ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
1.1 Применение наночастиц в хозяйственной деятельности человека 7
1.2 Методы синтеза наночастиц 9
1.3 Способы оценки безопасности наночастиц для человека 11
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 23
2.1 Реактивы, материалы и приборы 23
2.2 Оценка спектральных характеристик наночастиц 25
2.3 Спектрофотометрические методы анализа влияния наночастиц на
функционирование моноферментных реакций 26
2.4 Биолюминесцентный метод анализа влияния наночастиц на
функционирование биферментной системы 28
2.5 Биолюминесцентный метод анализа влияния наночастиц на
функционирование триферментной системы 30
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ 32
3.1 Спектральные характеристики наночастиц 32
3.2 Воздействие наночастиц на ферментные системы 34
3.2.1 Воздействие наночастиц на моноферментные реакции 34
3.2.2 Воздействие наночастиц на биферментную R+L и триферментную
R+L+ADH системы 39
3.3 Сравнительный анализ воздействия наночастиц и марочастиц на активность
ферментов 42
3.4 Сравнительный анализ воздействия наночастиц на активность ферментов с
показателями традиционных биотестов 43
ВЫВОДЫ 45
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 46
Нанотехнология - быстро расширяющаяся и развивающаяся область исследований, которая предоставлена рядом коммерчески доступных инженерных наноматериалов, активно использующиеся во многих сферах жизнедеятельности человека: медицине, парфюмерии, косметике и пищевой промышленности и т.д.[1].
Свойства многих материалов изменяются по мере приближения их размеров к наномасштабам. Увеличиваются научные данные о том, что физические и химические свойства производимых наночастиц приводят к повышению их биодоступности и токсичности [2]. Наночастицы проникают в организм человека через различные пути, достигая различных органов и контактируя с тканями и клетками, но все они основаны на ассоциациях наночастиц и биомакромолекул. Движущие силы для таких взаимодействий являются довольно сложными и включают в себя размер, форму и свойства поверхности (например, гидрофобность, способность связывания водорода, п-связи и стереохимические взаимодействия) модифицированных наноматериалов. Отсутствие регулирования использования наноматериалов с точки зрения биологической безопасности привело к появлению в биологии и медицине концепции нанотоксичности [3].
Проблема изучения воздействия наноматериалов на организм заключется в том, что существующие тесты на токсичность разработаны не специально для наноматериалов.
Поскольку все изменения, происходящие в живых организмах под воздействием токсических веществ, в первую очередь выполняются на самом низком молекулярном уровне организации. Действительно, есть свидетельства того, что молекулярный механизм наноматериалов состоит из деградации ДНК или ингибирования ферментов [4-5]. Методы in vitro позволяют изолировать и протестировать конкретные биологические и механические пути в контролируемых условиях способами, которые нецелесообразны в тестах in vivo.
Цель данной работы состояла в проведении анализа ингибирующего воздействия наночастиц на активность ряда ферментов.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Оценить степень воздействия наночастиц на функционирование моноферментных реакций, представленных трипсином, НАД(Р)Н:ФМН- окидоредуктазой, алкогольдегидрогеназой и бутирилхолинэстеразой.
2. Определить чувствительность ферментативных реакций, катализируемых оксидоредуктазами, к воздействию наночастиц в зависимости от длины цепи сопряжения реакций.
3. Определить зависимость ингибирующего воздействия, оказываемого наночастицами на активность ферментов, от размера наночастиц.
4. Провести сравнительный анализ воздействия наночастиц с воздействием макрочастиц на активность ряда ферментов.
5. Сравнить чувствительность ферментативных методов оценки воздействия наночастиц с показателями традиционных биотестов.
1. Среди ферментативных систем наиболее чувствительны к воздействию наноматериалов моноферментные реакции ADH и R.
2. Удлинение цепи сопряжения реакций, катализируемых оксидоредуктазами, не приводит к увеличению чувствительности ферментативных систем к воздействию наноматериалов.
3. Степень ингибирования активности ферментов увеличивается при увеличении размеров наночастиц.
4. Наночастицы SiO2 и TiO2 проявляют эффект «нано» при их воздействии на ряд ферментов.
5. Молекулярный уровень организации живых организмов более чувствителен к воздействию наноматериалов, чем организменный уровень
