, что подтвер@ ждает предположение о роли дисбаланса этих элементов в активации ПОЛ в мозге при различных токсических воздействиях. При этом повышенная активность катала@ зы в мозге не компенсировала накопления токсичных продуктов ПОЛ. Был сделан вывод о том, что накопление МДА в мозге, в определенной степени обусловленное дисбалансом железа, меди и цинка, мож@ но рассматривать как один из важных фак@ торов в патогенезе функциональных и структурных нарушений в мозге (Некрасов В.И., Скальный А.В., 2006). Подкожное вве@ дение цинкдефицитным животным высо@ кодисперсного порошка цинка (наночасти@ цы размером 40@100 нм) резко изменяло соотношение между уровнем МДА и со@ держанием Fe, Cu и Zn. Это привело к за@ метным фармакологическим эффектам путем усиления ферментативного окисле@ ния продуктов ПОЛ. Таким образом, было показано, что создание в организме депо высокодисперсного порошка цинка, обес@ печивающего медленное поступление микроэлемента в организм в дозах, близ@ ких к физиологическим, может явиться од@ ним из путей стойкого терапевтического воздействия, например, на зависимость от этанола, так как хроническая алкогольная интоксикация является одним из факторов развития дефицита цинка в организме. В настоящее время установлено, что химические и биологические свойства на@ ночастиц (НЧ) существенно отличаются от свойств исходного материала, из которо@ го они были получены. Так, при введении НЧ металлов в организм требуется время для их растворения, связывания с биоли@ гандами, достижения мишеней биологи@ ческого действия. Поэтому, важным свой@ ством НЧ металлов при введении в орга@ низм является их пролонгированное дей@ ствие. Другими важными свойствами НЧ металлов являются: низкая токсичность по сравнению с солями соответствующих металлов, биотическое и полифункцио@ нальное действие на организм. Целью на@ стоящей работы было исследование ток@ сикологических характеристик наночастиц цинка и цинка сульфата, определение зон биологического действия цинка, а также разработка подходов в использовании протективных свойств наночастиц цинка для защиты организма от алкогольной ин@ токсикации. УДК 615.9 ТОКСИЧНОСТЬ НАНОЧАСТИЦ ЦИНКА И ЕГО БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Глущенко Н.Н.1, Скальный А.В.2 1Институт энергетических проблем химической физики РАН, Москва, Россия 2 Институт токсикологии, Санкт�Петербург, Россия Ключевые слова: наночастицы цинка, токсичность, ПОЛ ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #3 (21), 2010 АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ  № 3 (21), 2010 г. 119 Материалы и методы В настоящем исследовании изучено влияние цинка, введенного в организм в виде высокодисперсного порошка (ВДП) металла, обладающего способностью де@ понироваться в месте введения и посте@ пенно поступать во внутреннюю среду организма в течение длительного време@ ни. Наночастицы металлов, полученные методом высокотемпературной конденса@ ции по Гену@Миллеру (1981), однородны по размерам, не содержат примесей и обла@ дают биологической активностью. Для приготовления суспензий точную навеску наночастиц размером 50@100 нм помеща@ ли в дистиллированную воду и полученную смесь диспергировали на ультразвуковом диспергаторе УЗДН@2Т в режиме 0,5 А, 44 кГц при охлаждении по следующей схеме: 30 сек. диспергирования – 1 мин. охлаж@ дения (3 цикла). Водную суспензию нано@ частиц металлов, растворов солей и дис@ тиллированную воду объемом не более 0,5 мл однократно вводили животным подкож@ но. По кинетическим кривым гибели жи@ вотных рассчитывали МПД (максимально переносимая доза), ЛД 50 , ЛД 100 . Для исследования протекторного воздействия цинка при алкогольной инток@ сикации животным внутрибрюшинно вво@ дили раствор этанола в дозе, равной ЛД 50 , после предварительного однократного подкожного введения нанопорошка цинка в дозах 2,5 и 5,0 мг/кг. Опыты по изучению добровольного предпочтения алкоголя проводили на бе@ лых крысах@самцах с начальной массой 120@140 г. Животных разделяли на две равные группы. Крысы опытной группы потребляли в качестве единственного ис@ точника жидкости 10 % раствор этанола, а крысы контрольной группы — воду в тече@ ние 8 мес. Далее у крыс измеряли потреб@ ление раствора этанола в условиях сво@ бодного выбора с водой. На 7@е сутки те@ стирования 8 крысам опытной группы под@ кожно ввели ВДП цинка в виде суспензии объемом 0,15@0,3 мл в дозе 5 мг/кг, а 8 крысам этой группы ввели соответствую@ щие объемы дистиллированной воды. Потребление раствора этанола и воды в условиях свободного выбора про@ должали регистрировать на протяжении 14 суток. Статистическую обработку получен@ ных результатов проводили с использова@ нием критерия Фишера—Стьюдента. Результаты Исследования показали, что при од@ нократном подкожном введении наночас@ тиц цинка проявляется специфичность их действия на организм. В интервале доз 0,05–100 мг/кг наночастицы цинка оказы@ вают биотическое действие, т.е. стимули@ руют обменные процессы. В интервале доз от 100 до 450 мг/кг лежит зона «безопас@ ности», т.е. биотические свойства наноча@ стиц уже не проявляются, а токсическое действие еще не наступает. С дозы 450 мг/ кг начинается зона фармакотоксического действия. Сравнение токсичности наноча@ стиц цинка и цинка сульфата свидетель@ ствует о низкой токсичности наночастиц цинка по сравнению с цинком сульфата. Так, по значению ЛД 50 наночастицы цинка в 28 раз менее токсичны, чем цинка суль@ фат. Цинк оказывает мощное протектор@ ное действие при алкогольной интоксика@ ции организма. Как показано в нашей ра@ боте, введении наночастиц цинка в дозе 5 мг/кг более, чем на 30 % снижает гибель животных при алкогольной интоксикации (табл. 1). Однократное подкожное введение в организм крыс, подвергавшихся воздей@ ствию этанола в течение 8 мес., ВДП цин@ ка в дозе 5 мг/кг вызывало (табл. 2) сни@ жение коэффициента предпочтения этано@ ла как в течение 1@5 сут после введения (на 36 %), так и в более поздние сроки — 6@ 14@е сутки (на 28 %). Таким образом, сравнение токсично@ сти наночастиц цинка и цинка сульфата свидетельствует о низкой токсичности наночастиц цинка по сравнению с цинком сульфата. Так, по значению ЛД 50 наноча@ стицы цинка в 28 раз менее токсичны, АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ  № 3 (21), 2010 г. 120 ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #3 (21), 2010 чем цинка сульфат. Используя био4 тические свойства цинка в опытах по хронической алко4 гольной интоксика4 ции, при введении наночастиц цинка в дозе 5 мг/кг было до4 стигнуто снижение добровольного по4 требления этанола экспериментальны4 ми животными и бо4 лее чем на 30 % сни4 жена гибель живот4 ных при алкогольной интоксикации. Создание в организме депо ВДП цинка, обеспечивающее медленное по4 ступление в организм элемента в дозах, близких к физиологическим, может явить4 ся одним из путей стойкого терапевтичес4 кого воздействия па зависимость от эта4 нола. Литература 1. Глущенко Н. //. Физико4химические закономерности биологического дей4 ствия высокодисперсных порошков металлов: Автореф. дис. ... д4ра. биол. наук. М., 1989. 2. Дубинина Е.Е. Продукты метаболизма кислорода в функциональной активно4 сти клеток (жизнь и смерть, создание и разрушение). – С4П, 2005. 3. Некрасов В.И., Скальный А.В. Элемен4 тный статус лиц вредных и опасных профессий. 4 Оренбург: РИК ОГУ, 2006. – 230 с. 4. Скальный А.В. Исследование влииния хронической алкогольной интоксика4 ции на обмен цинка, мели и лития в организме. Автореф. дис. ... канд. мед. наук.— М., 1990. 5. Ludwig J. С., Chvapil M. // J. Nutr.— 1980.— Vol. 110, N 5.— P. 9454953. Резюме ТОКСИЧНОСТЬ НАНОЧАСТИЦ ЦИНКА И ЕГО БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Глущенко Н.Н., Скальный А.В. Развитие современных нанотехно4 логий позволяет получать наночастицы металлов с заданными физико4химичес4 кими и биологическими свойствами. При разработке и создании новых лекар4 ственных препаратов на основе наноча4 стиц металлов вопрос токсичности и оп4 ределение зон их биологического дей4 ствия при введении в организм является важной и актуальной задачей. В связи с этим, были исследованы токсикологичес4 кие характеристики наночастиц цинка: МПД, ЛД 50 , ЛД 100 при введении в орга4 низм, проведены исследования по выяв4 лению зон биологического действия цин4 ка, разработаны подходы в использова4 нии протективных свойств наночастиц цинка для защиты от алкогольной инток4 сикации. Ключевые слова: наночастицы цинка, токсичность, ПОЛ Summary ZINC NANOPARTICLES TOXICITY AND BIOLOGICAL PROPERTIES Glushchenko N.N., Skalny A.V. At present the nanotechnology allows to obtain metal nanoparticles with given physicochemical and biological properties. Таблица 2 Изменение коэффициента предпочтения этанола под влиянием депо ВДП цинка (5 мг/кг) у крыс, подвергшихся интоксикации этанолом в течение 8 мес (M±m) Коэффициенты предпочтения этанола Группа В течение 1-6 сут до ВДП Zn В течение 1-5 сут по- сле введения ВДП Zn В течение 6-14 сут по- сле введения ВДП Zn Контроль 0,44 ± 0,02 0,46 ± 0,03 0,47 ± 0,02 Опыт 0,5 ± 0,03 0,32 ± 0,03 0,36 ± 0,04 Таблица 1 Выживаемость мышей (в%) через 24 часа после внутрибрюшинного введения раствора этанола в дозе, равной ЛД50, после предварительного однократного подкожного введения нанопорошка цинка Выживаемость животных, % Дозы препарата, мг/кг Группы 2,5 5,0 10,0 Контроль (n = 20) 60 48,3 50 Опыт (n = 20) 80 (P < 0,05) 79,5 (P < 0,02) 65 (P < 0,05) Опыт-контроль +20 +31,2 +15 ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #3 (21), 2010 АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ  № 3 (21), 2010 г. 121 However during the development of new drugs with metal nanoparticles the assessment of nanoparticles toxicity becomes task of primary importance. We studied the toxicity of zinc nanoparticles: MPD (maximum permissible dose), LD50, LD100. We have shown that in the range of doses 0.05�100 mg/kg zinc nanoparticles exert biotic action i.e. accelerate metabolic processes, in the range of doses 100�450 mg/kg there’s a safety zone, doses more than 450 mg/kg are toxic ones. LD50 of zinc sulfate is 28 times lower comparing with LD50 of zinc nanoparticles. We have also shown that the introduction of zinc nanoparticles reduces voluntary alcohol use and reduces by 40 % the animal mortality after alcohol intoxication. The mechanism of protecting action of zinc nanoparticles will be discussed. Keywords: наночастицы of zinc, toxicness, lipid peroxidation Впервые поступила в редакцию 16.07.2010 г. Рекомендована к печати на заседании редакционной коллегии после рецензирования Актуальность темы К числу актуальных и сложных про� блем гигиены и профилактической ток� сикологии относится гигиеническая рег� ламентация полимерных и синтетичес� ких материалов. Это определяется раз� нообразием их состава, физико�хими� ческих и токсических свойств, примене� нием практически во всех отраслях че� ловеческой деятельности в прогрессив� но нарастающих количествах и ассорти� менте, а также высокой горючестью [1� 3]. В современных условиях при оценке опасности возгорания и развития пожа� ра понятие «полимерные материалы» должно быть существенно расширено, прежде всего, за счет включения в него природных полимеров на основе целлю� лозы и древесины. Это связано не толь� ко с широким использованием хлопка, льна, пеньки в текстильной промышлен� ности и производстве канатов, древес� ностружечных и древесноволокнистых плит в строительстве и производстве мебели [4,5], но и созданием принципи� ально новых древесновиниловых и дру� гих комбинированных композиций [6,7], токсичность продуктов горения которых остается не изученной. По данным Международной орга� низации труда (МОТ) и Всемирной орга� низации здравоохранения (ВОЗ) число погибших при пожарах за последние 10 лет ежегодно возрастает на 2�3% [8]. К этому необходимо добавить, что на каж� дого погибшего приходится до 20�30 человек с несмертельными отравления� ми и травмами [9]. В Украине только за один год (2008) зарегистрировано более 46 тысяч пожаров, в которых погибло 3876 человек, уничтожено 21 тыс. зда� ний и сооружений, а общий материаль� ный ущерб от пожаров в денежном вы� ражении составил 1311 млн. грн. [10]. В США ежегодно регистрируется 1,5 – 1,7 млн. пожаров, которые, можно распре� делить на 4 основные группы: промыш� ленные, в населенных пунктах (бытовые, преимущественно в жилых и обществен� ных зданиях), на объектах транспорта и УДК 615.9.:614.84 РОЛЬ АНТИПИРЕНОВ В ТОКСИЧНОСТИ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ Леонова Д.И. Украинский НИИ медицины транспорта, Одесса Ключевые слова: антипирены, токсичные продукты горения, полимерные материалы

Токсичность наночастиц цинка и его биологические свойства

Institution

Similar Items