transmedТрансляционная медицинаTranslational Medicine2311-44952410-5155Almazov National Medical Research Centre, Saint Petersburg, Russia10.18705/2311-4495-2020-7-2-52-64transmed-530Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯExperimental studiesВлияние внутривенного введения крысам наночастиц магнетита с различными оболочками на функциональное состояние и морфологию эндотелия и на антиоксидантный статусThe effect of intravenous administration to rats of magnetite nanoparticles with various shells on the functional state and morphology of the endothelium and on antioxidant statusТороповаЯ. Г.ToropovaY. G.

Торопова Яна Геннадьевна, к.б.н., заведующий НИЛ биопротезирования и кардиопротекции Центра экспериментального биомоделирования Института экспериментальной медицины

пр. Пархоменко, д. 15, Санкт-Петербург, 194156

Toropova Yana G., PhD, Associate Professor, Head of Bioprosthetics and Cardioprotection Research Lab

Parkhomenko str. 15-B, Saint Petersburg, 194156

toropova_yag@almazovcentre.ruМоторинаД. С.MotorinaD. S.

Моторина Дарья Сергеевна, лаборант-исследователь НИЛ биопротезирования и кардиопротекции Центра экспериментального биомоделирования Института экспериментальной медицины

Санкт-Петербург

Motorina Darya S., Research Assistant

Saint Petersburg

dasha_motorina@mail.ruГоршковаМ. Н.GorshkovaM. N.

Горшкова Мария Николаевна, лаборант-исследователь НИЛ биопротезирования и кардиопротекции Центра экспериментального биомоделирования Института экспериментальной медицины

Санкт-Петербург

Gorshkova Mariya N., Research Assistant, Bioprosthetics and Cardioprotection Research Lab

Saint Petersburg

mashanik1997@mail.ruГареевК. Г.GareevK. G.

Гареев Камиль Газинурович, к.т.н., ассистент

Санкт-Петербург

Gareev Kamil G., PhD, Assistant Professor

Saint Petersburg

kggareev@yandex.ruКоролёвД. В.KorolevD. V.

Королев Дмитрий Владимирович, к.т.н., доцент, заведующий НИЛ нанотехнологий

Санкт-Петербург

Korolev Dmitriy V., PhD, Associate Professor, Head of Nanotechnology Research Lab

Saint Petersburg

office@cardioprotect.spb.ruМужикянА. А.MuzhikyanA. A.

Мужикян Арман Артушович, к.ветеринар.н., лаборант-исследователь вивария № 1 питомника лабораторных животных с вивариями Центра доклинических и трансляционных исследований Института экспериментальной медицины

Санкт-Петербург

Muzhikyan Arman A., PhD, Research Assistant, Vivarium, Centre of Doclinical Studies

Saint Petersburg

vetdiagnostics.spb@gmail.comФедеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени В. А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияAlmazov National Medical Research CentreRussian FederationФедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»РоссияPeter the Great Saint Petersburg Polytechnic UniversityRussian FederationФедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)»РоссияSaint Petersburg Electrotechnical University “LETI”Russian Federation202019052020725264Copyright © Торопова Я.Г., Моторина Д.С., Горшкова М.Н., Гареев К.Г., Королёв Д.В., Мужикян А.А., 20202020Торопова Я.Г., Моторина Д.С., Горшкова М.Н., Гареев К.Г., Королёв Д.В., Мужикян А.А.Toropova Y.G., Motorina D.S., Gorshkova M.N., Gareev K.G., Korolev D.V., Muzhikyan A.A.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/530

Актуальность. На сегодняшний день активно ведутся разработки наночастиц для таргетной доставки лекарственных препаратов. Отдельное место занимают магнитные наночастицы (МНЧ) на основе оксидов железа ввиду их химической стабильности, относительно высокой биосовместимости и сравнительной легкости получения. Немодифицированные МНЧ могут легко окисляться, что, вероятно, приведет к токсическим эффектам и потере магнитной и коллоидной устойчивости, во избежание данных эффектов необходимо нанесение покрытия на их поверхность с последующим исследованием их влияния на эндотелий сосудов и антиоксидантный статус. Цель работы. Изучение влияния внутривенного введения крысам МНЧ на основе оксида железа с различными оболочками на функциональное состояние и морфологию эндотелия и на антиоксидантный статус. Материалы и методы. В данной работе использованы коллоидные растворы наночастиц магнетита, покрытые оболочками из альбумина (МНЧ + альбумин), полилактида (МНЧ + полилактид) и полисахарида (МНЧ + полисахарид), в 0,9 %-ом растворе NaCl. Исследование проводили на крысах-самцах стока Wistar SPF-категории. МНЧ вводились однократно в латеральную хвостовую вену крыс. Гистологическими методами была изучена морфология сосудов. Для исследования функциональной активности эндотелия использовали метод проволочной миографии. Оценивались концентрации оксида азота и продуктов перекисного окисления липидов. Методом люминол-активированной хемилюминисценции оценены общая антиоксидантная активность и общая антиоксидантная емкость плазмы крови, полученной после введения МНЧ. Результаты. Однократное внутривенное введение крысам МНЧ + альбумин и МНЧ + полилактид не обеспечивает изменений реактивности сосудов, тогда как введение МНЧ + полисахарид обусловливает снижение эндотелий-зависимого расслабления с сохранением при этом способности к сокращению. Исследуемые виды магнитных наночастиц не влияют на метаболическую активность эндотелия и морфологию сосудов. Установлено, что введение исследуемых агентов обусловливает снижение уровня перекисного окисления липидов. МНЧ + альбумин, МНЧ + полилактид и МНЧ + полисахарид при их однократном внутривенном введении обеспечивают схожий по выраженности, но разный по механизмам реализации эффект на антиоксидантный статус. Заключение. Полученные данные свидетельствуют о том, что исследуемые виды МНЧ обладают равнозначной биосовместимостью при их однократном внутривенном введении крысам.

Магнитные наночастицыэндотелийбиосовместимостьпроволочная миогра-фияхемилюминесценцияантиоксидантный статусantioxidant statusbiocompatibilitychemiluminescenceendotheliummagnetic nanoparticleswire myographyReferencesReddy L, Arias J, Nicolas J, et al. Magnetic nanoparticles: design and characterization, toxicity and biocompatibility, pharmaceutical and biomedical applications. Chemical Reviews. 2012; 112(11):58185878.Reddy L, Arias J, Nicolas J, et al. Magnetic nanoparticles: design and characterization, toxicity and biocompatibility, pharmaceutical and biomedical applications. Chemical Reviews. 2012; 112(11):58185878.Dobson J. Magnetic nanoparticles for drug delivery. Drug Development Research. 2006; 67:55–60.Dobson J. Magnetic nanoparticles for drug delivery. Drug Development Research. 2006; 67:55–60.Sun C, Lee J, Zhang M. Magnetic nanoparticles in MR imaging and drug delivery. Advanced drug delivery reviews. 2008; 60(11):1252–1265.Sun C, Lee J, Zhang M. Magnetic nanoparticles in MR imaging and drug delivery. Advanced drug delivery reviews. 2008; 60(11):1252–1265.Liu X, Choo E, Ahmed A, et al. Magnetic nanoparticle-loaded polymer nanospheres as magnetic hyperthermia agents. Journal of Materials Chemistry B. 2014; 2(1):120–128.Liu X, Choo E, Ahmed A, et al. Magnetic nanoparticle-loaded polymer nanospheres as magnetic hyperthermia agents. Journal of Materials Chemistry B. 2014; 2(1):120–128.Haun JB, Yoon T-J, Lee H, Weissleder R. Magnetic nanoparticle biosensors. WIREs: Nanomedicine and Nanobiotechnology. 2010; 2(3):291–304.Haun JB, Yoon T-J, Lee H, Weissleder R. Magnetic nanoparticle biosensors. WIREs: Nanomedicine and Nanobiotechnology. 2010; 2(3):291–304.Gupta AK, Curtis AS. Lactoferrin and ceruloplasmin derivatized superparamagnetic iron oxide nanoparticles for targeting cell surface receptors. Biomaterials. 2004; 25(15): 3029–3040.Gupta AK, Curtis AS. Lactoferrin and ceruloplasmin derivatized superparamagnetic iron oxide nanoparticles for targeting cell surface receptors. Biomaterials. 2004; 25(15): 3029–3040.Sun S, Zeng H, Robinson DB, et al. Monodisperse MFe2O4 (M=Fe, Co, Mn) nanoparticles. Journal of the American Chemical Society. 2004; 126(1):273–279.Sun S, Zeng H, Robinson DB, et al. Monodisperse MFe2O4 (M=Fe, Co, Mn) nanoparticles. Journal of the American Chemical Society. 2004; 126(1):273–279.Mandal S, Chaudhuri K. A simple method for the synthesis of ultrafine carbon nanoparticles and its interaction with bovine serum albumin. Advanced Science Letters. 2012; 5(1):139–143.Mandal S, Chaudhuri K. A simple method for the synthesis of ultrafine carbon nanoparticles and its interaction with bovine serum albumin. Advanced Science Letters. 2012; 5(1):139–143.Van Sliedregt A, Radder AM, de Groot K, van Blitterswijk CA. In vitro biocompatibility testing of polylactides Part I Proliferation of different cell types. Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 1992;3:365–370.Van Sliedregt A, Radder AM, de Groot K, van Blitterswijk CA. In vitro biocompatibility testing of polylactides Part I Proliferation of different cell types. Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 1992;3:365–370.Торопова Я.Г., Зелинская И.А., Маркитанова А.C. и соавт. Влияние наночастиц магнетита и коллоидных частиц FemO-SiO2 на функциональное состояние эндотелия при внутривенном введении крысам. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2017; 103 (12):1416–1424.Toropova YaG, Zelinskaya IA, Markitanova AC, et al. The influence of magnethite nanoparticles and FemOn- SiO2 colloidal particles on endothelium functional statement after intravenous injection in rats. Russian Journal of physiology = Rossiyskiy fiziologicheskiy zhurnal im. I.M. Sechenoval. 2017; 103 (12):1416–1424. In Russian.Mandal S, Chaudhuri K. Magnetic core-shell nanoparticles for biomedical applications. In: Sharma S, (eds) Complex Magnetic Nanostructures. Cham: Springer International Publishing AG, 2017:425–453.Mandal S, Chaudhuri K. Magnetic core-shell nanoparticles for biomedical applications. In: Sharma S, (eds) Complex Magnetic Nanostructures. Cham: Springer International Publishing AG, 2017:425–453.Toropova YaG, Golovkin AS, Malashicheva AВ, et al. In vitro toxicity of FemOn, FemOn-SiO2 composite, and SiO2-FemOn core-shell magnetic nanoparticles. International Journal of Nanomedicine. 2017; 12: 593–603.Toropova YaG, Golovkin AS, Malashicheva AВ, et al. In vitro toxicity of FemOn, FemOn-SiO2 composite, and SiO2-FemOn core-shell magnetic nanoparticles. International Journal of Nanomedicine. 2017; 12: 593–603.Waynforth HB, Flecknell PA. Experimental and Surgical Technique in the Rat. 2nd ed. London: Academic Press, 1992: p. 382.Waynforth HB, Flecknell PA. Experimental and Surgical Technique in the Rat. 2nd ed. London: Academic Press, 1992: p. 382.Торопова Я.Г., Печникова Н.А., Зелинская И. А. и соавт. Изучение гемосовместимости магнитных наночастиц магнетита и композитных частиц магнетита-кремнезема in vitro. Бюллетень сибирской медицины. 2018; 17 (3):157–167.Toropova YaG, Pechnikova NA, Zelinskaya IA, et al. Hemocompatibility of magnetic magnethite nanoparticles and magnetite-silica composites in vitro. Bulletin of Siberian Medicine = Byulleten’ sibirskoy meditsiny. 2018; 17(3):157–167. In Russian.Зелинская И.А., Торопова Я.Г. Проволочная миография в современных научных исследованиях: методические аспекты. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2018; 17(1): 83–89.Zelinskaya IA, Toropova YaG. Wire myography in modern scientific researches: methodical aspects. Regional blood circulation and microcirculation = Regionarnoe krovoobrashchenie i mikrotsirkulyatsiya. 2018;17(1):83–89. In Russian.Владимиров Ю.А., Проскурнина Е.В. Свободные радикалы и клеточная хемилюминесценция. Успехи биологической химии. 2009; 49: 341–388.Vladimirov YuA, Proskurnina EV. Free radicals and cell chemiluminescence. Advances in biological chemistry = Uspekhi biologicheskoy khimii. 2009; 49: 341–388. In Russian.Uotila J, Kirkkola AL, Rorarius M, et al. The total peroxyl radical-trapping ability of plasma and cerebrospinal fluid in normal and preeclamptic parturients. Free Radical Biology and Medicine. 1994;16(5):581–590.Uotila J, Kirkkola AL, Rorarius M, et al. The total peroxyl radical-trapping ability of plasma and cerebrospinal fluid in normal and preeclamptic parturients. Free Radical Biology and Medicine. 1994;16(5):581–590.Петренко В.М. Сетевидная конструкция микроциркуляторного русла. Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. 2010; 13(1): 37– 46.Petrenko VM. The reticular structure of the microcirculatory. University proceedings. Volga region. Medical sciences = Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Povolzhskiy region. Meditsinskie nauki. 2010; 13(1): 37–46. In Russian.Тыбинка А.М., Паладийчук Е.Р. Характеристика кровеносных сосудов кишечника и его брыжейки. Науковий вісник ЛНУВМБТ імені С.З. Ґжицького. 2015; 17 (2): 232–240.Tybinka AM, Paladiychuk ER. Characteristic of the blood vessels of the intestine and its mesentery. Scientific messenger of LNU of veterinary medicine and biotechnologies = Naukovyj visnyk LNUVMBT imeni S.Z. G’zhyc’kogo. 2015; 17 (2): 232–240. In Russian.Junqueira L, Carneiro J. Junqueira’s basic histology. Text and atlas. 11th ed. New York: McGraw-Hill, 2005. p. 544.Junqueira L, Carneiro J. Junqueira’s basic histology. Text and atlas. 11th ed. New York: McGraw-Hill, 2005. p. 544.Коржевский Д.Э., Колос Е.А., Карпенко М.Н. и др. Гистохимическое определение металлов. СПб: СпецЛит, 2016. с 63.Korzhevskiy DE, Kolos EA, Karpenko MN, et al. Histochemical determination of metals. SPb: SpetsLit, 2016. p. 63. In Russian.

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