Хімія, фізика та технологія поверхні, 2011, 2 (2), 182-189.

Механізми цитотоксичності вуглецевих нанотрубок



M. T. Kartel, V. P. Chernykh, L. V. Ivanov, E. A. Gordienko, S. N. Kovalenko, Yu. I. Gubin, O. A. Nardid, E. I. Smolyaninova

Анотація


З використанням методів спінового зонда (в еритроцитах людини і гепатоцитах щурів) та електричного пробою (в ооцитах миші) вивчено вірогідні механізми цитотоксичності нефракціонованих багатошарових вуглецевих нанотрубок. Показано, що пошкодження мембран еритроцитів під дією вуглецевих нанотрубок прогресує з часом. Після дводенної експозиції при 279 K зразки еритроцитів з концентрацією вуглецевих нанотрубок 10, 50, 100 і 200 мкг/мл показали частку пошкоджених еритроцитів 4, 10, 16 і 25% відповідно. Експозиція гомогенату печінки щура з вуглецевими нанотрубками при 273 К протягом 4 год призводить до значного зниження активності мітохондрій. Вивчення процесів електропорації ооцитів показало, що можливі механізми цитотоксичності нанотрубок пов'язані зі збільшенням провідності мембран, зміною поверхневого потенціалу, з виникненням дефектів у мембрані і, як наслідок, збільшенням проникності мембран. Як доповнення до здатності нанотрубок викликати мембранні структурні зміни, вони також можуть пригнічувати тонкі електрохімічні процеси в клітинах.

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Hurt R.H., Monthioux M., Kane A. Toxicology of Carbon Nanomaterials: Status, trends, and perspectives on the special issue // Carbon. – 2006. – V. 44, N 6. – P. 1028–1033.

Sinha N., Yeow J.T. Carbon nanotubes for biomedical applications // IEEE Trans. Nanobiosci. – 2005. – V. 4, N 2. – P. 180–95.

Rey D.A., Batt C.A., Miller J.C. Carbon nanotubes in biomedical applications // Nanotechnol. Law Business. – 2006. – V. 3, N 3. – P. 263–292.

Yang W., Thordarson P., Gooding J.J. et al. Carbon nanotubes for biological and biomedical application // Nanotechnology. – 2007. – V. 18, N 41. – P. 1–12.

Porter A.E., Gass M., Muller K. et al. Direct imaging of single-walled carbon nanotubes in cells // Nat. Nanotechnol. – 2007. – V. 2. – P. 713–717.

Zhu L., Chang D.W., Dai L., Hong Y. DNA Damage induced by multiwalled carbon nanotubes in mouse embryonic stem cells // Nano Lett. – 2007. – V. 7, N 12. – P. 3592–3597.

Schipper M.L., Nakayama-Ratchford N., Davis C.R. et al. A pilot toxicology study of single-walled carbon nanotubes in a small sample of mice // Nat. Nanotechnol. – 2008. – V. 3, N 4. – P. 216–221.

Likhtenshtein G.I. Method of spin probes in molecular biology. – Moscow: Nauka, 1974. – 256 p. (in Russian).

Chang D.C., Sower J., Chassy B.M., Sowers A.E. Guide to electroporation and electrofusion. – San Diego: Academic Press, 1992. – 581 p.

Chehl J. Electroporation theory and methods, perspectives for drug delivery, gene therapy and research // Acta Physiol. Scand. – 2003. – V. 177, N 4. – P. 437–447.

Tsong T.Y. Electroporation of cell membrane // Biophys. J. – 1991. – V. 60, N 2. – P. 297–306.

Tiessie J., Golzio M., Rols M.P. Mechanisms of cell membrane electropermeabilization: A minireview of our present knowledge // Biochim. Biophys. Acta. – 2005. – V. 1724, N 3. – P. 270-280.

Chizmadzhev Yu.A., Chernomordik L.V., Pastushenko V.F., Abidor I.G. Electroporation of bilayer lipid membranes // Itogi nauki i tekhniki. – 1996. – V. 2. – P. 161–266 (in Russian).

Sementsov Yu.I., Melezhik A.V., Prikhod’ko G.P. et al. Synthesis, structure and physicochemical properties of nanocarbon materials // Physical chemistry of nanomaterials and supramolecular structures / Ed. A.P. Shpak, P.P. Gorbik. – V. 2. – Kyev: Naukova dumka, 2007. – P. 116–158 (in Russian).

Cherkashina D.V., Semenchenko O.A., Grischuk V.P. et al. Supplementation with fetal-specific factors ameliorates oxidative liver damage during hypothermic storage and reperfusion in a rat model // Cell Preservation Technology. – 2005. – V. 3, N 3. – P. 201–208.

Mank M. Biology of mammalia development. Methods. – Moscow: Mir, 1990. – 406 p. (in Russian).

Shigimaga V.A. Determination of conductivity of animal embryo cells // Problemy Bioniki. – 2003. – V. 59. – P. 60–64 (in Russian).

Pat. 1049808 USSR, Int. Cl. G01N 33/48 Method of determination for cell destruction level / L.V. Ivanov, V.A. Moiseev, I.I. Gavrilova et al. – Filed 10.11.1991, Publ. 25.04.1997. – 4 p. (in Russian).

Rakov E.G. Chemistry and application of carbon nanotubes // Uspekhi Khimii. – 2001. – V. 70, N 10. – P. 934–973 (in Russian).

Nardid O.A. Reduction of spin probe at value of biological object survival // Fizika Zhivogo. – 2008. – V. 16, N 1. – P. 44–49 (in Ukrainian).




Copyright (©) 2011 M. T. Kartel, V. P. Chernykh, L. V. Ivanov, E. A. Gordienko, S. N. Kovalenko, Yu. I. Gubin, O. A. Nardid, E. I. Smolyaninova

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.