Три варианта наночастиц оксида церия разного состава безопасны для организма и эффективно защищают клетки от избыточного окисления и мутаций. При этом действие частиц несколько отличалось: одни из них лучше боролись с перекисью водорода (вариант активных форм кислорода), а другие преимущественно препятствовали повреждениям ДНК. Благодаря этому их можно использовать в медицине при создании препаратов для заживления ран и борьбы с воспалением. К такому выводу пришли ученые из Сеченовского Университета, Российского национального исследовательского медицинского университета имени Н.И. Пирогова, Южного федерального университета и Института биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова. Результаты исследования опубликованы в International Journal of Molecular Sciences.
Ученые исследовали безопасность наночастиц оксида церия с помощью бактериальных биосенсоров — клеток кишечной палочки, в которые искусственно «встроили» гены светящихся белков. Яркость их свечения меняется в зависимости от окружающих условий: например, в ответ на повреждение ДНК или присутствие сильных окислителей (перекиси и супероксид-радикала) она падает, поскольку клетки начинают гибнуть. Именно этот эффект авторы использовали, чтобы оценить токсичность наноцерия.
Специалисты поместили в культуру бактерий небольшое количество наночастиц, после чего в течение двух часов измеряли свечение клеток.
Авторы использовали три популярных варианта наночастиц: покрытые лимонной кислотой (цитратом) или полисахаридом декстраном, а также не имеющие покрытия. Оказалось, что ни один из вариантов наночастиц не повлиял на сообщество бактерий, поскольку свечение культур практически не менялось.
Специалисты протестировали с помощью бактериальных биосенсоров также антиоксидантные свойства наноцерия и его способность препятствовать мутациям в ДНК. Для этого в культуры бактерий они дополнительно внесли перекись водорода и вещество-мутаген.
Лучше всего окисление подавляли наночастицы с лимонной кислотой: они уменьшили повреждение клеток, вызываемое перекисью, на 65,6%. В экспериментах с мутагеном наноцерий позволил частично (с эффективностью до 56%) избежать повреждения генетического материала в клетках.
«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. В целом такие наноматериалы могут помочь в лечении хронических ран и язв, а также воспалительных заболеваний печени и дегенеративных болезней сетчатки», — сказала профессор кафедры патологической физиологии, заведующая лабораторией науки о жизни МГМУ имени И.М. Сеченова Екатерина Силина.
Также она отметила, что в дальнейшем ученые планируют продолжать работу, необходимую для начала клинических исследований создаваемых препаратов.
«В частности, уже через неделю у нас начнется эксперимент на животных с лечением ран, инфицированных антибиотикорезистентными штаммами бактерий. Это важный вопрос, так как постоянно звучащая тема устойчивости микроорганизмов добавляется в нашем случае и к проблеме необходимости добиться безрубцового заживления раны с сохранением всех функциональных слоев кожи», — подчеркнула эксперт.
