ИСТИНА

В последние годы быстро развивается использование наночастиц в биологических исследованиях и в медицине в диагностических и терапевтических целях. Однако влияние наночастиц на биологические системы еще недостаточно изучено. Предлагаемый нами совместный трехлетний проект направлен на изучение физическими методами фундаментальных аспектов взаимодействия углеродных наночастиц (наноалмазов, фулеренов и нанотрубок), характеризуемых различными размерами, структурой, свойствами поверхности и концентрациями, с молекулярными и клеточными компонентами крови малых экспериментальных животных (крыс). Это взаимодействие может привести к изменению микро- и макрореологических свойств крови и ее микроциркуляции, а также функционирования сердечно-сосудистой системы вцелом. Понимание механизмов взаимодействия различных наночастиц с живым организмом важно для их корректных биологических применений и тесно связано с проблемами нанобезопасности в условиях широкого развития нанотехнологий. В частности для понимания механизмов взаимодействия наночастиц с целостным живым организмом так же, как с отдельными его органами и тканями, необходимо понимание взаимодействия наночастиц с кровью, как интегрирующей субстанцией. Изучение взаимодействия наночастиц с кровью (как с цельной кровью, так и с ее компонентами) и их влияния на функции крови должно предшествовать развитию их биобиомедицинских применений in-vivo. В отличие от многих других наночастиц недавно было показано отсутствие токсичности наноалмазов на клеточном уровне. Однако подтвержденная в условиях in-vitro низкая цитотоксичность этих частиц не дает гарантии их биосовместимости in-vivo. В данном проекте предлагается систематически изучить влияние углеродных наночастиц на свойства и функции цельной крови и ее компонентов и сравнить и сравнить его с влиянием наночастиц другой природы и других свойств (таких, как наночастицы диоксида титана, серебра и золота), которые уже нашли широкие промышленные и биомедицинские применения. В качестве модельного варианта будет также изучено влияние функционализации/покрытия поверхности наноалмазов биомолекулами, представляющими особый интерес (белками, метками, лекарствами и пр.) на взаимодействие наноалмазов с кровью и ее компонентами. Исследования в условиях in-vitro будут выполнены на крови и компонентах крови животных. Эти результаты будут сравнены с предыдущими результатами, полученными нами ранее на человеческой крови и с результатами, полученными в данном проекте в экспериментах, проводимых in-vivo с использованием животных моделей (крыс). Конкретных результатов исследований в этой области пока что очень мало. Комплексные исследования влияние наноалмазов на компоненты крови в условиях in-vitro были выполнены только в рамках нашего предыдущего совместного проекта. Однако условия in-vitro являются более или менее искусственными: они лишь имитируют, но не воспроизводят условия in-vivo. О функциональной значимости эффекта или механизма, обнаруженного in-vitro, можно говорить лишь в том случае, если он находит подтверждение в экспериментах in-vivo. Сотрудничество российской и тайваньской исследовательских групп в рамках предлагаемого проекта позволит объединить опыт проведения in-vitro и in-vivo исследований на клеточных моделях (тайваньская группа) и на цельной крови и малых животных (российская группа) с использованием самых современных методов и приборов. Ожидаемые фундаментальные результаты позволят нам занять лидирующие позиции в использовании углеродных наночастиц в биологических и медицинских приложениях.

Показано, что при введении наноаллмазов размером 100 нм в кровоток экспериментальных животных (крыс) в концентрации свыше 25 мкг/мл и их инкубирование с кровью в условиях in vivo начинаются изменения микрореологических параметров параметров крови (измеренных in vitro). В то же время при концентрации 15 кг/мл значимых изменений не обнаружено. В экспериментах с фуллереннами (фуллеренолом С60) системное введение этих наночастиц в дозе 3 мг/кг не оказало значимого влияния на параметры системной гемодинамики у наркотизированных крыс.