transmedТрансляционная медицинаTranslational Medicine2311-44952410-5155Almazov National Medical Research Centre, Saint Petersburg, Russia10.18705/2311-4495-2014-0-3-88-95transmed-41Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL STUDIESИсследование острой токсичности, биораспределения и биоэлиминации наночастиц органомодифицированного кремнезема с различными размерами глобулACUTE TOXICITY, BIODISTRIBUTION, AND BIOELIMINATION OF ORGANOMODIFIED SILICA NANOPARTICLES WITH DIFFERENT GLOBULE SIZESКоролёвДмитрий ВладимировичKorolevD. V.noemail@neicon.ruПостновВиктор НиколаевичPostnovV. N.noemail@neicon.ruНаумышеваЕлена БорисовнаNaumyshevaE. B.noemail@neicon.ruУсковИван СергеевичUskovI. S.noemail@neicon.ruСонинДмитрий ЛеонидовичSoninD. L.noemail@neicon.ruГалагудзаМихаил МихайловичGalagudzaM. M.gala-goudza@mail.ruФГБУ «Федеральный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова» Минздрава России; ГБОУ ВПО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени акад. И.П. Павлова» Минздрава РоссииРоссияFederal Almazov Medical Research Centre; First Pavlov State Medical University of St. PetersburgRussian FederationФГБУ «Федеральный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова» Минздрава России; Санкт-Петербургский государственный университетРоссияFederal Almazov Medical Research Centre; Saint-Petersburg State UniversityRussian FederationФГБУ «Федеральный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова» Минздрава РоссииРоссияFederal Almazov Medical Research CentreRussian Federation201423122016038895Copyright © Королёв Д.В., Постнов В.Н., Наумышева Е.Б., Усков И.С., Сонин Д.Л., Галагудза М.М., 20162016Королёв Д.В., Постнов В.Н., Наумышева Е.Б., Усков И.С., Сонин Д.Л., Галагудза М.М.Korolev D.V., Postnov V.N., Naumysheva E.B., Uskov I.S., Sonin D.L., Galagudza M.M.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/41

Наночастицы органомодифицированного кремнезема (НЧОМК) представляют собой перспективный носитель для направленной доставки лекарственных препаратов и генетических конструкций. В настоящей работе описывается схема синтеза НЧОМК различного размера (3 и 150 нм), а также приводятся данные об отсутствии острой токсичности НЧОМК при внутривенном введении животным. Исследование биораспределения и биоэлиминации НЧОМК показало, что данные носители не накапливаются в органах ретикуло-эндотелиальной системы и быстро выводятся из организма через почки.

Organomodified silica (ORMOSIL) nanoparticles (NPs) are considered as promising nanocarriers for targeted drug and gene delivery. In the present study, we describe the process of synthesis of ORMOSIL NPs of different size (3 and 150 nm). The data showing the lack of systemic toxicity of ORMOSIL NPs after their intravenous administration are also presented. Investigation of ORMOSIL NP biodistribution and bioelimination demonstrated that these nanocarriers are not accumulated in the reticulo-endothelial system organs and are rapidly excreted from the organism through the kidney.

наночастицы органомодифицированного кремнеземаполиорганосилоксанострая токсичностьбиораспределениебиодеградациянаправленная доставка лекарственных препаратовorganomodified silica nanoparticlespolyorganosiloxaneacute toxicitybiodistributionbiodegradationtargeted drug deliveryReferencesГалагудза М.М., Королёв Д.В., Сонин Д.Л. и др. Направленная доставка лекарственных препаратов - итоги последних лет и перспективы // Нанотехнологии. Экология. Производство. - 2010. - № 1. - С. 132-138.Галагудза М.М., Королёв Д.В., Сонин Д.Л. и др. Направленная доставка лекарственных препаратов - итоги последних лет и перспективы // Нанотехнологии. Экология. Производство. - 2010. - № 1. - С. 132-138.Постнов В.Н., Наумышева Е.Б., Королёв Д.В., Галагудза М.М. Наноразмерные носители для доставки лекарственных препаратов // Биотехносфера. - 2013. - № 6(30). - С. 16-27.Постнов В.Н., Наумышева Е.Б., Королёв Д.В., Галагудза М.М. Наноразмерные носители для доставки лекарственных препаратов // Биотехносфера. - 2013. - № 6(30). - С. 16-27.Lyseng-Williamson K.A., Duggan S.T., Keating G.M. Pegylated liposomal doxorubicin: a guide to its use in various malignancies // BioDrugs. - 2013. - Vol. 27, № 5. - Р. 533-540.Lyseng-Williamson K.A., Duggan S.T., Keating G.M. Pegylated liposomal doxorubicin: a guide to its use in various malignancies // BioDrugs. - 2013. - Vol. 27, № 5. - Р. 533-540.Takahama H., Minamino T., Asanuma H. et al. Prolonged targeting of ischemic/reperfused myocardium by liposomal adenosine augments cardioprotection in rats // J. Am. Coll. Cardiol. - 2009. - Vol. 53, № 8. - P. 709-717.Takahama H., Minamino T., Asanuma H. et al. Prolonged targeting of ischemic/reperfused myocardium by liposomal adenosine augments cardioprotection in rats // J. Am. Coll. Cardiol. - 2009. - Vol. 53, № 8. - P. 709-717.Galagudza M., Korolev D., Postnov V. et al. Passive targeting of ischemic-reperfused myocardium with adenosine-loaded silica nanoparticles // Int. J. Nanomedicine. - 2012. - № 7. - P. 1671-1678.Galagudza M., Korolev D., Postnov V. et al. Passive targeting of ischemic-reperfused myocardium with adenosine-loaded silica nanoparticles // Int. J. Nanomedicine. - 2012. - № 7. - P. 1671-1678.Ivanov S., Zhuravsky S., Yukina G. et al. In vivo toxicity of intravenously administered silica and silicon nanoparticles // Materials. - 2012. - Vol. 5, № 10. - P. 1873-1889.Ivanov S., Zhuravsky S., Yukina G. et al. In vivo toxicity of intravenously administered silica and silicon nanoparticles // Materials. - 2012. - Vol. 5, № 10. - P. 1873-1889.Malvindi M.A., Brunetti V., Vecchio G. et al. SiO2 nanoparticles biocompatibility and their potential for gene delivery and silencing // Nanoscale. - 2012. - № 4. - P. 486-495.Malvindi M.A., Brunetti V., Vecchio G. et al. SiO2 nanoparticles biocompatibility and their potential for gene delivery and silencing // Nanoscale. - 2012. - № 4. - P. 486-495.Xie G., Sun J., Zhong G. et al. Biodistribution and toxicity of intravenously administered silica nanoparticles in mice // Arch. Toxicol. - 2010. - Vol. 84, № 3. - P. 183-190.Xie G., Sun J., Zhong G. et al. Biodistribution and toxicity of intravenously administered silica nanoparticles in mice // Arch. Toxicol. - 2010. - Vol. 84, № 3. - P. 183-190.Nishimori H., Kondoh M., Isoda K. et al. Silica nanoparticles as hepatotoxicants. Eur. J. Pharm. Biopharm. - 2009. - Vol. 72, № 3. - P. 496-501.Nishimori H., Kondoh M., Isoda K. et al. Silica nanoparticles as hepatotoxicants. Eur. J. Pharm. Biopharm. - 2009. - Vol. 72, № 3. - P. 496-501.Galagudza M.M., Korolev D.V., Sonin D.L. et al. Targeted drug delivery into reversibly injured myocardium with silica nanoparticles: surface functionalization, natural biodistribution, and acute toxicity // Int. J. Nanomedicine. - 2010. - № 5. - P. 231-237.Galagudza M.M., Korolev D.V., Sonin D.L. et al. Targeted drug delivery into reversibly injured myocardium with silica nanoparticles: surface functionalization, natural biodistribution, and acute toxicity // Int. J. Nanomedicine. - 2010. - № 5. - P. 231-237.Galagudza M., Korolev D., Sonin D. et al. Targeted drug delivery to ischemic heart with use of nanoparticulate carriers: concepts, pitfalls and perspectives // Journal of Manufacturing Technology Management. - 2010. - Vol. 21, № 8. - P. 930-949.Galagudza M., Korolev D., Sonin D. et al. Targeted drug delivery to ischemic heart with use of nanoparticulate carriers: concepts, pitfalls and perspectives // Journal of Manufacturing Technology Management. - 2010. - Vol. 21, № 8. - P. 930-949.Roy I. Synthesis, surface modification, characterization, and biomedical in vitro applications of organically modified silica (ORMOSIL) nanoparticles // Methods Mol. Biol. - 2012. - Vol. 906. - P. 365-379.Roy I. Synthesis, surface modification, characterization, and biomedical in vitro applications of organically modified silica (ORMOSIL) nanoparticles // Methods Mol. Biol. - 2012. - Vol. 906. - P. 365-379.Коробова Е.А., Гаврилова А.В., Белова Л.О., Кирилин А.Д. Карбофункциональные кремнийазотсодержащие органические соединения - исходное сырье в синтезе линейных и гетероциклических продуктов // Вестник МИТХТ. - 2009. - Т. 4, № 3. - С. 64-69.Коробова Е.А., Гаврилова А.В., Белова Л.О., Кирилин А.Д. Карбофункциональные кремнийазотсодержащие органические соединения - исходное сырье в синтезе линейных и гетероциклических продуктов // Вестник МИТХТ. - 2009. - Т. 4, № 3. - С. 64-69.Горбачук В.В., Якимова Л.С., Мостовая О.А. и др. Синтез гибридных органосиликатных частиц, содержащих протоноакцепторные (C(O), P(O)) и протонодонорные (NH) группы // Учен. Зап. Казан. ун-та. Сер. «Естеств. науки». - 2010. - Т. 152, Кн. 1. - С. 38-50.Горбачук В.В., Якимова Л.С., Мостовая О.А. и др. Синтез гибридных органосиликатных частиц, содержащих протоноакцепторные (C(O), P(O)) и протонодонорные (NH) группы // Учен. Зап. Казан. ун-та. Сер. «Естеств. науки». - 2010. - Т. 152, Кн. 1. - С. 38-50.Kumar R., Roy I., Ohulchanskkyy T.Y. et al. In vivo biodistribution and clearance studies using multimodal organically modified silica nanoparticles // ACS Nano. - 2010. - Vol. 4, № 2. - P. 699-708.Kumar R., Roy I., Ohulchanskkyy T.Y. et al. In vivo biodistribution and clearance studies using multimodal organically modified silica nanoparticles // ACS Nano. - 2010. - Vol. 4, № 2. - P. 699-708.Ohulchanskyy T.Y., Roy I., Goswami L.N. et al. Organically modified silica nanoparticles with covalently incorporated photosensitizer for photodynamic therapy of cancer // Nano Lett. - 2007. - Vol. 7, № 9. - P. 2835-2842.Ohulchanskyy T.Y., Roy I., Goswami L.N. et al. Organically modified silica nanoparticles with covalently incorporated photosensitizer for photodynamic therapy of cancer // Nano Lett. - 2007. - Vol. 7, № 9. - P. 2835-2842.Selvestrel F., Moret F., Segat D. et al. Targeted delivery of photosensitizers: efficacy and selectivity issues revealed by multifunctional ORMOSIL nanovectors in cellular systems // Nanoscale. - 2013. - Vol. 5, № 13. - P. 6106-6116.Selvestrel F., Moret F., Segat D. et al. Targeted delivery of photosensitizers: efficacy and selectivity issues revealed by multifunctional ORMOSIL nanovectors in cellular systems // Nanoscale. - 2013. - Vol. 5, № 13. - P. 6106-6116.Singh S.P., Sharma M., Patel H., Gupta P.K. Extra cellular pH influences uptake and photodynamic action of pyropheophorbide-a entrapped in folate receptor targeted organically modified silica nanoparticle // Photodiagnosis Photodyn. Ther. - 2014. - Vol. 11, № 2. - P. 156-164.Singh S.P., Sharma M., Patel H., Gupta P.K. Extra cellular pH influences uptake and photodynamic action of pyropheophorbide-a entrapped in folate receptor targeted organically modified silica nanoparticle // Photodiagnosis Photodyn. Ther. - 2014. - Vol. 11, № 2. - P. 156-164.Singh S.P., Sharma M., Gupta P.K. Enhancement of phototoxicity of curcumin in human oral cancer cells using silica nanoparticles as delivery vehicle // Lasers Med. Sci. - 2014. - Vol. 29, № 2. - P. 645-652.Singh S.P., Sharma M., Gupta P.K. Enhancement of phototoxicity of curcumin in human oral cancer cells using silica nanoparticles as delivery vehicle // Lasers Med. Sci. - 2014. - Vol. 29, № 2. - P. 645-652.Bharali D.J., Klejbor I., Stachowiak E.K. et al. Organically modified silica nanoparticles: a nonviral vector for in vivo gene delivery and expression in the brain // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2005. - Vol. 102, № 32. - P. 11539-11544.Bharali D.J., Klejbor I., Stachowiak E.K. et al. Organically modified silica nanoparticles: a nonviral vector for in vivo gene delivery and expression in the brain // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2005. - Vol. 102, № 32. - P. 11539-11544.Klejbor I., Stachowiak E.K., Bharali D.J. et al. ORMOSIL nanoparticles as a non-viral gene delivery vector for modeling polyglutamine induced brain pathology // J. Neurosci. Methods. - 2007. - Vol. 165, № 2. - P. 230-243.Klejbor I., Stachowiak E.K., Bharali D.J. et al. ORMOSIL nanoparticles as a non-viral gene delivery vector for modeling polyglutamine induced brain pathology // J. Neurosci. Methods. - 2007. - Vol. 165, № 2. - P. 230-243.Barandeh F., Nguyen P.L., Kumar R. et al. Organically modified silica nanoparticles are biocompatible and can be targeted to neurons in vivo // PLoS One. - 2012. - Vol. 7, № 1. - P. e29424.Barandeh F., Nguyen P.L., Kumar R. et al. Organically modified silica nanoparticles are biocompatible and can be targeted to neurons in vivo // PLoS One. - 2012. - Vol. 7, № 1. - P. e29424.Gunawardena S. Developing nanotherapies for neurodegenerative diseases: ORMOSIL and its potential in axonal transport // Ther. Deliv. - 2012. - Vol. 3, № 10. - P. 1189-1198.Gunawardena S. Developing nanotherapies for neurodegenerative diseases: ORMOSIL and its potential in axonal transport // Ther. Deliv. - 2012. - Vol. 3, № 10. - P. 1189-1198.Kumar R., Roy I., Ohulchanskyy T.Y. et al. Covalently dye-linked, surface-controlled, and bioconjugated organically modified silica nanoparticles as targeted probes for optical imaging // ACS Nano. - 2008. - Vol. 2, № 3. - P. 449-456.Kumar R., Roy I., Ohulchanskyy T.Y. et al. Covalently dye-linked, surface-controlled, and bioconjugated organically modified silica nanoparticles as targeted probes for optical imaging // ACS Nano. - 2008. - Vol. 2, № 3. - P. 449-456.Qian J., Wang D., Cai F. et al. Photosensitizer encapsulated organically modified silica nanoparticles for direct two-photon photodynamic therapy and in vivo functional imaging // Biomaterials. - 2012. - Vol. 33, № 19. - P. 4851-4860.Qian J., Wang D., Cai F. et al. Photosensitizer encapsulated organically modified silica nanoparticles for direct two-photon photodynamic therapy and in vivo functional imaging // Biomaterials. - 2012. - Vol. 33, № 19. - P. 4851-4860.Kumar P., Roy I. Optically and magnetically doped ORMOSIL nanoparticles for bioimaging: synthesis, characterization, and in vitro studies // RSC Advances. - 2014. - Vol. 4, № 31. - P. 16181-16187.Kumar P., Roy I. Optically and magnetically doped ORMOSIL nanoparticles for bioimaging: synthesis, characterization, and in vitro studies // RSC Advances. - 2014. - Vol. 4, № 31. - P. 16181-16187.

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