Biopolym. Cell. 2015; 31(2):138-145.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.0008D9
Біоорганічна хімія
Вплив неорганічних наночастинок та органічних комплексів на їх основі на вільнорадикальні процеси в деяких модельних системах
1Аверченко К. А., 1Кавок Н. С., 1Клочков В. К., 1Сєдих О. О., 1Єфімова С. Л., 1Малюкін Ю. В.
  1. Інститут сцинтиляційних материалів НАН України
    Пр. Леніна, 60, Харків, Україна, 61001

Abstract

Мета. Оцінити вільнорадикальну активность наночастинок (НЧ) на основі рідкісноземельних елементів – ортованадатів та СеО2 з різними геометричними параметрами і органічних комплексів на їх основі з фотодинамічним барвником метиленовим блакитним (МБ) в абіотичних і біотичних системах (гомогенат печінки, ізольовані мітохондрії, ізольовані гепатоцити). Методи. Ефекти НЧ оцінювали за допомогою люмінол-залежної хемілюмінесценції (ХЛ), а також вимірюючи рівень малонового диа­льдегыду (МДА) – кінцевого продукту пероксидації ліпідів. Результати. ХЛ показано, що в абіотичній системі всі НЧ демонструють антирадикальну активність. В біотичній системі сферичні екстрамалі (1–2 нм) НЧ обох типів різною мірою демонструють прооксидантну активність; СеО2 розміром 8–10 нм демонстрував слабкій антиоксидантній ефект. Дані ХЛ корелюють з результатами, отриманими при вимірюванні рівня МДА. Ефект комплексів «НЧ-МБ» був таким же, як і у випадку «голих» НЧ. Найбільш прооксидантні НЧу присутності глутатіону (GSH) не посилювали вільно-радикальні процеси. В клітинах при pH = 7.8 НЧ демонстрували очікувані прооксидантні ефекти, що може бути пов’язано з pH-залежними змінами протонованого GSH. Висновки. Відмінності ефектів НЧ пояснюються їх геометричними параметрами, які впливають на проникнення і взаємодію частинок з клітинними структурами. Також це пов'язано з процесами, що проходять як на поверхні НЧ, так і в приповерхневому шарі.
Keywords: наночастинки, люмінол-залежна хемілюмінесценція, прооксидантний, антирадикальний
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Klochkov V, Kavok N, Grygorova G, Sedyh O, Malyukin Y. Size and shape influence of luminescent orthovanadate nanoparticles on their accumulation in nuclear compartments of rat hepatocytes. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2013;33(5):2708-12.
[2] Jiang J, Oberd?rster G, Biswas P. Characterization of size, surface charge, and agglomeration state of nanoparticle dispersions for toxicological studies. J Nanopart Res. 2008; 11(1):77–89.
[3] Klochkov VK, Kavok NS, Malyukin YuV. The effect of specific interaction of nanocrystals GdYVO4:Eu3+ with cell nuclei. Dop Nats Akad Nauk Ukr. 2010;(10):81–6.
[4] Hirst SM, Karakoti AS, Tyler RD, Sriranganathan N, Seal S, Reilly CM. Anti-inflammatory properties of cerium oxide nanoparticles. Small. 2009;5(24):2848-56.
[5] Xia T, Kovochich M, Liong M, M?dler L, Gilbert B, Shi H, Yeh JI, Zink JI, Nel AE. Comparison of the mechanism of toxicity of zinc oxide and cerium oxide nanoparticles based on dissolution and oxidative stress properties. ACS Nano. 2008;2(10):2121-34.
[6] Klochkov VK, Grigorova AV, Sedyh OO, Malyukin YV. The influence of agglomeration of nanoparticles on their superoxide dismutase-mimetic activity. Colloids Surf A Physicochem Eng Asp. 2012;409:176–82.
[7] Pirmohamed T, Dowding JM, Singh S, Wasserman B, Heckert E, Karakoti AS, King JE, Seal S, Self WT. Nanoceria exhibit redox state-dependent catalase mimetic activity. Chem Commun (Camb). 2010;46(16):2736-8.
[8] Perez JM, Asati A, Nath S, Kaittanis C. Synthesis of biocompatible dextran-coated nanoceria with pH-dependent antioxidant properties. Small. 2008;4(5):552-6.
[9] Ma JY, Zhao H, Mercer RR, Barger M, Rao M, Meighan T, Schwegler-Berry D, Castranova V, Ma JK. Cerium oxide nanoparticle-induced pulmonary inflammation and alveolar macrophage functional change in rats. Nanotoxicology. 2011;5(3):312-25.
[10] Park EJ, Choi J, Park YK, Park K. Oxidative stress induced by cerium oxide nanoparticles in cultured BEAS-2B cells. Toxicology. 2008;245(1-2):90-100.
[11] Cho WS, Duffin R, Poland CA, Howie SE, MacNee W, Bradley M, Megson IL, Donaldson K. Metal oxide nanoparticles induce unique inflammatory footprints in the lung: important implications for nanoparticle testing. Environ Health Perspect. 2010;118(12):1699-706.
[12] Jiang XH, Fang XY, Zhong RQ, Wang XP, Hu Y, Kong XT. Development of an enzyme immune assay for detecting M2 autoantibodies specific for primary biliary cirrhosis. Hepatobiliary Pancreat Dis Int. 2003;2(2):290-4.
[13] Tardivo JP, Del Giglio A, de Oliveira CS, Gabrielli DS, Junqueira HC, Tada DB, Severino D, de F?tima Turchiello R, Baptista MS. Methylene blue in photodynamic therapy: From basic mechanisms to clinical applications. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2005;2(3):175-91.
[14] Hayes JD, McLellan LI. Glutathione and glutathione-dependent enzymes represent a co-ordinately regulated defence against oxidative stress. Free Radic Res. 1999;31(4):273-300.
[15] Averchenko EA, Kavok NS, Klochkov VK, Malyukin YuV. Chemiluminescent diagnostics of free-radical processes in an abiotic system and in liver cells in the presence of nanoparticles based on rare-earth elements n ReVO4 :Eu3+ (Re = Gd, Y, La) and CeO2. J Appl Spectrosc. 2014; 81(5); 827–33.
[16] Klochkov VK. Coagulation of luminescent colloid nGdVO4 : Eu solutions with inorganic electrolytes. Functional materials. 2009; 16(2):141–4.
[17] Klochkov VK, Grigorova AV, Sedyh OO, Malyukin YV. Cha­racteristics of nLnVO4:Eu3+ (Ln = La, Gd, Y, Sm) sols with nanoparticles of different shapes and sizes. J Appl Spectrosc. 2012;79(5):726–30.
[18] Klochkov VK, Grigorova GV, Sedyh OO, Yefimova SL. The ag­gregation of Methylene blue and Nile blue in the presence of ReEuVO4 (Re = Gd, Y, La) nanoparticles with different form factor. Voprosy khimii i khimicheskoi technologii. 2014;(1):102–9.
[19] Tani T. Photographic science: advances in nanoparticles, J-aggregates, dye sensitization, and organic devices. Oxford University press, 2011. 304 p.
[20] Petrenko AIu, Grishchuk VP, Sukach AN, Rosliakov AD, Belous AM. [Energy state of hepatocytes of fed rats isolated by the means of EDTA and vibration]. Biokhimiia. 1989;54(12):1952-5.
[21] Kamath SA, Narayan KA. Interaction of Ca 2+ with endoplasmic reticulum of rat liver: a standardized procedure for the isolation of rat liver microsomes. Anal Biochem. 1972;48(1):53-61.
[22] Kumari SS, Varghese A, Muraleedharan D, Menon VP. Effect of vitamin E on the severity of myocardial infarction in­duced by isoproterenol. Indian J Med Res. 1989;90:468–71.
[23] Kavok NS, Averchenko KA, Klochkov VK, Yefimova SL, Malyukin YuV. Mitochondrial potential (??m) changes in single rat hepatocytes: The effect of orthovanadate nanoparticles doped with rare-earth elements. Eur Phys J E 2014;37 (12):127.