ИСТИНА

Разрабатываемые в настоящее время наночастицы (НЧ) перспективны для множества применений в биомедицинских областях для диагностики, доставки лекарств и лечения онкологических заболеваний. Также люди могут подвергаться воздействию НЧ при вдыхании, контакте с кожей, проглатывании и инъекциях. Крошечный размер НЧ позволяет им легче проходить через клеточные мембраны и другие биологические барьеры. Независимо от их использования, источника и воздействия, НЧ попадают в кровоток и распределяются по различным органам, где они частично метаболизируются, выводятся из организма или задерживаются. По этой причине возникла новая отрасль науки под названием нанотоксикология, целью которой является изучение опасного воздействия НЧ на здоровье человека и окружающую среду. Поступление НЧ в кровоток приводит к их взаимодействию с различными клетками крови, в частности с красными клетками крови (ККК), являющимися центральным объектом в кровообращении. Взаимодействие частиц с ККК может вызывать нарушение их функции и приводить к их гемолизу. Среди нежелательных эффектов изменение механических и микрореологических свойств мембран ККК и свойств взаимодействия клеток – агрегации . Цель работы – изучение взаимодействия НЧ с ККК, а также in vitro эффекта НЧ (наноалмазов, фуллеренов, частиц оксида железа и титана, а также различных полимерных НЧ с ККК) на микрореологические свойства ККК, в частности, на их способность деформироваться в сдвиговом потоке при распространении через сосуды и капилляры (зависимость индекса деформируемости ККК от сдвигового напряжения), и их способность агрегировать в цельной крови (характерное время образование агрегатов). Все измерения были проведены методами микроскопии, лазерной дифракции и агрегометрии рассеянного света. Метод лазерной дифрактометрии заключается в получении и последующем анализе дифракционной картины от сильно разбавленной суспензии эритроцитов в состоянии покоя и в сдвиговом потоке. Деформация эритроцитов под действием напряжения сдвига приводит к растяжению дифракционной картины (ее форма становится эллиптической) в направлении, перпендикулярном направлению потока. Индекс деформируемости (DI) – эксцентриситет эллипса, образованного линией одинаковой интенсивности – измеряется для ряда сдвиговых напряжений. Зависимость DI от напряжения сдвига характеризует способность эритроцитов деформироваться, проходя через тонкие кровеносные сосуды и капилляры. Метод лазерной агрегометрии заключается в измерении кинетики агрегации – интенсивности обратного рассеянного от образца цельной крови света от времени при спонтанной агрегации ККК. Полученная кривая кинетики агрегации аппроксимируется суммой двух экспоненциальных функций, где экспоненциальные коэффициенты связаны с характерными временами образования линейных (T1) и трехмерных (T2) агрегатов. Проведены исследования различных аспектов взаимодействия наноалмазов, фуллеренов, частиц оксида железа с ККК. Особое внимание было уделено влиянию НЧ на механические и микрореологические свойства ККК. С помощью флуоресцентной микроскопии доказана адсорбция НЧ на мембране ККК. На основе экспериментальных данных, полученных in vitro при изучении влияния НЧ различных размеров, свойств поверхности и функционализации, а также различных концентраций, можно сделать вывод о токсичности частиц. На основе полученных результатов можно сделать вывод, что НЧ влияют как на параметры агрегации, так и на деформируемость ККК, причем этот эффект зависит от концентрации. Показано, что инкубация проб цельной крови человека с НЧ in vitro приводит к снижению деформируемости эритроцитов при высоких концентрациях НЧ (около 100 мкг/мл для НЧ алмаза и оксида железа и 5-25 мг/мл для фуллеренов). Изменение параметров агрегации также начинают статистически достоверно отличаться для высоких концентраций НЧ. Основываясь на этих результатах, можно сделать вывод, что эти НЧ могут быть использованы для биомедицинских применений в условиях окружающей среды при низких концентрациях, не усложняя физиологические условия крови. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда № 20-45-08004.