Российские нанотехнологии. 2019; 14: 76-84
Физико-химические и биологические свойства ассоциатов наночастиц меди
https://doi.org/10.21517/1992-7223-2019-1-2-76-84Аннотация
Проведено исследование физико-химических параметров ассоциатов не стабилизированных наночастиц (НЧ) меди, полученных плазмохимическим способом. Для определения размеров ассоциатов НЧ использовали оптические методы, включая атомно-силовую микроскопию, спектрофотометрию и флюорометрию. Размеры НЧ меди варьировали от 30 до 75 нм, а размеры ассоциатов НЧ — от 481.1 до 1037 нм. Проведен анализ фазового состава НЧ меди методом рентгеновской дифрактометрии с использованием многофункционального рентгеновского дифрактометра Rigaku Ultima IV. На поверхности ассоциатов НЧ обнаружена оксидная пленка без примеси органических молекул. Изучали действие НЧ меди на культуру клеток А549. Обнаружено изменение биохимических показателей сыворотки крови белых беспородных мышей под влиянием НЧ меди. Выявлен противоопухолевый эффект НЧ меди и сопоставлена его выраженность при разных способах введения НЧ животным с фибросаркомой (С-45) и лимфосаркомой Плисса.
Список литературы
1. Копач О.В., Кузовкова А.А., Азизбекян С.Г., Решетников В.Н. Использование наночастиц микроэлементов в биотехнологии лекарственных растений: воздействие наночастиц меди на клеточные культуры Silybum Marianum L. // Труды БГУ. 2013. Т. 8. № 2. C. 20.
2. Рахметова А.А., Алексеева Т.П., Богословская О.А. и др. Ранозаживляющие свойства наночастиц меди в зависимости от их физико-химических характеристик // Российские нанотехнологии. 2010. Т. 5. № 3-4. С. 102.
3. Богословская О.А., Рахметова А.А., Овсянникова М.Н. и др. Особенность антимикробного действия наночастиц меди разной дисперсности и фазового состава // Российские нанотехнологии. 2014. Т. 9. № 1-2. С. 93.
4. Рахметова А.А., Богословская О.А., Ольховская И.П. и др. Совместное действие наночастиц органической и неорганической природы на примере наночастиц хитозана и меди в составе мази на процесс ранозаживления и бактериальные клетки // Российские нанотехнологии. 2015. Т. 10. № 1-2. С. 119.
5. Nie S., Xing Y., Kim G.J., Simons J.W. Nanotechnology applications in cancer // Annu Rev. Biomed Eng. 2007. V. 9. P 257.
6. Годымчук А.Ю., Савельев Г.Г., Горбатенко Д.В. Растворение нанопорошков меди в неорганических биологических средах // Журн. общей химии. 2010. Т. 80. № 5. С. 711.
7. Nair S., Sasidharan A., Rani V.V.D. et al. Role of size scale of ZnO nanoparticles and microparticles on toxicity toward bacteria and osteoblast cancer cells // J. Mater. Sci. Mater. Med. 2009. V. 20. № 1. P 235.
8. Garbutcheon-Singh K.B., Grant M.P., Harper B.W. et al. Transition Metal Based Anticancer Drugs // Current Topics Med. Chem. 2011. V. 11. № 5. P 521.
9. Zakharova O.V., Godymchuk A.Yu., Gusev A.A. et al. Considerable variation of antibacterial activity of Cu nanoparticles suspensions depending on the storage time, dispersive medium, and particle sizes // BioMed. Res. Int. 2015. P 41253.
10. Горошинская И.А., Качесова П.С., Бородулин В.Б. и др. Показатели эндотоксикоза в крови крыс с лимфосаркомой Плисса при введении наночастиц железа // Успехи современного естествознания. 2015. № 9. С. 303.
11. Горошинская И.А., Качесова П.С., Бородулин В.Б., Немашкалова Л.А. Влияние наночастиц железа на состояние свободнорадикальных процессов в крови крыс с фибросаркомой при различном противоопухолевом эффекте // Фундаментальные исследования. 2015. № 7. Ч. 1. С. 9.
12. Качесова П.С., Горошинская И.А., Бородулин В.Б. и др. Влияние наночстиц железа на показатели свободнорадикального окисления в крови крыс с лимфосаркомой Плисса // Биомедицинская химия. 2016. Т. 62. Вып. 5. С. 555.
13. Zanganeh S., Hutter G., Spitler R. et al. Iron oxide nanoparticles inhibit tumour growth by inducing pro-inflammatory macrophage polarization in tumour tissues // Nature Nanotechnology. Published on line: 26 September 2016. https://doi.org/1038/NNANO.2016.168.
14. Матченко Е. Использование нанотехнологий в медицине: прогноз // Наноиндустрия. 2012. Т. 32. № 2. С. 60.
15. Adiseshaiah P.P., Hall J.B., McNeil S.E. // WIREs Nanomed. Nanobiotechnol. 2009. V. 2. P. 99.
16. Yang X., Zou J., Xiao P., Wang X. Effects of Zr addition on properties and Vacuum arc characteristics of Cu-W alloy // Vacuum. 2014. V. 106. P. 16.
17. Zhou J., Zhu D., Tang L. et al. Microstructure and properties of powder metallurgy Cu-1% Cr-0.65% Zr alloy prepared by hot pressing // Vacuum. 2016. V. 131. P. 156.
18. VinardelM.P., Mitjans M. Antitumor activities of metal oxide nanoparticles // Nanomaterials. 2015. V. 5. № 2. P. 1004. https://doi.org/10.3390/nano5021004.
19. Kwong W.L., Lok C.N., Tse C.W. et al. Anti-cancer Iron (II) complexes of pentadentate n-donor ligands: cytotoxicity, transcriptomics analyses, and mechanisms of action // Eur. J. Chem. 2015. V. 21. № 7. Р 3062. https://doi.org/10.1002/chem.201404749.
20. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ Statistica // МедиаСфера. 2002. С. 2.
21. Sizova E., Miroshnikov S., Polyakova V. et al. Copper nanoparticles as modulators of apoptosis and structural changes in tissues // J. Biomater. Nanobiotechnology. 2012. № 3. P 97.
Title in english. 2019; 14: 76-84
Physical properties studying of copper nanoparticle associates possessing biological action
https://doi.org/10.21517/1992-7223-2019-1-2-76-84Abstract
The study of physical and chemical parameters of associates of non-stabilized copper nanoparticles obtained by plasma chemical method was carried out. Optical methods including atomic force microscopy, spectrophotometry, and fluorometry were used to determine the size of nanoparticle associates. The sizes of copper nanoparticles varied from 30 to 75 nm, and the sizes of nanoparticle associates varied from 481.1 to 1037 nm. Phase analysis of copper particles is carried out by XRD method using Rigaku Ultima IV. Metal copper as pillar is identified, weak reflexes of copper oxides cuprite Cu2O and tenorite CuO is detected also. Morphology and particle size is determined using SEM Lyra 3 XMH. Variability of particle sizes in the range from 15 to 75 nm is observed by secondary electron images. An oxide film without organic molecules was found on the surface of nanoparticle associates. The effect of copper nanoparticles on cell cultures А 549 was studied. It had been found the exchange of biochemical values on white outbred mice. The introduction of copper nanoparticles to animals with transplantable tumors resulted in a pronounced antitumor effect. Its expression was compared in rats with fibrosarcoma (C-45) and Pliss lymphosarcoma at different ways of introducing nanoparticles.
References
1. Kopach O.V., Kuzovkova A.A., Azizbekyan S.G., Reshetnikov V.N. Ispol'zovanie nanochastits mikroelementov v biotekhnologii lekarstvennykh rastenii: vozdeistvie nanochastits medi na kletochnye kul'tury Silybum Marianum L. // Trudy BGU. 2013. T. 8. № 2. C. 20.
2. Rakhmetova A.A., Alekseeva T.P., Bogoslovskaya O.A. i dr. Ranozazhivlyayushchie svoistva nanochastits medi v zavisimosti ot ikh fiziko-khimicheskikh kharakteristik // Rossiiskie nanotekhnologii. 2010. T. 5. № 3-4. S. 102.
3. Bogoslovskaya O.A., Rakhmetova A.A., Ovsyannikova M.N. i dr. Osobennost' antimikrobnogo deistviya nanochastits medi raznoi dispersnosti i fazovogo sostava // Rossiiskie nanotekhnologii. 2014. T. 9. № 1-2. S. 93.
4. Rakhmetova A.A., Bogoslovskaya O.A., Ol'khovskaya I.P. i dr. Sovmestnoe deistvie nanochastits organicheskoi i neorganicheskoi prirody na primere nanochastits khitozana i medi v sostave mazi na protsess ranozazhivleniya i bakterial'nye kletki // Rossiiskie nanotekhnologii. 2015. T. 10. № 1-2. S. 119.
5. Nie S., Xing Y., Kim G.J., Simons J.W. Nanotechnology applications in cancer // Annu Rev. Biomed Eng. 2007. V. 9. P 257.
6. Godymchuk A.Yu., Savel'ev G.G., Gorbatenko D.V. Rastvorenie nanoporoshkov medi v neorganicheskikh biologicheskikh sredakh // Zhurn. obshchei khimii. 2010. T. 80. № 5. S. 711.
7. Nair S., Sasidharan A., Rani V.V.D. et al. Role of size scale of ZnO nanoparticles and microparticles on toxicity toward bacteria and osteoblast cancer cells // J. Mater. Sci. Mater. Med. 2009. V. 20. № 1. P 235.
8. Garbutcheon-Singh K.B., Grant M.P., Harper B.W. et al. Transition Metal Based Anticancer Drugs // Current Topics Med. Chem. 2011. V. 11. № 5. P 521.
9. Zakharova O.V., Godymchuk A.Yu., Gusev A.A. et al. Considerable variation of antibacterial activity of Cu nanoparticles suspensions depending on the storage time, dispersive medium, and particle sizes // BioMed. Res. Int. 2015. P 41253.
10. Goroshinskaya I.A., Kachesova P.S., Borodulin V.B. i dr. Pokazateli endotoksikoza v krovi krys s limfosarkomoi Plissa pri vvedenii nanochastits zheleza // Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya. 2015. № 9. S. 303.
11. Goroshinskaya I.A., Kachesova P.S., Borodulin V.B., Nemashkalova L.A. Vliyanie nanochastits zheleza na sostoyanie svobodnoradikal'nykh protsessov v krovi krys s fibrosarkomoi pri razlichnom protivoopukholevom effekte // Fundamental'nye issledovaniya. 2015. № 7. Ch. 1. S. 9.
12. Kachesova P.S., Goroshinskaya I.A., Borodulin V.B. i dr. Vliyanie nanochstits zheleza na pokazateli svobodnoradikal'nogo okisleniya v krovi krys s limfosarkomoi Plissa // Biomeditsinskaya khimiya. 2016. T. 62. Vyp. 5. S. 555.
13. Zanganeh S., Hutter G., Spitler R. et al. Iron oxide nanoparticles inhibit tumour growth by inducing pro-inflammatory macrophage polarization in tumour tissues // Nature Nanotechnology. Published on line: 26 September 2016. https://doi.org/1038/NNANO.2016.168.
14. Matchenko E. Ispol'zovanie nanotekhnologii v meditsine: prognoz // Nanoindustriya. 2012. T. 32. № 2. S. 60.
15. Adiseshaiah P.P., Hall J.B., McNeil S.E. // WIREs Nanomed. Nanobiotechnol. 2009. V. 2. P. 99.
16. Yang X., Zou J., Xiao P., Wang X. Effects of Zr addition on properties and Vacuum arc characteristics of Cu-W alloy // Vacuum. 2014. V. 106. P. 16.
17. Zhou J., Zhu D., Tang L. et al. Microstructure and properties of powder metallurgy Cu-1% Cr-0.65% Zr alloy prepared by hot pressing // Vacuum. 2016. V. 131. P. 156.
18. VinardelM.P., Mitjans M. Antitumor activities of metal oxide nanoparticles // Nanomaterials. 2015. V. 5. № 2. P. 1004. https://doi.org/10.3390/nano5021004.
19. Kwong W.L., Lok C.N., Tse C.W. et al. Anti-cancer Iron (II) complexes of pentadentate n-donor ligands: cytotoxicity, transcriptomics analyses, and mechanisms of action // Eur. J. Chem. 2015. V. 21. № 7. R 3062. https://doi.org/10.1002/chem.201404749.
20. Rebrova O.Yu. Statisticheskii analiz meditsinskikh dannykh. Primenenie paketa prikladnykh programm Statistica // MediaSfera. 2002. S. 2.
21. Sizova E., Miroshnikov S., Polyakova V. et al. Copper nanoparticles as modulators of apoptosis and structural changes in tissues // J. Biomater. Nanobiotechnology. 2012. № 3. P 97.
