transmedТрансляционная медицинаTranslational Medicine2311-44952410-5155Almazov National Medical Research Centre, Saint Petersburg, Russia10.18705/2311-4495-2022-9-5-87-95transmed-716Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯExperimental studiesИммобилизованные углеродные нанотрубки как активаторы клеточных элементов крови при контактном взаимодействииImmobilized carbon nanotubes as activators of cellular elements of blood in contact interactionГрищукИ. В.GrischukI. G.

Грищук Иван Витальевич, лаборант-исследователь НИЛ биопротезирования и кардиопротекции, Центр экспериментального биомоделирования, Институт экспериментальной медицины

Санкт-Петербург

Ivan G. Grishchuk, laboratory researcher, Research Laboratory of bioprosthetics and cardioprotection, Center for experimental biomodeling, Institute of experimentalmedicine

Saint Petersburg

burkova_nv@almazovcentre.ruСвиридовЭ. Е.SviridovE. E.

Свиридов Эрик Евгеньевич, лаборант-исследователь НИЛ биопротезирования и кардиопротекции, Центр экспериментального биомоделирования, Институт экспериментальной медицины, студент лечебного факультета Института медицинского образования, ФГБУ «НМИЦ им. В. А. Алмазова» Минздрава России; генеральный директор ООО «Гемактон»

Санкт-Петербург

Erik E. Sviridov, student, Medical faculty of the Institute of medical education, laboratory researcher, Research Laboratory of bioprosthetics and cardioprotection, Center for experimental biomodeling, Institute of experimental medicine, Almazov National Medical Centre; general director, Hemacton, Limited Liability Company

Saint Petersburg

burkova_nv@almazovcentre.ruКузнецовС. И.KuznetsovS. I.

Кузнецов Сергей Иванович, д.м.н., профессор, главный научный сотрудник НИЛ биопротезирования и кардиопротекции, Центр экспериментального биомоделирования, Институт экспериментальной медицины, ФГБУ «НМИЦ им. В. А. Алмазова» Минздрава России; научный сотрудник ООО «Гемактон»

Санкт-Петербург

Sergei I. Kuznetsov, Dr. Sc., Professor, Chief Researcher, Research Laboratory of bioprosthetics and cardioprotection, Center for experimental biomodeling of the Institute of experimental medicine, Almazov National Medical Centre; Research Fellow, Hemacton, Limited Liability Company

Saint Petersburg

burkova_nv@almazovcentre.ruСорокинД. В.SorokinD. V.

Сорокин Дмитрий Вадимович, студент лечебного факультета Института медицинского образования, ФГБУ «НМИЦ им. В. А. Алмазова» Минздрава России; лаборант-исследователь ООО «Гемактон»

Санкт-Петербург

Dmitry V. Sorokin, student, Medical faculty of the Institute of medical education, Almazov National Medical Centre; laboratory assistant-researcher, Hemacton, Limited Liability Company

Saint Petersburg

burkova_nv@almazovcentre.ruЗнаменскийВ. А.ZnamenskyV. A.

Знаменский Виктор Александрович, студент лечебного факультета Института медицинского образования, ФГБУ «НМИЦ им. В. А. Алмазова» Минздрава России; лаборант-исследователь ООО «Гемактон»

Санкт-Петербург

Victor A. Znamensky, student, Medical faculty of the Institute of medical education Almazov National Medical Centre; laboratory assistant-researcher, Hemacton, Limited Liability Company

Saint Petersburg

burkova_nv@almazovcentre.ruАбдуллинаЛ. У.AbdullinaL. U.

Абдуллина Ляйсан Ураловна, студент лечебного факультета Института медицинского образования

Санкт-Петербург

Laysan U. Abdullina, student,Medical faculty of the Institute of medical education

Saint Petersburg

burkova_nv@almazovcentre.ruЧубароваМ. Р.ChubarovaM. R.

Чубарова Мария Романовна, студент лечебного факультета Института медицинского образования

Санкт-Петербург

Mariya R. Chubarova, student, Medical faculty of the Institute of medical education

Saint Petersburg

burkova_nv@almazovcentre.ruКиселеваА. Д.KiselevaA. D.

Киселева Анастасия Дмитриевна, студент лечебного факультета Института медицинского образования

Санкт-Петербург

Anastasia D. Kiseleva, student, Medical faculty of the Institute of medical education

Saint Petersburg

burkova_nv@almazovcentre.ruМинасянС. М.MinasyanS. M.

Минасян Саркис Минасович, к.м.н., старший научный сотрудник НИО микроциркуляции и метаболизма миокарда, Институт экспериментальной медицины

Санкт-Петербург

Sarkis M. Minasyan, MD, Senior researcher, research Laboratory of Microcirculation and Myocardial Metabolism, Institute of Experimental Medicine

Saint Petersburg

burkova_nv@almazovcentre.ruПостновВ. Н.PostnovV. N.

Постнов Виктор Николаевич, к.х.н., доцент кафедры химии твердого тела Института химии ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»; старший научный сотрудник НИЛ нанотехнологий, Центр экспериментального биомоделирования, Институт экспериментальной медицины, ФГБУ «НМИЦ им. В. А. Алмазова» Минздрава России

Санкт-Петербург

Viktor N. Postnov, MD, Senior researcher, research Laboratory of nanotechnologies, Center for experimental biomodeling, Almazov National Medical Centre

Saint Petersburg

burkova_nv@almazovcentre.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0197-1146БурковаН. В.BurkovaN. V.

Буркова Наталья Владимировна, д.б.н., профессор лечебного факультета Института медицинского образования, доцент, заведующий кафедрой физиологии Института экспериментальной медицины

Санкт-Петербург

Natalya V. Burkova, Dr. Sc., Professor, the Department of physiology, Medical faculty of the Institute of medical education, Head of the department of Physiology, Almazov National Medical Centre; Scientific chief, Hemacton, Limited Liability Company

Saint Petersburg

n.burk@list.ruФедеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени В. А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской Федерации; Общество с ограниченной ответственностью «Гемактон»РоссияAlmazov National Medical Research CentreRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени В. А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской Федерации; Общество с ограниченной ответственностью «Гемактон»РоссияAlmazov National Medical Research Centre; Gemakton Limited Liability CompanyRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени В. А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияAlmazov National Medical Research CentreRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени В. А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской Федерации; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет»РоссияAlmazov National Medical Research Centre; Saint Petersburg State University, Saint PetersburgRussian Federation202228122022958795Copyright © Грищук И.В., Свиридов Э.Е., Кузнецов С.И., Сорокин Д.В., Знаменский В.А., Абдуллина Л.У., Чубарова М.Р., Киселева А.Д., Минасян С.М., Постнов В.Н., Буркова Н.В., 20232023Грищук И.В., Свиридов Э.Е., Кузнецов С.И., Сорокин Д.В., Знаменский В.А., Абдуллина Л.У., Чубарова М.Р., Киселева А.Д., Минасян С.М., Постнов В.Н., Буркова Н.В.Grischuk I.G., Sviridov E.E., Kuznetsov S.I., Sorokin D.V., Znamensky V.A., Abdullina L.U., Chubarova M.R., Kiseleva A.D., Minasyan S.M., Postnov V.N., Burkova N.V.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/716

Актуальность. Использование достижений нанотехнологий в медицине открывает перспективы разработки и усовершенствования средств и методов профилактики и лечения заболеваний различного происхождения. Углеродные нанотрубки (УНТ) являются продуктом современных нанотехнологий и помимо уникальных физико-химических свойств имеют перспективы практического применения в медицине. УНТ представляют собой один из самых популярных (сравнимых только с наночастицами серебра и диоксида титана) объектов нанотоксикологических исследований. Данные о влиянии УНТ на клетки крови противоречивы, поэтому необходимы дополнительные исследования. Метод малообъемной гемоперфузии основан на активации клеточных элементов крови при контакте с твердофазным препаратом колонки-активатора. Цель. Оценить активационные возможности иммобилизованных углеродных нанотрубок по скорости адгезии клеточных элементов крови к их поверхности in vitro. Материалы и методы. Гемоконтактное взаимодействие проводили в стендовых условиях с использованием донорской крови в ротационном режиме. Пробы крови брали до начала эксперимента и через 5, 20, 40 и 60 мин. Изменения показателей клеточных популяций крови изучали с помощью гематологического анализатора SySmex XT 1800i (26 параметров). Проведено 50 экспериментов. Для анализа активационных возможностей использовали скоростно-временной адгезивный профиль. Результаты. Наиболее высокие показатели активации клеточных элементов крови зарегистрированы при контакте с многослойными углеродными нанотрубками СилоМУНТ. Заключение. Результаты исследования могут быть в дальнейшем реализованы в процедуре малообъемной гемоперфузии в клинической практике.

Background. The use of nanotechnology achievements in medicine opens up prospects for the development and improvement of means and methods of prevention and treatment of diseases of various origins. Carbon nanotubes (CNTs) are a product of modern nanotechnologies, and in addition to their unique physical and chemical properties, they are promising for practical applications in medicine. CNTs are one of the most popular (comparable only with silver and titanium dioxide nanoparticles) objects of nanotoxicological research. Data on the effect of CNTs on blood cells are contradictory, so additional studies are necessary. Objective. To assess the activation capabilities of immobilized carbon nanotubes by the rate of adhesion of blood cell elements to their surface in vitro. Design and methods. Hemocontact interaction was carried out in bench conditions using donor blood in rotational mode. Blood samples were taken before the start of the experiment and after 5, 20, 40 and 60 min. Changes in the indicators of cell blood populations using the hematology analyzer SySmex XT 1800i (26 parameters). 50 experiments were conducted. To analyze the activation functions, a speed-time adhesive profile was used. Results. The highest rates of activation of cellular elements of the blood were recorded in contact with multi-walled carbon nanotubes SiloMUNT. Conclusion. The results of the study can be further implemented in the procedure of low-volume hemoperfusion in clinical practice.

адгезияклеточные популяции кровиконтактная активация клеток кровилейкоцитымалообъемная гемоперфузиятромбоцитыуглеродные нанотрубкиadhesionblood cell populationscarbon nanotubescontact activation of bloodleukocyteslow-volume hemoperfusionplateletsReferencesBaimova YA, Mulyukov RR. Graphene, nanotubes and other carbon nanostructures. Russian Academy of sciences: Moscow. 2018; p.212. In Russian [Баимова Ю.А, Мулюков Р.Р. Графен, нанотрубки и другие углеродные наноструктуры. Российская академия наук: Москва. 2018; с. 212.] DOI: 10.31857/S9785907036369000001.Baimova YA, Mulyukov RR. Graphene, nanotubes and other carbon nanostructures. Russian Academy of sciences: Moscow. 2018; p.212. In Russian [Баимова Ю.А, Мулюков Р.Р. Графен, нанотрубки и другие углеродные наноструктуры. Российская академия наук: Москва. 2018; с. 212.] DOI: 10.31857/S9785907036369000001.Gmoshinsky IV, Khotimchenko SA, Riger NA, et al. Carbon nanotubes: mechanisms of the action, biological markers and evaluation of the (review of literature). Gig Sanit. 2017; 96(2):176–186. In Russian [Гмошинский И.В., Хотимченко С.А., Ригер Н.А. и др. Углеродные нанотрубки: механизмы действия, биологические маркеры и оценка токсичности in vivo (обзор литературы). Гигиена и санитария. 2017; 96(2):176–186]. DOI: 10.18821/0016-9900-2017-96-2-176-186.Gmoshinsky IV, Khotimchenko SA, Riger NA, et al. Carbon nanotubes: mechanisms of the action, biological markers and evaluation of the (review of literature). Gig Sanit. 2017; 96(2):176–186. In Russian [Гмошинский И.В., Хотимченко С.А., Ригер Н.А. и др. Углеродные нанотрубки: механизмы действия, биологические маркеры и оценка токсичности in vivo (обзор литературы). Гигиена и санитария. 2017; 96(2):176–186]. DOI: 10.18821/0016-9900-2017-96-2-176-186.Kolesnikov OL, Makarenko ON, Trofimova NV, et al. Investigation of the action of nanotubes on the vitro viability indicators of lymphocytes and neutrophils in vitro. Bulletin of the Ural Medical Academic Science. 2011; 2(2):90–91. In Russian [Колесников О.Л., Макаренко О.Н., Трофимова Н.В. и др. Исследование действия нанотрубок на показатели жизнеспособности лимфоцитов и нейтрофилов in vitro. Вестник Уральской медицинской академической науки. 2011; 2(2):90–91.]Kolesnikov OL, Makarenko ON, Trofimova NV, et al. Investigation of the action of nanotubes on the vitro viability indicators of lymphocytes and neutrophils in vitro. Bulletin of the Ural Medical Academic Science. 2011; 2(2):90–91. In Russian [Колесников О.Л., Макаренко О.Н., Трофимова Н.В. и др. Исследование действия нанотрубок на показатели жизнеспособности лимфоцитов и нейтрофилов in vitro. Вестник Уральской медицинской академической науки. 2011; 2(2):90–91.]Schrand AM, Dai L, Schlager J, Hussain S, et al. Differential biocompatibility of carbon nanotubes and nanodiamonds. Diamond Relat. Mater. 2007; 16(12): 2118– 2123. DOI:10.1016/J.DIAMOND.2007.07.020.Schrand AM, Dai L, Schlager J, Hussain S, et al. Differential biocompatibility of carbon nanotubes and nanodiamonds. Diamond Relat. Mater. 2007; 16(12): 2118– 2123. DOI:10.1016/J.DIAMOND.2007.07.020.Funahashi S, Okazaki Y, Ito D et al. Asbestos and multi-walled carbon nanotubes generate distinct oxidative responses in inflammatory cells. J Clin Biochem Nutr. 2015; 56(2):111–117. DOI: 10.3164/jcbn.14-92.Funahashi S, Okazaki Y, Ito D et al. Asbestos and multi-walled carbon nanotubes generate distinct oxidative responses in inflammatory cells. J Clin Biochem Nutr. 2015; 56(2):111–117. DOI: 10.3164/jcbn.14-92.Burkova NV, Kuznetsov SI, Tyukavin AI. Effects of low-volume perfusion of blood activated by hemosorbents. Journal of postgraduate medical education=”Vestnik SantPeterburgskoy Meditsinskoy Academii poslediplomnogo obrazovania”. 2011; 3(4):24–32. In Russian [Буркова Н.В., Кузнецов С.И., Тюкавин А.И. Эффекты малообъемной перфузии крови, активированной гемосорбентами. Вестник Санкт-Петербургской медицинской академии последипломного образования. 2011; 3(4):24–32.]Burkova NV, Kuznetsov SI, Tyukavin AI. Effects of low-volume perfusion of blood activated by hemosorbents. Journal of postgraduate medical education=”Vestnik SantPeterburgskoy Meditsinskoy Academii poslediplomnogo obrazovania”. 2011; 3(4):24–32. In Russian [Буркова Н.В., Кузнецов С.И., Тюкавин А.И. Эффекты малообъемной перфузии крови, активированной гемосорбентами. Вестник Санкт-Петербургской медицинской академии последипломного образования. 2011; 3(4):24–32.]Kirichuk OP, Burkova NV, Romanchuk EV, et al. Valuation of Activation Capabilities of SolidPhase Surfaces by the Rate of Adhesion of Blood Cells. Translational Medicine. 2019; 6(3):53–60. In Russian [Киричук О.П., Буркова Н.В., Романчук Е.В. и др. Оценка активационных возможностей твердофазных поверхностей по скорости адгезии клеток крови. Трансляционная медицина. 2019; 6(3):53–60.] DOI: 10.18705/2311-4495-2019-6-3- 53-60.Kirichuk OP, Burkova NV, Romanchuk EV, et al. Valuation of Activation Capabilities of SolidPhase Surfaces by the Rate of Adhesion of Blood Cells. Translational Medicine. 2019; 6(3):53–60. In Russian [Киричук О.П., Буркова Н.В., Романчук Е.В. и др. Оценка активационных возможностей твердофазных поверхностей по скорости адгезии клеток крови. Трансляционная медицина. 2019; 6(3):53–60.] DOI: 10.18705/2311-4495-2019-6-3- 53-60.Kuznetsov SI, Kirichuk OP, Burkova NV, et al. Comparison of the activation capabilities of hemosorbents by adhesion rate of blood cells in vitro. Translational Medicine. 2021; 8(5):57–66. In Russian [Кузнецов С.И., Киричук Щ.П., Буркова Н.В. и др. Сравнение активационных возможностей гемосорбентов по скорости адгезии клеток крови in vitro. Трансляционная медицина. 2021; 8(5):57–66.] DOI: 10.18705/2311-4495-2021-8-5.Kuznetsov SI, Kirichuk OP, Burkova NV, et al. Comparison of the activation capabilities of hemosorbents by adhesion rate of blood cells in vitro. Translational Medicine. 2021; 8(5):57–66. In Russian [Кузнецов С.И., Киричук Щ.П., Буркова Н.В. и др. Сравнение активационных возможностей гемосорбентов по скорости адгезии клеток крови in vitro. Трансляционная медицина. 2021; 8(5):57–66.] DOI: 10.18705/2311-4495-2021-8-5.Postnov VN, Novikov AG, Romanychev AI, et al. Synthesis of carbon nanotubes from a cobalt-containing aerosilogel. Russ J Gen Chem. 2014; 84(5): 962–963. DOI: 10.1134/S1070363214050302.Postnov VN, Novikov AG, Romanychev AI, et al. Synthesis of carbon nanotubes from a cobalt-containing aerosilogel. Russ J Gen Chem. 2014; 84(5): 962–963. DOI: 10.1134/S1070363214050302.

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