Хімія, фізика та технологія поверхні, 2019, 10 (2), 166-173.

Вивчення впливу детонаційних наноалмазів на мікров’язкість мембран еритроцитів щурів методом спінових зондів



DOI: https://doi.org/10.15407/hftp10.02.166

N. T. Kartel, L. V. Ivanov, A. N. Lyapunov, O. A. Nardid, Ya. O. Cherkashina, E. V. Shcherbak, O. A. Gurova, A. V. Okotrub

Анотація


Методом спінових зондів досліджували вплив різних концентрацій детонаційних наноалмазів (ДНА) 25, 50 і 75 мкг/мл на мікров’язкість мембран еритроцитів щура. Для цього у мембрану еритроцитів був введений спіновий зонд на основі пальмітинової кислоти. Введення ДНА в суспензію еритроцитів в концентрації 25 мкг/мл не приводило до будь-яких змін мікров'язкості мембран еритроцитів в межах помилки експерименту. У той же час підвищення концентрації ДНА в суспензії еритроцитів до 50 і 75 мкг/мл призводило до помітного зменшення мікров’язкості мембран еритроцитів (підвищення плинності мембран) на 20 і 28 % відповідно. Помітне зниження інтенсивності спектру ЕПР зонду в еритроцитах через 4 год інкубації еритроцитів з ДНА (50 мкг/мл) вказує на антиоксидантну активність наноалмазу - здатність бути донором електронів і відновлювати нітроксильний стабільний радикал (спіновий зонд) до гідроксиламіну. Фізіологічно збільшення плинності мембран еритроцитів має велике значення для організму, тому що дозволяє еритроцитам краще проникати через тонкі або звужені капіляри і більш ефективно живити киснем тканини і органи організму. Крім цього, збільшення плинності мембран клітин підвищує активність мембранних ферментів, що повинно призводити до активізації обмінних та регуляторних процесів в клітинах і в організмі в цілому. Можливо, цим можна пояснити успішне застосування ДНА в онкології, лікуванні шлунково-кишкового тракту і т.д. У той же час, надмірне збільшення плинності мембран клітин при великих концентраціях ДНА може призводити до незворотних змін в нативній структурі мембран клітин.

Ключові слова


метод спінових зондів; мембрани еритроцитів; детонаційні наноалмази; мікров'язкість мембран; синглет; антиоксидантна активність

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


1. Yakovlev R.Yu., Solomatin A.S., Leonidov N.B., Kulakova I.I., Lisichkin G.V. Detonation nanodiamond - a promising carrier for the creation of drug delivery systems. Russ. Chem. J. 2012. 56(56): 114. [in Russian].

2. Badun G.A., Chernysheva M.G., Yakovlev R.Y., Leonidov N.B., Semenenko M.N., Lisichkin G.V. A novel approach radiolabeling detonation nanodiamonds through the tritium thermal activation method. Radiochim. Acta. 2014. 102(10): 941. https://doi.org/10.1515/ract-2013-2155

3. Yakovlev R.Y., Lisichkin G.V., Leonidov N.B. Development and investigation of functionalized nanodiamonds for pharmaceutical and medical applications. In: Mediterranean - East-Europe Meeting Multifunctional Nanomaterials: NanoEuroMed 2011. (Uzhgorod, 2011). P. 169.

4. Yakovlev R.Yu., Badun G.A., Chernysheva M.G., Leonidov N.B., Lisichkin G.V. Tritium labeling nanodiamond and its applications in transmembrane diffusion and biodistribution studies. In: Intern. Conf. Diamond & Carbon Materials. (Riva del Garda, Italy, 2013). Poster 1.096.

5. Dolmatov V.Yu. Detonation synthesis ultradispersed diamonds: properties and applications. Russ. Chem. Rev. 2001. 70(7): 607. [in Russian]. https://doi.org/10.1070/RC2001v070n07ABEH000665

6. Puzyr A.P., Bondar V.S., Bukayemsky A.A., Selyutin G.E., Kargin V.F. Physical and chemical properties of modified nanodiamonds. Synthesis, Properties and Applications of Ultrananocrystalline Diamond. 2005. 192: 261. https://doi.org/10.1007/1-4020-3322-2_20

7. Soltamova A.A., Il'in I.V., Shakhov F.M., Kidalov S.V., Vul' A.Ya., Yavkin B.V., Mamin G.V., Orlinskii S.B., Baranov P.G. Electron paramagnetic resonance detection of the giant concentration of nitrogen vacancy defects in sintered detonation nanodiamonds. JETP Letters. 2010. 92(2): 102. [in Russian]. https://doi.org/10.1134/S0021364010140067

8. Samsonenko N.D., Zhmykhov G.V., Zon V.Sh., Aksenov V.K. Features of the electron paramagnetic resonance of the surface centers of diamond. Russ. J. Structural. Chem. 1979. 20(6): 1116. [in Russian]. https://doi.org/10.1007/BF00753210

9. Belobrov P.I., Gordeev S.K., Petrakovskaya É.A., Falaleev O.V. Paramagnetic properties of nanodiamond. Doklady Physics. 2001. 46(7): 459. [in Russian]. https://doi.org/10.1134/1.1390396

10. Liechtenstein G.I. The Method of Spin Labels in Molecular Biology. (Moscow: Science, 1974). [in Russian].

11. Berliner L. The Method of Spin Labels. Theory and Applications. (Moscow: Mir, 1979). [in Russian].

12. Ivanov L.V., Lyapunov A.N., Kartel N.T., Nardid O.A., Okotrub A.V., Kirilyuk I.A., Cherkashina Ya.O. Delivery of lipophilic spin probes by carbon nanotubes to erythrocytes and blood plasma. Surface. 2014. 6(21): 292. [in Russian].

13. Kartel N.T., Ivanov L.V., Lyapunov A.N., Nardid O.A., Okotrub A.V., Kirilyuk I.A., Cherkashina Ya.O. Estimation of the effect of carbon nanotubes on the microviscosity of erythrocyte membranes. Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine. 2015. 3: 114. [in Russian]. https://doi.org/10.15407/dopovidi2015.03.114

14. Puzyr A.P., Neshumaev D.A., Bondar V.S., Tarskikh S.V., Makarskaya G.V., Dolmatov V.Yu. Destruction of human blood cells in the interaction with detonation nanodiamonds in vitro experiments. Biofizika. 2005. 50(1): 94. [in Russian].

15. Puzyr A.P., Tarskikh S.V., Makarskaya G.V., Chiganova G., Larionova I.S., Detkov P.Ya., Bondar V.S. The damaging effect of detonation diamonds on the cells of white and red human blood in vitro. Reports of the Russian Academy of Sciences. 2002. 385(4): 561. [in Russian]. https://doi.org/10.1023/A:1019959322589




DOI: https://doi.org/10.15407/hftp10.02.166

Copyright (©) 2019 N. T. Kartel, L. V. Ivanov, A. N. Lyapunov, O. A. Nardid, Ya. O. Cherkashina, E. V. Shcherbak, O. A. Gurova, A. V. Okotrub