Влияние дисперсности нанокремнеземов на их биоактивность по отношению к гаметам быка
Методом лазерно-корреляционной спектроскопии (ЛКС) изучено влияние разных модификаций нанокремнезема на подвижность гамет быка. Результаты исследований методом ЛКС сопоставлены с данными метода низкотемпературной ¹Н ЯМР-спектроскопии о строении гидратных оболочек наночастиц кремнеземов. Полученные р...
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2012
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49790 |
| 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: | Влияние дисперсности нанокремнеземов на их биоактивность по отношению к гаметам быка / Н.П. Галаган, В.М. Гунько, Н.Г. Порхун, Е.А. Новикова, В.В. Туров // Доп. НАН України. — 2012. — № 5. — С. 126-133. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-49790 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Галаган, Н.П. Гунько, В.М. Порхун, Н.Г. Новикова, Е.А. Туров, В.В. 2013-09-28T00:56:41Z 2013-09-28T00:56:41Z 2012 Влияние дисперсности нанокремнеземов на их биоактивность по отношению к гаметам быка / Н.П. Галаган, В.М. Гунько, Н.Г. Порхун, Е.А. Новикова, В.В. Туров // Доп. НАН України. — 2012. — № 5. — С. 126-133. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49790 546.284-31:543.42 Методом лазерно-корреляционной спектроскопии (ЛКС) изучено влияние разных модификаций нанокремнезема на подвижность гамет быка. Результаты исследований методом ЛКС сопоставлены с данными метода низкотемпературной ¹Н ЯМР-спектроскопии о строении гидратных оболочек наночастиц кремнеземов. Полученные результаты свидетельствуют об активировании подвижности (максимальной для нанокремнезема ОХ-50) при кратковременном контакте клетка — частица. Ингибирование подвижности происходит при формировании долгоживущих многоцентровых комплексов клетка — наночастица. Методом лазерно-кореляційної спектроскопії (ЛКС) вивчено вплив різних модифікацій нанокремнезему на рухливість гамет бика. Результати досліджень методом ЛКС зіставлено з даними методу низькотемпературної ¹Н ЯМР-спектроскопії про будову гідратних оболонок наночастинок кремнеземів. Отримані результати свідчать про активування рухливості (максимальної для нанокремнезему ОХ-50) при короткочасному контакті клітина — частинка. Інгібування рухливості відбувається при формуванні довгоіснуючих багатоцентрових комплексів клітина — наночастинка. The effects of different nanosilicas on the mobility of bovine gametes are studied using the photon correlation spectroscopy (PCS). The PCS study results are compared with the data of the ¹H NMR spectroscopy study of the structure of hydrate shells of silica particles. The obtained results suggest the activation of the gamete mobility (maximal for silica OX-50) during short term contacts between cells and particles. The inhibition of the gamete mobility occurs due to the formation of long-living multicentered complexes of cells and particles. Авторы выражают благодарность канд. хим. наук Е.Ф. Воронину за предоставленный образец уплотненного кремнезема. Работа выполнена при поддержке Международного гранта 7 Европейской рамочной программы (FP7-IRSES “Compositum”), Marie Curie Action, PEOPLE, International Research Staff Exchange Scheme (IRSES). ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Хімія Влияние дисперсности нанокремнеземов на их биоактивность по отношению к гаметам быка Вплив дисперсності нанокремнеземів на їх біоактивність по відношенню до гамет бика Influence of the dispersity of nanosilicas on their bioactivity in respect to bovine gametes Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Влияние дисперсности нанокремнеземов на их биоактивность по отношению к гаметам быка |
| spellingShingle |
Влияние дисперсности нанокремнеземов на их биоактивность по отношению к гаметам быка Галаган, Н.П. Гунько, В.М. Порхун, Н.Г. Новикова, Е.А. Туров, В.В. Хімія |
| title_short |
Влияние дисперсности нанокремнеземов на их биоактивность по отношению к гаметам быка |
| title_full |
Влияние дисперсности нанокремнеземов на их биоактивность по отношению к гаметам быка |
| title_fullStr |
Влияние дисперсности нанокремнеземов на их биоактивность по отношению к гаметам быка |
| title_full_unstemmed |
Влияние дисперсности нанокремнеземов на их биоактивность по отношению к гаметам быка |
| title_sort |
влияние дисперсности нанокремнеземов на их биоактивность по отношению к гаметам быка |
| author |
Галаган, Н.П. Гунько, В.М. Порхун, Н.Г. Новикова, Е.А. Туров, В.В. |
| author_facet |
Галаган, Н.П. Гунько, В.М. Порхун, Н.Г. Новикова, Е.А. Туров, В.В. |
| topic |
Хімія |
| topic_facet |
Хімія |
| publishDate |
2012 |
| language |
Russian |
| container_title |
Доповіді НАН України |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Вплив дисперсності нанокремнеземів на їх біоактивність по відношенню до гамет бика Influence of the dispersity of nanosilicas on their bioactivity in respect to bovine gametes |
| description |
Методом лазерно-корреляционной спектроскопии (ЛКС) изучено влияние разных модификаций нанокремнезема на подвижность гамет быка. Результаты исследований методом ЛКС сопоставлены с данными метода низкотемпературной ¹Н ЯМР-спектроскопии о строении гидратных оболочек наночастиц кремнеземов. Полученные результаты свидетельствуют об активировании подвижности (максимальной для нанокремнезема ОХ-50) при кратковременном контакте клетка — частица. Ингибирование подвижности происходит при формировании долгоживущих многоцентровых комплексов клетка — наночастица.
Методом лазерно-кореляційної спектроскопії (ЛКС) вивчено вплив різних модифікацій нанокремнезему на рухливість гамет бика. Результати досліджень методом ЛКС зіставлено з даними методу низькотемпературної ¹Н ЯМР-спектроскопії про будову гідратних оболонок наночастинок кремнеземів. Отримані результати свідчать про активування рухливості (максимальної для нанокремнезему ОХ-50) при короткочасному контакті клітина — частинка. Інгібування рухливості відбувається при формуванні довгоіснуючих багатоцентрових комплексів клітина — наночастинка.
The effects of different nanosilicas on the mobility of bovine gametes are studied using the photon correlation spectroscopy (PCS). The PCS study results are compared with the data of the ¹H NMR spectroscopy study of the structure of hydrate shells of silica particles. The obtained results suggest the activation of the gamete mobility (maximal for silica OX-50) during short term contacts between cells and particles. The inhibition of the gamete mobility occurs due to the formation of long-living multicentered complexes of cells and particles.
|
| issn |
1025-6415 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49790 |
| citation_txt |
Влияние дисперсности нанокремнеземов на их биоактивность по отношению к гаметам быка / Н.П. Галаган, В.М. Гунько, Н.Г. Порхун, Е.А. Новикова, В.В. Туров // Доп. НАН України. — 2012. — № 5. — С. 126-133. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT galagannp vliâniedispersnostinanokremnezemovnaihbioaktivnostʹpootnošeniûkgametambyka AT gunʹkovm vliâniedispersnostinanokremnezemovnaihbioaktivnostʹpootnošeniûkgametambyka AT porhunng vliâniedispersnostinanokremnezemovnaihbioaktivnostʹpootnošeniûkgametambyka AT novikovaea vliâniedispersnostinanokremnezemovnaihbioaktivnostʹpootnošeniûkgametambyka AT turovvv vliâniedispersnostinanokremnezemovnaihbioaktivnostʹpootnošeniûkgametambyka AT galagannp vplivdispersnostínanokremnezemívnaíhbíoaktivnístʹpovídnošennûdogametbika AT gunʹkovm vplivdispersnostínanokremnezemívnaíhbíoaktivnístʹpovídnošennûdogametbika AT porhunng vplivdispersnostínanokremnezemívnaíhbíoaktivnístʹpovídnošennûdogametbika AT novikovaea vplivdispersnostínanokremnezemívnaíhbíoaktivnístʹpovídnošennûdogametbika AT turovvv vplivdispersnostínanokremnezemívnaíhbíoaktivnístʹpovídnošennûdogametbika AT galagannp influenceofthedispersityofnanosilicasontheirbioactivityinrespecttobovinegametes AT gunʹkovm influenceofthedispersityofnanosilicasontheirbioactivityinrespecttobovinegametes AT porhunng influenceofthedispersityofnanosilicasontheirbioactivityinrespecttobovinegametes AT novikovaea influenceofthedispersityofnanosilicasontheirbioactivityinrespecttobovinegametes AT turovvv influenceofthedispersityofnanosilicasontheirbioactivityinrespecttobovinegametes |
| first_indexed |
2025-11-25T21:11:22Z |
| last_indexed |
2025-11-25T21:11:22Z |
| _version_ |
1850552567782703104 |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
5 • 2012
ХIМIЯ
УДК 546.284-31:543.42
© 2012
Н.П. Галаган, В.М. Гунько, Н. Г. Порхун, Е. А. Новикова,
В.В. Туров
Влияние дисперсности нанокремнеземов на их
биоактивность по отношению к гаметам быка
(Представлено членом-корреспондентом НАН Украины Н. Т. Картелем)
Методом лазерно-корреляционной спектроскопии (ЛКС) изучено влияние разных моди-
фикаций нанокремнезема на подвижность гамет быка. Результаты исследований ме-
тодом ЛКС сопоставлены с данными метода низкотемпературной 1Н ЯМР-спектрос-
копии о строении гидратных оболочек наночастиц кремнеземов. Полученные результа-
ты свидетельствуют об активировании подвижности (максимальной для нанокрем-
незема ОХ-50) при кратковременном контакте клетка — частица. Ингибирование по-
движности происходит при формировании долгоживущих многоцентровых комплексов
клетка — наночастица.
Наноразмерные, или наноструктурированные, кремнеземы широко используются в меди-
цинской практике в качестве энтеросорбентов, эффективно связывающих как токсины бел-
кового происхождения, так и сопутствующих компонентов в ряде таблетированных лекар-
ственных форм [1, 2]. В биологических средах наночастицы кремнезема могут связываться
с клетками за счет межмолекулярных взаимодействий, конечным результатом которых мо-
жет быть агглютинация. При этом клетки не погибают, но теряют свою активность и, как
следствие, метаболические процессы в них замедляются. В ходе исследований некоторых
микроорганизмов установлено [3], что в суспензиях, содержащих 2–6% по массе кремнезема
и 105–109 бактерий в миллилитре, происходит связывание более 99% всех микроорганизмов.
Однако при малой концентрации кремнезема (<0,1% по массе) отмечается его способность
оказывать на клетки стимулирующий эффект, проявляющийся в их интенсивном размно-
жении и ускорении процессов метаболизма [4, 5].
Связывание наночастиц с клетками является сложным, многостадийным процессом.
Можно выделить три основные стадии адсорбционных взаимодействий [6]. Первая — сбли-
жение частицы с клеткой, которая контролируется электростатическими дальнодействую-
щими взаимодействиями, строением ДЭС (двойного электрического слоя) частицы и клет-
ки, подвижностью клеток и диффузией наночастиц. Вторая — осуществление “точечно-
го” контакта (одна или несколько межмолекулярных связей), при котором большое зна-
126 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2012, №5
Рис. 1. Электронная микрофотография агломерата аэросила А-300 (45) размером 5 мкм
чение приобретает взаимодействие между разнополярными активными центрами поверх-
ности кремнезема и клеток (например, ОН-группами кремнезема и электронодонорными
группами мембран). Третья — формирование стабильных комплексов клетка — частица,
образующихся в результате многоцентровых межмолекулярных взаимодействий с участием
биомолекул, локализованных на поверхности клеток (интегральные белки, олигосахарид-
ные и фосфолипидные структуры и др.)
Наиболее надежным и информативным методом определения структурных и термоди-
намических характеристик границ раздела в биосистемах является метод низкотемператур-
ной 1Н ЯМР-спектроскопии [7]. Было установлено, что и клетки, и частицы нанокремнезема
в водной среде сильно гидратированы, причем толщина слоя связанной воды может дости-
гать десятков молекулярных слоев, т. е. располагаться от поверхности на расстоянии до
10 нм [7]. Как и в объеме воды, молекулы связанной воды формируют сетку водородных
связей, но отличающуюся от объемной. Для осуществления точечного или многоцентрового
контакта клетка — частица часть межфазной воды должна быть удалена из зоны контакта,
что сопровождается значительной перестройкой гидратной оболочки взаимодействующих
клеток и наночастиц кремнезема [8, 9]. Следовательно, изменения гидратационных харак-
теристик частиц связаны с изменением характера их взаимодействий.
Целью исследований авторов настоящего сообщения было: 1) определение стадии взаи-
модействий клетка — частица, являющейся проявлением биоактивности нанокремнезема
и ускоряющей клеточный метаболизм; 2) сопоставление размерного фактора — среднего
размера наночастиц кремнезема, а также параметров связанной воды с биоактивностью
кремнеземов.
Методика исследований. В экспериментах использовали нанокремнезем А-300 про-
изводства Калушского опытно-экспериментального завода Института химии поверхности
им. А.А. Чуйко НАН Украины с насыпной плотностью (dн), равной 45 г/л, (A-300 (45)),
уплотненную форму нанокремнезема с dн, равной 394 г/л, (A-300 (394)); водную суспензию
ОХ-50 фирмы “Degussa” (Германия). Уплотненный кремнезем получали путем механохи-
мической обработки А-300 в шаровой мельнице в присутствии фиксированных количеств
воды [10].
Нанокремнезем А-300 (45) представляет собой агломераты первичных частиц (средний
диаметр 9 нм) со структурой, включающей полости (текстурные поры) диаметром до 50 нм
(рис. 1). Нанокремнезем ОХ-50 был использован в виде стабильной суспензии, состоящей
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2012, №5 127
Рис. 2. Зависимость энергии движения деконсервированных гамет быка в присутствии разных форм крем-
незема от их концентрации, %: 1 — 0,0025; 2 — 0,01; 3 — 0,004; 4 — 0,16
преимущественно из субмикронных слабоагломерированных агрегатов. При одинаковой на-
веске кремнезема количество наночастиц уменьшалось в ряду A-300 (45) > A-300 (394) >
> OX-50.
В качестве клеточного материала применяли деконсервированные гаметы быка, которые
доставляли в лабораторию в замороженном состоянии из Национального банка генофон-
да животных. Их размораживание проводили в 2,9%-м растворе цитрата натрия в соот-
ветствии с методикой, описанной ранее [11]. Кремнеземы добавляли к содержащей гаметы
ЛГЖ-среде (лактозо-глицериножелточная среда), таким образом, чтобы их массовая кон-
центрация была в диапазоне от 0,0025 до 0,6700%. Контроль за жизнедеятельностью гамет
осуществляли методом лазерно-корреляционной спектроскопии (ЛКС) по суммарной энер-
гии различных мод движения клеток (энергии движения — E = Eэксп/Eконтр) в соответ-
ствии с методикой, приведенной в статье [12].
Спектры ЯМР записывали на ЯМР-спектрометре высокого разрешения (Varian 400
Mercury) с рабочей частотой 400 МГц. Методика проведения экспериментов подробно опи-
сана ранее [7]. Визуализацию суспензий, содержащих клетки и кремнезем, проводили ме-
тодом фазово-контрастной микроскопии.
Результаты и их обсуждение. Концентрационные зависимости энергии движе-
ния клеток при добавлении к их суспензии разных форм кремнезема, демонстрирует
рис. 2, а микрофотографии этих образцов — рис. 3.
Результаты сравнительных исследований, выполненные методом ЛКС, свидетельствуют
о том, что каждый из указанных кремнеземов в зависимости от концентрации проявляет
разную биологическую активность по отношению к гаметам быка. При этом зависимость
энергии движения клеток от концентрации SiO2 наиболее сильно проявляется для А-300
(45). Для него максимальная (не на много большая, чем для контрольного образца) ве-
личина E регистрируется при наименьшей концентрации кремнезема (CSiO2
). С увеличе-
нием CSiO2
энергия движения уменьшается, что подтверждается взаимодействие наноча-
стиц кремнезема с клетками и, возможным ингибированием процессов клеточного метабо-
лизма. Для уплотненного кремнезема при 0,0025 6 CSiO2
6 0,04% по массе имеет место
небольшое понижение двигательной активности гамет, а при CSiO2
= 0,016% по массе — ее
рост. В присутствии нанокремнезема ОХ-50 увеличение величины E фиксируется во всем
диапазоне изменения CSiO2
.
Рассчитанные в соответствии с методикой [7] температурные зависимости концентрации
незамерзающей воды Cн.в, изменения межфазной энергии Гиббса (∆G) от Cн.в и распреде-
128 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2012, №5
Рис. 3. Деконсервированные гаметы быков в присутствии разных форм кремнеземов:
а — А-300 (45) (CSiO2
= 0,04%); б — А-300 (394) (CSiO2
= 0,04%); в — ОХ-50 (CSiO2
= 0,03%); г — контроль
(клетки без добавления кремнеземов)
ление по радиусам кластеров межфазной воды иллюстрирует рис. 4. Перегибы на зависи-
мостях Cн.в (T ) и ∆G(Cн.в), наблюдающиеся при 260 К (∆G ≈ 0,5 кДж/моль), разделяют
области, отвечающие сильно- и слабосвязанной воде [7]. Термодинамические характеристи-
ки слоев сильно- (s) и слабосвязанной (w) воды (соответственно верхние индексы), адсор-
бированной различными нанокремнеземами, приведены в табл. 1.
Таблица демонстрирует значения параметров гидратации, отнесенные к единице поверх-
ности и единице массы используемых адсорбентов. Для разных нанокремнеземов эти вели-
чины могут сильно различаться вследствие существенных отличий в удельной поверхности
ОХ-50 (52 м2/г) и А-300 (330 м2/г). По отношению к единице массы адсорбента минималь-
ное значение концентрации слабо- и сильносвязанной воды, соответственно и межфазной
энергии (γS), фиксируется для ОХ-50, а максимальное значение — для А-300 (45). Причем
при варьировании типа кремнезема Cs
н.в
может изменяться более чем на порядок, а Cw
н.в
—
в 2–3 раза. Для концентраций, отнесенных к единице площади поверхности, указанных
изменений становятся существенно меньше. Более того, минимальные значения Cs
н.в
и Cw
н.в
наблюдаются для образца А-300 (394).
Таблица 1
Нано-
кремнезем
CH2O,
г/г
C
s
н.в
, мг/г
(мкмоль/м2)
C
w
н.в
, мг/г
(мкмоль/м2)
∆G
s,
кДж/моль
∆G
w,
кДж/моль
γs, Дж/г
(мДж/м2)
ОХ-50 5,6 17 (18,9) 387 (430) −1,6 −0,6 4,4 (88)
А-300 (45) 3,0 200 (37,0) 1100 (204) −3,0 −0,5 29,2 (97)
А-300 (394) 1,0 100 (18,5) 900 (167) −3,0 −0,7 18 (60)
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2012, №5 129
Рис. 4. Зависимости: а — концентрации незамерзающей воды от температуры; б — изменения свободной
энергии Гиббса от концентрации незамерзающей воды [кривые: 1, 1′ — А-300 (45); 2,2′ — А-300 (394);
3,3′ — ОХ-50]; в — распределения по радиусам кластеров межфазной воды для смоченных водой порошков
кремнезема А-300 с разной плотностью и 18% суспензии кремнезема ОХ-50
При анализе полученных результатов следует учитывать, что все нанокремнеземы агре-
гированы, но агрегированность первичных частиц уменьшается с увеличением их размеров.
С ростом агрегированности снижается площадь поверхности, доступной для контактных
взаимодействий с другими частицами или клетками, поскольку для таких протяженных
объектов, как клетки (размером в несколько микрон или более) будет доступна только
внешняя поверхность агрегатов. Чем больше размер агрегатов (агломератов) кремнезема
и меньше их плотность, тем большая часть связанной воды находится во внутренних по-
лостях и не подвержена изменениям при контактных взаимодействиях с клетками. С дру-
гой стороны, большой размер агрегатов обеспечивает лучшие условия для формирования
многоцентровых комплексов с протяженными объектами, к которым относятся и репро-
дуктивные клетки (см. рис. 3).
На распределениях dCн.в(R), полученных в соответствии с уравнением Гиббса–Томсо-
на [7], к сильносвязанной воде относятся кластеры с радиусом (R) < 2 нм. Большинство
130 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2012, №5
таких кластеров локализовано во внутреннем объеме агрегатов наночастиц кремнезема.
Основная часть воды, связанной с наночастицами кремнезема ОХ-50, входит в состав доме-
нов при R = 16 нм (см. в на рис. 4). Структурные свойства такой воды близки к свойствам
объемной воды, и потому при контакте клетка — частица изменения свободной энергии
связанной воды относительно невелики. Максимум распределения dCн.в(R) при R = 16 нм
наблюдается и для уплотненного нанокремнезема А-300 (394). Учитывая, что сильносвя-
занная вода (входящая в состав кластеров при R < 2 нм) сосредоточена преимущественно
во внутреннем объеме агрегатов, можно считать, что наружная часть гидратных оболо-
чек уплотненных агрегатов А-300 (394) мало отличается от таковых для нанокремнезе-
ма ОХ-50. Для нанокремнезема А-300 (45) максимум распределения dCн.в(R) наблюдае-
тся при R = 6,6 нм. Изменения свободной энергии Гиббса в таких доменах существенно
выше. Соответственно, контактные взаимодействия с клетками могут требовать большей
энергии перестройки гидратных оболочек как клеток, так и агрегатов наночастиц крем-
незема.
Можно предположить, что биологическая активность кремнезема по отношению к гаме-
там определяется двумя факторами, противоположным образом влияющими на процессы
клеточного метаболизма. Кратковременный контакт клетка — частица стимулирует двига-
тельную активность гамет, вероятно, вследствие взаимодействий с рецепторной системой
клеток. Формирование стабильных многоцентровых комплексов наночастиц и их агрега-
тов с клетками подавляет двигательную активность гамет и, возможно, метаболические
процессы вследствие ухудшения условий массообмена с окружающей средой.
Поскольку сильносвязанной является вода, заполняющая полости небольшого размера
(зазоры между первичными частицами кремнезема в агрегатах) или непосредственно кон-
тактирующая с активными центрами поверхности [7], значительная ее часть локализована
во внутреннем пространстве агрегатов кремнезема. Минимальное количество такой воды
содержится в слабо агрегированном нанокремнеземе ОХ-50. Соответственно большая часть
поверхности его частиц доступна для взаимодействий с гаметами. Но размеры агрегатов
ОХ-50 небольшие, что не способствует формированию с клетками прочных, многоцентро-
вых комплексов. В результате наблюдается стимулирование двигательной активности кле-
ток во всем диапазоне концентраций ОХ-50.
Обратная ситуация наблюдается для нанокремнезема А-300 (45). Для него характер-
но большое количество сильносвязанной воды, что свидетельствует о небольшой площади
поверхности, доступной для контактных взаимодействий. Однако большая величина агре-
гатов кремнезема способствует формированию стабильных многоцентровых адсорбционных
комплексов клетка — агрегаты частиц, что проявляется в виде ингибирования двигатель-
ной активности гамет.
Промежуточная ситуация реализуется для нанокремнезема А-300 (394). Его агрега-
ты/агломераты имеют высокую плотность при практически том же среднем размере пер-
вичных наночастиц, что и А-300 (45). Поэтому объем сильносвязанной воды в суспензии
для А-300 (394) меньше, чем для А-300 (45). Частота кратковременных контактных взаи-
модействий с гаметами для сильно агрегированного нанокремнезема А-300 (394) меньше,
чем для менее агрегированного ОХ-50. Однако многоцентровые комплексы агрегатов А-300
(394) с клетоками более стабильны.
Таким образом, совокупность полученных экспериментальных результатов доказывает,
что для нанокремнезема основной стадией, ответственной за стимулирование двигатель-
ной активности гамет, служит формирование точечных контактов между клетками и час-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2012, №5 131
тицами. Формирование стойких комплексов клетка — агрегат наночастиц (агглютинация)
препятствует двигательной активности клеток и приводит к замедлению процессов клеточ-
ного метаболизма.
Авторы выражают благодарность канд. хим. наук Е.Ф. Воронину за предоставленный образец
уплотненного кремнезема.
Работа выполнена при поддержке Международного гранта 7 Европейской рамочной програм-
мы (FP7-IRSES “Compositum”), Marie Curie Action, PEOPLE, International Research Staff Exchange
Scheme (IRSES).
1. Медицинская химия и клиническое применение диоксида кремния / Под ред. А.А. Чуйко. – Киев:
Наук. думка, 2003. – 415 с.
2. Вильцанюк А.А., Геращенко И.И. Энтеросорбция в комплексном лечении острых хирургических
заболеваний органов брюшной полости. – Харьков: Ома-Пак, 2009. – 128 с.
3. Палий Г.К., Чесноков А.А. Исследование взаимодействия микроорганизмов с дисперсным кремне-
земом // Кремнеземы в медицине и биологии / Под. ред. А.А. Чуйко. – Киев-Ставрополь: ИФП
“Ставрополье”, 1993. – С. 206–212.
4. Курдиш Й.К., Цимберг Е.А., Бихтунов В.Л. та iн. Вплив дисперсних кремнеземiв на рiст дрiжджiв
Saccharomyces cerevisiae // Микробиол. журн. – 1991. – 53, № 2. – С. 41–44.
5. Крупська Т. В., Барвiнченко В.М., Григор’єва М.А. та iн. Дослiдження процесiв життєдiяльностi
та росту бiомаси одноклiтинних мiкроорганiзмiв за наявностi високодисперсного кремнезему i моди-
фiкованих кремнеземiв // Фарм. журн. – 2008. – № 1. – С. 95–101.
6. Курдиш И.К., Чуйко А.А. Особенности взаимодействия микроорганизмов с высокодисперсным крем-
неземом // Медицинская химия и клиническое применение диоксида кремния / Под. ред. А.А. Чуй-
ко. – Киев: Наук. думка, 2003. – С. 153–164.
7. Гунько В.М., Туров В.В., Горбик П.П. Вода на межфазной границе. – Киев: Наук. думка, 2009. –
694 с.
8. Крупская Т. В., Турова А.А., Гунько В.М., Туров В. В. Влияние высокодисперсных материалов на
физиологическую активность дрожжевых клеток // Биополимеры и клетка. – 2009. – 25, № 4. –
С. 290–297.
9. Крупская Т.В., Барвинченко В.Н., Туров В. В. Изучение природы воздействия нанокремнезема на
клеточные объекты // Химия, физика и технология поверхности: Межвед. сб. науч. тр. – Київ: Наук.
думка, 2008. – Т. 14. – С. 511–523.
10. Gun’ko V.M., Voronin E. F., Nosach L.V. et al. Structural, textural and adsorption characteristics of
nanosilica mechanochemically activated in different media // J. Colloid. and Interface Sci. – 2011. – 355. –
P. 300–311.
11. Курбатов А.Д., Платов Е.М., Корбан Н.В., Мороз Л. Г. Криоконсервация спермы сельскохозяй-
ственных животных. – Ленинград: Агропромиздат, Ленингр. отд-ния, 1988. – 256 с.
12. Галаган Н.П., Власенко В. В., Настасiєнко Н.С., Чуйко О.О. Дослiдження впливу високодисперс-
ного кремнезему, модифiкованого полiолами, на життєздатнiсть репродуктивних клiтин методом
фотон-кореляцiйної спектроскопiї // Вiсн. Харк. ун-ту. Бiофiз. вiсн. – 2005. – 1 (15), № 665. –
С. 94–98.
Поступило в редакцию 11.11.2011Институт химии поверхности
им. А.А. Чуйко НАН Украины, Киев
Институт разведения и генетики животных
НААН Украины, с. Чубинское Киевской области
132 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2012, №5
Н.П. Галаган, В.М. Гунько, Н. Г. Порхун, О. А. Новiкова, В.В. Туров
Вплив дисперсностi нанокремнеземiв на їх бiоактивнiсть
по вiдношенню до гамет бика
Методом лазерно-кореляцiйної спектроскопiї (ЛКС) вивчено вплив рiзних модифiкацiй нано-
кремнезему на рухливiсть гамет бика. Результати дослiджень методом ЛКС зiставлено
з даними методу низькотемпературної 1Н ЯМР-спектроскопiї про будову гiдратних обо-
лонок наночастинок кремнеземiв. Отриманi результати свiдчать про активування рухли-
востi (максимальної для нанокремнезему ОХ-50) при короткочасному контактi клiтина —
частинка. Iнгiбування рухливостi вiдбувається при формуваннi довгоiснуючих багатоцент-
рових комплексiв клiтина — наночастинка.
N.P. Galagan, V.M. Gun’ko, N.G. Porkhun, T.A. Novikova, V. V. Turov
Influence of the dispersity of nanosilicas on their bioactivity in respect
to bovine gametes
The effects of different nanosilicas on the mobility of bovine gametes are studied using the photon
correlation spectroscopy (PCS). The PCS study results are compared with the data of the 1H NMR
spectroscopy study of the structure of hydrate shells of silica particles. The obtained results suggest
the activation of the gamete mobility (maximal for silica OX-50) during short term contacts between
cells and particles. The inhibition of the gamete mobility occurs due to the formation of long-living
multicentered complexes of cells and particles.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2012, №5 133
|