Наночастицы оксида церия защитили клетки от окисления и повреждения ДНК
Российские ученые проверили три варианта наночастиц оксида церия и показали, что они не вредили бактериальным биосенсорам. Частицы снижали окислительный стресс и частично защищали ДНК от повреждений, поэтому их можно использовать при создании средств для заживления ран и борьбы с воспалением.
Источник: Екатерина Силина / Сеченовский Университет. Физико-химическая характеризация наночастиц с антиоксидантными и антимутагенными свойствами. ТЭМ-изображения наночастиц CeO2 (увеличенное изображение, размер линейки 5 нм) и электрограмма.
МОСКВА, 13 мая. /Новости науки/. Три варианта наночастиц оксида церия оказались безопасными для клеток и помогли снизить окислительный стресс и повреждение ДНК. К такому выводу пришли ученые из Сеченовского Университета, РНИМУ имени Н.И. Пирогова, Южного федерального университета и Института биоорганической химии РАН, сообщила пресс-служба Российского научного фонда.
Наночастицы оксида церия, или наноцерий, считают перспективными для медицины из-за их антиоксидантных и противовоспалительных свойств. Такие частицы могут лечь в основу препаратов для трудно заживающих ран, язв и воспалительных заболеваний. Однако их безопасность нужно отдельно проверять, так как из-за малого размера наночастицы могут проникать в клетки.
Авторы исследования использовали бактериальные биосенсоры. Это клетки кишечной палочки, в которые встроили гены светящихся белков. Если клетки сталкиваются с повреждением ДНК или сильными окислителями, их свечение меняется. По этому сигналу можно понять, вредят ли частицы клеткам и защищают ли они их от стресса.
Ученые проверили три типа наночастиц оксида церия: без покрытия, с покрытием лимонной кислотой и с покрытием декстраном. В течение двух часов исследователи измеряли свечение бактериальных культур после добавления частиц.
Опыт показал, что ни один вариант наноцерия не нарушал состояние бактериального сообщества. Свечение культур почти не менялось, что указало на отсутствие токсического действия в выбранной модели.
Затем ученые внесли в культуры перекись водорода и вещество-мутаген. Так они проверили, могут ли наночастицы снижать окислительный стресс и защищать генетический материал. Лучше всего с перекисью водорода справились частицы с лимонной кислотой: они уменьшили повреждение клеток на 65,6%. В опытах с мутагеном наноцерий частично защитил ДНК с эффективностью до 56%.
«Мы не только доказали безопасность разных вариантов наночастиц оксида церия, но и продемонстрировали их мощные антиоксидантные и антимутагенные свойства. При этом оказалось, что эффект разных наночастиц несколько отличается, поэтому для различных практических применений стоит выбирать определенный их состав», — рассказала руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, доктор медицинских наук, профессор кафедры патологической физиологии и заведующая лабораторией науки о жизни Сеченовского Университета Екатерина Силина.
По словам Силиной, такие наноматериалы могут быть полезны при лечении хронических ран и язв, воспалительных заболеваний печени и дегенеративных болезней сетчатки. В ближайшее время ученые начнут опыты на животных по лечению ран, зараженных антибиотикоустойчивыми бактериями. Отдельное направление работы связано с защитой живых организмов от разных форм радиации, в том числе при длительных космических полетах.
Ранее эта научная группа разработала гель для заживления ран на основе природного коллагена и наночастиц оксида церия. По данным исследователей, он ускорял заживление ран в два раза эффективнее, чем популярная мазь декспантенол.
Исследование поддержано грантом Российского научного фонда. Результаты опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.
Наночастицы оксида церия, или наноцерий, считают перспективными для медицины из-за их антиоксидантных и противовоспалительных свойств. Такие частицы могут лечь в основу препаратов для трудно заживающих ран, язв и воспалительных заболеваний. Однако их безопасность нужно отдельно проверять, так как из-за малого размера наночастицы могут проникать в клетки.
Авторы исследования использовали бактериальные биосенсоры. Это клетки кишечной палочки, в которые встроили гены светящихся белков. Если клетки сталкиваются с повреждением ДНК или сильными окислителями, их свечение меняется. По этому сигналу можно понять, вредят ли частицы клеткам и защищают ли они их от стресса.
Ученые проверили три типа наночастиц оксида церия: без покрытия, с покрытием лимонной кислотой и с покрытием декстраном. В течение двух часов исследователи измеряли свечение бактериальных культур после добавления частиц.
Опыт показал, что ни один вариант наноцерия не нарушал состояние бактериального сообщества. Свечение культур почти не менялось, что указало на отсутствие токсического действия в выбранной модели.
Затем ученые внесли в культуры перекись водорода и вещество-мутаген. Так они проверили, могут ли наночастицы снижать окислительный стресс и защищать генетический материал. Лучше всего с перекисью водорода справились частицы с лимонной кислотой: они уменьшили повреждение клеток на 65,6%. В опытах с мутагеном наноцерий частично защитил ДНК с эффективностью до 56%.
«Мы не только доказали безопасность разных вариантов наночастиц оксида церия, но и продемонстрировали их мощные антиоксидантные и антимутагенные свойства. При этом оказалось, что эффект разных наночастиц несколько отличается, поэтому для различных практических применений стоит выбирать определенный их состав», — рассказала руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, доктор медицинских наук, профессор кафедры патологической физиологии и заведующая лабораторией науки о жизни Сеченовского Университета Екатерина Силина.
По словам Силиной, такие наноматериалы могут быть полезны при лечении хронических ран и язв, воспалительных заболеваний печени и дегенеративных болезней сетчатки. В ближайшее время ученые начнут опыты на животных по лечению ран, зараженных антибиотикоустойчивыми бактериями. Отдельное направление работы связано с защитой живых организмов от разных форм радиации, в том числе при длительных космических полетах.
Ранее эта научная группа разработала гель для заживления ран на основе природного коллагена и наночастиц оксида церия. По данным исследователей, он ускорял заживление ран в два раза эффективнее, чем популярная мазь декспантенол.
Исследование поддержано грантом Российского научного фонда. Результаты опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.
