transmedТрансляционная медицинаTranslational Medicine2311-44952410-5155Almazov National Medical Research Centre, Saint Petersburg, Russia10.18705/2311-4495-2016-3-4-56-65transmed-208Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL STUDIESДИНАМИКА ЕСТЕСТВЕННОГО БИОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ, ПОЛУЧЕННЫХ РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ, ПРИ ИХ ОДНОКРАТНОМ ВВЕДЕНИИ КРЫСАМ СТОКА WISTARTHE DYNAMICS OF THE NATURAL BIODISTRIBUTION OF MAGNETIC NANOPARTICLES SYNTHESIZED IN VARIOUS WAYS, WHEN A SINGLE INFUSION TO WISTAR RATSКоролевДмитрий ВладимировичKorolevD. V.dimon@cardioprotect.spb.ruЗахароваЕлена ВалентиновнаZakharovaE. V.noemail@neicon.ruЕвреиноваНаталья ВладимировнаEvreinovaN. V.noemail@neicon.ruТороповаЯна ГеннадьевнаToropovaY. G.noemail@neicon.ruПечниковаНадежда АлександровнаPechnikovaN. A.noemail@neicon.ruСергиенкоЕлена СергеевнаSergienkoE. S.noemail@neicon.ruГареевКамиль ГазинуровичGareevK. G.noemail@neicon.ruСеверо-Западный Федеральный медицинский исследовательский центр им. В. А. Алмазова; Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. ПавловаРоссияFederal Almazov North-West Medical Research Centre; Pavlov First Saint Petersburg State Medical UniversityRussian FederationСанкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)РоссияSaint Petersburg Electrotechnical University “LETI”Russian FederationСеверо-Западный Федеральный медицинский исследовательский центр им. В. А. Алмазова; Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)РоссияFederal Almazov North-West Medical Research Centre; State Institute of technologyRussian FederationСеверо-Западный Федеральный медицинский исследовательский центр им. В. А. АлмазоваРоссияFederal Almazov North-West Medical Research CentreRussian FederationСанкт-Петербургский Государственный УниверситетРоссияSaint Petersburg UniversityRussian Federation201623122016345665Copyright © Королев Д.В., Захарова Е.В., Евреинова Н.В., Торопова Я.Г., Печникова Н.А., Сергиенко Е.С., Гареев К.Г., 20162016Королев Д.В., Захарова Е.В., Евреинова Н.В., Торопова Я.Г., Печникова Н.А., Сергиенко Е.С., Гареев К.Г.Korolev D.V., Zakharova E.V., Evreinova N.V., Toropova Y.G., Pechnikova N.A., Sergienko E.S., Gareev K.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://transmed.almazovcentre.ru/jour/article/view/208

Методом количественного определения железа исследована динамика естественного биораспределения магнитных наночастиц различного строения и состава при их однократном внутривенном введении крысам стока Wistar. Полученные результаты свидетельствуют о том, что введенные в организм крыс магнитные наночастицы, полученные различными способами, обладают разнонаправленной динамикой их распределения в организме животных. Вероятно, на динамику естественного распределения наночастиц оказывают влияние факторы, определяемые условиями синтеза наночастиц. Предположительно, характеристики наночастиц, получаемых в ходе различных методов синтеза, оказывают влияние не только на их естественное биораспределение в организме, но и на тропность к конкретным тканям и органам, определяя тем самым спектр возможного применения в биомедицине.

The method of quantitative determination of iron content was used to investigate the dynamics of the natural biodistribution of magnetic nanoparticles of various structure and composition when a single intravenous administration to Wistar rats. The results indicate that entered into the body magnetic nanoparticles of various synthesis technique demonstrate the distribution dynamics of mixed trends. Probably the dynamics of the natural distribution of nanoparticles is influenced by factors determined by the terms of nanoparticles synthesis. The characteristics of the nanoparticles produced with various synthesis methods presumably have an impact not only on their natural biodistribution in the body but also on the tropism for specific tissues and organs, thereby determining the range of possible use in biomedicine.

магнитные наночастицыестественное биораспределениеmagnetic nanoparticlesnatural biodistributionReferencesGalagudza M.M, Korolev D.V, Sonin D.L, Aleksandrov I.V, Postnov V.N, Papayan G.V, Shlyakhto E.V. Passive targeting of ischemic myocardium with the use of silica nanoparticles. Nanotechnologies in Russia. 2010; 5(11-12): 884-850.Galagudza M.M, Korolev D.V, Sonin D.L, Aleksandrov I.V, Postnov V.N, Papayan G.V, Shlyakhto E.V. Passive targeting of ischemic myocardium with the use of silica nanoparticles. Nanotechnologies in Russia. 2010; 5(11-12): 884-850.Постнов В. Н., Наумышева Е. Б., Королев Д. В., Галагудза М. М. Наноразмерные носители для доставки лекарственных препаратов. Биотехносфера. 2013; 6(30): 16-27Постнов В. Н., Наумышева Е. Б., Королев Д. В., Галагудза М. М. Наноразмерные носители для доставки лекарственных препаратов. Биотехносфера. 2013; 6(30): 16-27Ito À, Shinkai M, Honda H, Kobayashi T. Medical application of functionalized magnetic nanoparticles. J. Biosci. Boeng. 2005; 100(1): 1-11.Ito À, Shinkai M, Honda H, Kobayashi T. Medical application of functionalized magnetic nanoparticles. J. Biosci. Boeng. 2005; 100(1): 1-11.Zhang Y, Kohler N, Zhang M. Surface modification of superparamagnetic magnetite nanoparticles and their intracellular uptake. Biomaterials. 2002; 23(7): 1553-1613.Zhang Y, Kohler N, Zhang M. Surface modification of superparamagnetic magnetite nanoparticles and their intracellular uptake. Biomaterials. 2002; 23(7): 1553-1613.Гареев К. Г., Лучинин В. В., Мошников В. А. Магнитные наноматериалы, получаемые химическими методами. Биотехносфера. 2013; 5(29): 2-13Гареев К. Г., Лучинин В. В., Мошников В. А. Магнитные наноматериалы, получаемые химическими методами. Биотехносфера. 2013; 5(29): 2-13Chen J.P, Yang P.C, Ma Y.H, Tu S.J, Lu Y.J. Targeted delivery of tissue plasminogen activator by binding to silica-coated magnetic nanoparticle. Int. J. Nanomed. 2012; 7: 5137-5149.Chen J.P, Yang P.C, Ma Y.H, Tu S.J, Lu Y.J. Targeted delivery of tissue plasminogen activator by binding to silica-coated magnetic nanoparticle. Int. J. Nanomed. 2012; 7: 5137-5149.Ma M, Zhang Yu, Gong H, Li F, Gu N. Silica-Coated Magnetite Nanoparticles Labeled by Nimotuzumab, A Humanised Monoclonal Antibody to Epidermal Growth Factor Receptor: Preparations, Specific Targeting and Bioimaging. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2013; 13: 6541-6545.Ma M, Zhang Yu, Gong H, Li F, Gu N. Silica-Coated Magnetite Nanoparticles Labeled by Nimotuzumab, A Humanised Monoclonal Antibody to Epidermal Growth Factor Receptor: Preparations, Specific Targeting and Bioimaging. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2013; 13: 6541-6545.Quy D.V, Hieu N.M, Tra P.T, Nam N.H, Hai N.H, Son N.T, Nghia P.T, Van Anh N.T, Hong T.T, Luong N.H. Synthesis of Silica-Coated Magnetic Nanoparticles and Application in the Detection of Pathogenic Viruses. Journal of Nanomaterials. 2013; 2013, Article ID 603940.Quy D.V, Hieu N.M, Tra P.T, Nam N.H, Hai N.H, Son N.T, Nghia P.T, Van Anh N.T, Hong T.T, Luong N.H. Synthesis of Silica-Coated Magnetic Nanoparticles and Application in the Detection of Pathogenic Viruses. Journal of Nanomaterials. 2013; 2013, Article ID 603940.Krötz F, de Wit C, Sohn H.Y, Zahler S, Gloe T, Pohl U, Plank C. Magnetofection-a highly efficient tool for antisense oligonucleotide delivery in vitro and in vivo. Mol. Therapy. 2003; 7: 700-710.Krötz F, de Wit C, Sohn H.Y, Zahler S, Gloe T, Pohl U, Plank C. Magnetofection-a highly efficient tool for antisense oligonucleotide delivery in vitro and in vivo. Mol. Therapy. 2003; 7: 700-710.Pankhurst Q.A, Connolly J, Jones S.K, Dobson J. Applications of magnetic nanoparticles in biomedicine. J. Phys. D: Appl. Phys. 2003; 36: P. 167-181.Pankhurst Q.A, Connolly J, Jones S.K, Dobson J. Applications of magnetic nanoparticles in biomedicine. J. Phys. D: Appl. Phys. 2003; 36: P. 167-181.Berry C, Curtis A. Functionalization of magnetic nanoparticles for applications in biomedicine. J. Phys. D: Appl. Phys. 2003; 36: R198-R206.Berry C, Curtis A. Functionalization of magnetic nanoparticles for applications in biomedicine. J. Phys. D: Appl. Phys. 2003; 36: R198-R206.Nel A, Xia T, Madler L. Toxic Potential of Materials at the Nanolevel. Science. 2006; 311: 622-627.Nel A, Xia T, Madler L. Toxic Potential of Materials at the Nanolevel. Science. 2006; 311: 622-627.Королев Д. В., Галагудза М. М., Усков И. С., Осташев В. Б., Александров И. В., Афонин М. В., Уменушкина Е. А. Обоснование использования магнитных наночастиц для направленной доставки лекарственных препаратов в ишемизированную скелетную мышцу. Биотехносфера. 2012; 1(19): 2-6Королев Д. В., Галагудза М. М., Усков И. С., Осташев В. Б., Александров И. В., Афонин М. В., Уменушкина Е. А. Обоснование использования магнитных наночастиц для направленной доставки лекарственных препаратов в ишемизированную скелетную мышцу. Биотехносфера. 2012; 1(19): 2-6Bogachev Yu.V, Chernenco Ju.S, Gareev K.G, Kononova I.E, Matyushkin L.B, Moshnikov V.A, Nalimova S.S. The Study of Aggregation Processes in Colloidal Solutions of Magnetite-Silica Nanoparticles by NMR Relaxometry, AFM, and UV-Vis-Spectroscopy. Appl. Magn. Reson. 2014; 3: 329-337.Bogachev Yu.V, Chernenco Ju.S, Gareev K.G, Kononova I.E, Matyushkin L.B, Moshnikov V.A, Nalimova S.S. The Study of Aggregation Processes in Colloidal Solutions of Magnetite-Silica Nanoparticles by NMR Relaxometry, AFM, and UV-Vis-Spectroscopy. Appl. Magn. Reson. 2014; 3: 329-337.Хабриев Р. У Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. 2-е изд. с доп. М.: ОАО «Издательство «Медицина», 2005. c. 832Хабриев Р. У Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. 2-е изд. с доп. М.: ОАО «Издательство «Медицина», 2005. c. 832Waynforth H.B, Flecknell P.A. Experimental and Surgical Technique in the Rat. New York: Academic Press, 1992. p. 400.Waynforth H.B, Flecknell P.A. Experimental and Surgical Technique in the Rat. New York: Academic Press, 1992. p. 400.Афонин М. В., Евреинова Н. В., Королев Д. В., Канарский А. Д., Галагудза М. М. Исследование физических свойств и биодеградации наночастиц магнетита in vitro. Биотехносфера. 2015; 3(39): 32-34Афонин М. В., Евреинова Н. В., Королев Д. В., Канарский А. Д., Галагудза М. М. Исследование физических свойств и биодеградации наночастиц магнетита in vitro. Биотехносфера. 2015; 3(39): 32-34Лебедев С. В., Кван О. В. Референтные значения химических элементов в теле лабораторных животных. Микроэлементы в медицине. 2014; 15(2): 34-39Лебедев С. В., Кван О. В. Референтные значения химических элементов в теле лабораторных животных. Микроэлементы в медицине. 2014; 15(2): 34-39Garcon G, Dagher Z. Dunkerque City air pollution particulate matter - induced cytotoxicity, oxidative stress and inflammation in human epithelial lung cells. Toxicol. in vitro. 2006; 4: 519-528.Garcon G, Dagher Z. Dunkerque City air pollution particulate matter - induced cytotoxicity, oxidative stress and inflammation in human epithelial lung cells. Toxicol. in vitro. 2006; 4: 519-528.Oberdorster G, Oberdorster E, Oberdorster J. Nanotoxicology: am emerging discipline evolving from studies of ultrafine particles. Environmental Health Perspectives. 2005; 7(13): 823-839.Oberdorster G, Oberdorster E, Oberdorster J. Nanotoxicology: am emerging discipline evolving from studies of ultrafine particles. Environmental Health Perspectives. 2005; 7(13): 823-839.Kreyling W.G, Semmler M, Erbe F, Mayer P, Takenaka S, Schulz H, Oberdörster G, Ziesenis A. Translocation of ultrafine insoluble iridium particles from lung epithelium to extrapulmonary organs is size dependent but very low. Journal toxicology environ health. 2002; 65(20): 1513-1530.Kreyling W.G, Semmler M, Erbe F, Mayer P, Takenaka S, Schulz H, Oberdörster G, Ziesenis A. Translocation of ultrafine insoluble iridium particles from lung epithelium to extrapulmonary organs is size dependent but very low. Journal toxicology environ health. 2002; 65(20): 1513-1530.Карр Я. Макрофаги: обзор ультраструктуры и функции. Пер. с англ. М.: Медицина, 1978. с. 189Карр Я. Макрофаги: обзор ультраструктуры и функции. Пер. с англ. М.: Медицина, 1978. с. 189Moghimi S M, Hunter A C, Murray J C. Long-circulating and target-specific nanoparticles: theory to practice. Pharmacol. Rev. 2001; 2: 283-318.Moghimi S M, Hunter A C, Murray J C. Long-circulating and target-specific nanoparticles: theory to practice. Pharmacol. Rev. 2001; 2: 283-318.Yang L, Kuang H, Zhang W, Aguilar Z P, xiong Y, Lai W, Xu H, Wei H. Size dependent biodistribution and toxicokinetics of iron oxide magnetic nanoparticles in mice. Nanoscale. 2015; 7(2): 625-36.Yang L, Kuang H, Zhang W, Aguilar Z P, xiong Y, Lai W, Xu H, Wei H. Size dependent biodistribution and toxicokinetics of iron oxide magnetic nanoparticles in mice. Nanoscale. 2015; 7(2): 625-36.Бычкова А. В., Сорокина О. Н., Коварский А. Л., Леонова В. Б., Розенфельд М. А. Взаимодействие белков плазмы крови с наночастицами магнетита. Коллоидный журнал. 2010; 72(5): 696-702Бычкова А. В., Сорокина О. Н., Коварский А. Л., Леонова В. Б., Розенфельд М. А. Взаимодействие белков плазмы крови с наночастицами магнетита. Коллоидный журнал. 2010; 72(5): 696-702Babadi V.Y, Najafi L, Najafi A, Gholami H, Beigi Zarji M.E, Golzadeh J, Amraie E, Shirband A. Evaluation of iron oxide nanoparticles effects on tissue and enzymes of liver in rats. J. of pharm. and biomed. sciences. 2012; 23: 4-9.Babadi V.Y, Najafi L, Najafi A, Gholami H, Beigi Zarji M.E, Golzadeh J, Amraie E, Shirband A. Evaluation of iron oxide nanoparticles effects on tissue and enzymes of liver in rats. J. of pharm. and biomed. sciences. 2012; 23: 4-9.Arami H, Khandhar A, Liggitt D, Krishnan K.M. In vivo delivery, pharmacokinetics, biodistribution and toxicity of iron oxide nanoparticles. Chem Soc Rev. 2015; 44(23): 8576-8607.Arami H, Khandhar A, Liggitt D, Krishnan K.M. In vivo delivery, pharmacokinetics, biodistribution and toxicity of iron oxide nanoparticles. Chem Soc Rev. 2015; 44(23): 8576-8607.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.