CC BY
14ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЁНЫХ
-------------1Е НЕДЕЛИ»
19-21 октября 2021 г.
Исследование цитотоксичности наночастиц оксидов металлов (ZnO, Ag2O), синтезированных методом лазерной абляции
Бурмистров Д.Е.
Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, Москва
Е-mail: dmitriiburmistroff@gmail.com
На сегодняшний день антибиотики являются золотым стандартом в лечении многих бактериальных инфекций. Однако известен целый за ряд механизмов формирования устойчивости у бактериальных клеток. Появление антибиотико-резистентных штаммов значительно увеличило количество случаев и тяжесть инфекций, а также увеличило расходы на здравоохранение по всему миру. На сегодняшний день выявлены резистентные практически ко всем доступным антибиотикам штаммы. Всё вышесказанное делает поиск новых антимикробных препаратов первоочередной задачей мирового здравоохранения.
В настоящее время значительно возрастает интерес к наночастицам металлов и оксидов металлов, как соединениям с антибактериальным потенциалом, к которым относятся Ag, Au, ZnO, TiO2, CuO, Fe2O3, Ag2O, и др. Однако, актуальной проблемой остаётся токсичность большинства наночастиц металлов и их оксидов для нормальных клеток человека.
Таким образом, целью данного исследования являлась оценка цитотоксичности наночастиц оксида цинка и оксида серебра (I) при остром, т.е. однократном воздействии наночастиц на культуры клеток.
В ходе исследования использовались постоянные клеточные линии HaCaT (кератиноциты человека) и BJ-5ta (фибробласты крайней плоти человека). В качестве питательной среды использовалась RPMI-1640, содержащая 10 % фетальной бычьей сыворотки. Водные растворы наночастиц добавляли в культуральную среду до конечной концентрации 0.01 %, 0.001 %, 0.0001 % через 24 часа после начала культивирования in vitro. Оценку
™™дыГу™ физика биологических и медицинских приложений
жизнеспособности клеток в культурах проводили с использованием флуоресцентных красителей бисбензимид (окрашивание всех клеток) и пропидий-иодид (окрашивание только нежизнеспособных клеток) через 24 часа после добавления наночастиц. В ходе обработки полученных результатов были рассмотрены следующие параметры: процент жизнеспособных клеток, средняя площадь поверхности, занимаемой клетками, митотический индекс, а также среднее количество клеток на единицу площади. Результаты представлены ниже в виде таблицы.
Таблица
Основные параметры роста и развития клеточных линий НаСаТ и BJ-5ta при добавлении наночастиц Ag2O и 2п0 соответственно
с концентрациями 10 4-10 2 % через 24 часа после воздействия
Параметр Концентрация наночастиц (НЧ), %
0 10-4 10 10
Клеточная линия/ Тип НЧ НаСаТ^О
Жизнеспособные клетки, % 98,91±1,05 98,75±1,69 98,43±1,61 98,85±1,36
Клетки в событии митоза, % 2,25±1,11 1,93±1,03 2,18±0,93 2,22±1,06
Средняя площадь 1 клетки, мкм2 127,96±29,78 141,46±31,20 133,21±24,34 129,91±22,88
Число клеток на 103 мкм2, шт 3,30±1,43 3,18±1,29 3,29±1,65 2,91±1,54
Клеточная линия/ Тип НЧ BJ-5ta/ZnO
Жизнеспособные клетки, % 97,08±1,59 96,03±1,97* 96,86±1,49 95,78±1,77*
Клетки в событии митоза, % 2,22±0,97 1,64±0,85* 2,12±1,00 1,34±0,46*
Средняя площадь 1 клетки, мкм2 135,33±24,24 146,71±24,74 124,78±22,05 132,38±26,95
Число клеток на 103 мкм2, шт 4,09±1,05 6,73±1,33* 3,96±0,81 4,33±1,54
* — статистически значимые различия по сравнению с группой «Контроль», /><0.05, критерий Манна-Уитни.
Таким образом, было показано, что добавление наночастиц Ag2O в концентрациях 0.01 %, 0.001 %, 0.0001 % не приводило к статистически значимым изменениям параметров функционирования клеток НаСаТ. Отмечалась тенденция к снижению числа клеток на единицу площади.
мс^^З? 19-21 октября 2021 г
Добавление наночастиц 2п0 в концентрациях 0.01% и 0.0001 % в культуральную среду клеток BJ-5ta приводило к достоверному снижению доли жизнеспособных клеток, частоты событий митоза, а также сокращению числа клеток на единицу площади. Было показано, что наночастицы оксида цинка (2п0) являются более токсичными по отношению к постоянной клеточной линии, чем наночастицы оксида серебра (I) (Ag2O). Данное наблюдение представляет большой интерес и требует дальнейшего более детального изучения. Использование первичных клеточных культур вместо иммортализованных клеточных линий даст возможность более детально исследовать цитотоксическое воздействие рассматриваемых наночастиц оксидов металлов, в том числе, влияние на морфологию клеток.
Автор выражает благодарность научному руководителю, д.б.н. Гудкову С.В. за помощь в постановке научной задачи и обсуждение результатов, а также коллеге Серову Д.А за помощь в обработке данных.
Работа поддержана грантом РФФИ 19-02-00061_а и грантом Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых МД-2128.2020.11.
