CC BY
175
Инновационное направление науки 7
УДК 636.085:577.17.049
Наноматериалы в животноводстве (обзор)
С.А. Мирошников1, Е.А. Сизова1'2 ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства»
2 ФГБОУВО «Оренбургский государственный университет»
Аннотация. В настоящее время интерес к производству и использованию наночастиц (НЧ) в медицине, биологии и сельском хозяйстве подтверждается увеличением за последние 10 лет числа работ по проблеме более чем в 6 раз и превышает 143 тысячи. Это во многом стало возможным благодаря значительным инвестициям. Перспективы этой области знаний привлекают всеобщее внимание учёных.
Организм сельскохозяйственных животных эволюционно развивался в непосредственном контакте с природными наночастицами, идентичными искусственным наноформам микроэлементов. Это обстоятельство, высокий потенциал продуктивного действия и перспективы снижения экологической нагрузки позволяют рассматривать НЧ как перспективные компоненты рациона животных.
Механизм действия НЧ на организм отличается от известного для ионных форм микро-элентов, что определяет различия в продуктивном действии. Поэтому интерес к источникам микроэлементов в наноформе значительно возрос в последние два десятилетия. Перспективы и задачи нанотехнологий заключаются в разработке препаратов на основе НЧ, конструирование и безопасное использование НЧ в животноводстве, покрытие их инертными веществами, оптимизации размера НЧ, создание «зелёных» наночастиц из растений.
Однако наряду с безусловными перспективами нанотехнологий в животноводстве существуют и сдерживающие обстоятельства определяемые труднопрогнозируемостью свойств наноструктур и наличием большого числа работ по нанотоксикологии. Это стало обоснованием к принятию особых мер по регулированию рынка наноформ. Между тем искусственные НЧ микроэлементов при выполнении определённых требований к их изготовлению могут рассматриваться как относительно безопасный класс наноструктур. Основанием к этому утверждению является существующая практика включения НЧ металлов в продукты питания и упаковку для пищевых продуктов, использования НЧ металлов микроэлементов в медицине.
Ключевые слова: наночастицы, животноводство, перспективы нанотехнологий, риски нанотехнологий, биологические эффекты нанотехнологий.
Введение.
По некоторым оценкам развитие нанотехнологии обеспечит к 2020 году создание отраслей промышленности, в которых будет занято около шести миллионов человек с оборотом от 3 [1] до 3,4 [2] трлн долларов. Это во многом стало возможным благодаря значительным инвестициям. Так, только в США в рамках Национальной Нанотехнологической инициативы в течение последних четырёх лет инвестировали в отрасль около 3,7 млрд долларов [3, 4]. В Японии и Европейском Союзе эта сумма составляет 0,75 и 1,2 млрд долларов в год соответственно [5]. Сегодня более чем 400 компаний в мире ведут научные исследования и разработки в области нанотехнологий. Ожидается, что их число увеличится до более чем 1000 в ближайшие 10 лет [2, 6]. Уже сейчас фактическое производство наноматериалов превышает 100 тыс. тонн в год Nanoroad SME. К сожалению, объём производства нанопорошков в нашей стране крайне небольшой и по некоторым оценкам не превышает 5 тонн [7].
Наноматериалом принято называть естественный, случайный или произведённый материал, содержащий частицы в несвязанном состоянии, либо как совокупность или агломераты, где 50 % или более частиц распределились в размерном диапозоне 1-100 нм [8].
8 Инновационное направление науки
Наночастицы (НЧ) все более широкое применение находят в биологии и медицине в качестве контрастных агентов в магнитно-резонансной томографии [9, 10]; для адресной доставки лекарств, лечении различных заболеваний [11, 12]; при лучевой терапии рака [13]; при исследованиях томографии новообразований, тромбов и т. д. [14, 15]; в качестве бактерицидных препаратов [16] и многом другом. Интерес к производству и использованию НЧ в медицине, биологии и сельском хозяйстве подтверждается увеличением числа работ по проблеме. В частности, в базе www.hcbi.nlm.nih/gov по ключевому слову Nanoparticles число работ за последние 10 лет увеличилось более чем в 6 раз и превысило 143 тысячи.
Нанотехнологии способны значительно повлиять на все отрасли агропромышленного комплекса и сделать отрасль значительно более экологически чистой. Это хорошо понимают в США с его нынешним темпом роста в 25 % (США - 1,08 млрд долларов) [17]. Нанотехнологии могут использоваться в борьбе с болезнями, при производстве пестицидов и разработке диагностического инструментария, а также при разработке функциональных продуктов питания, производстве упаковки, агрохимикатов и др. [18-20].
Перспективы нанотехнологий в АПК во много определяются неуклонным ростом населения земли, которое ожидаемо увеличится к 2025 году до 8 млрд. человек, к 2050 году - до 9 млрд. Продовольственная и Сельскохозяйственная Организация Объединенных Наций прогнозирует, что для обеспечения населения земли потребуется в год производить до 200 млн тонн только мяса [21]. Очевидно, что человечеству придётся использовать перспективы нанотехнологий в сельском хозяйстве.
Уникальные перспективы использования НЧ во многом определяются их неординарными биологическими свойствами [22, 23]. Малый размер, способность НЧ проникать в ткани и органы, высокая площадь поверхности [24-26] формируют ранее не известные биологические эффекты, использование которых на практике позволяет создавать принципиально новые, не имеющие аналогов технологии.
Понимание этого и значительный багаж знаний определили особый интерес к проблеме использования НЧ в животноводстве. Показаны перспективы использования НЧ в качестве биосенсоров [27], источников микроэлементов [28], «in ovo» добавок [29], для оптимизации микрофлоры кишечника животных [30, 31], в качестве иммуностимулирующих добавок [32, 33] и стимуляторов роста [34], для повышения воспроизводительной способности [35], уменьшения вредного воздействия митотоксинов на животных [36, 37], направленного влияния на экспрессию генов, необходимых для развития животных [38], коррекции состава привеса и повышения эффективности использования корма [39-41].
Всё большее применение НЧ находят в ветеринарии. Ожидаемо НЧ найдут широкое применение в качестве антибиотиков [42-44]. НЧ продемонстрировали широкий спектр антибактериальными свойствами в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий. Например, золотосодержащие НЧ перспективны для подавления стафилококка, НЧ серебра проявляют антимикробную активность в отношении кишечной палочки и синегнойной палочки [45, 46]. Антимикробный механизм действия НЧ может включать окислительный стресс и повреждение клеток, высвобождаются ионы металла, или неокислительных механизмов и др. [47, 48].
Перспективными могут оказаться разработки, направленные на использование НЧ кремнезема для улучшения защиты вакцин [49], «polyrhodanine nanoparticles» - в борьбе с Ньюкаслской болезни у цыплят [50], НЧ золота - для диагностики гриппа у птиц [51] и др.
Особое распространение получают наноматериалы при производстве упаковки как для продления сроков хранения, так и в качестве оптических датчиков сохранности. При этом схема работы довольно проста: когда в пищевом пакете происходит окисление, нанодатчики изменяют свой цвет, что указывает на порчу продукта. Эта технология успешно применяется в упаковке молока и мяса [52].
Сейчас очевидно, что использование НЧ позволит производить продукцию животноводства гораздо более быстрыми темпами [53]. Понимание этого определило инициативы Американской ассоциации производителей кормов (Afia) по дальнейшему развитию нанотехнологий в области
Инновационное направление науки 9
кормления сельскохозяйственных животных. Министерство науки и техники Индии (DST) инвестировало 20 млн долларов в свою научно-техническую инициативу «Nanomaterials IVRI-Zinc & Selenium Nanoparticle» в качестве кормовой добавки (https://www.slideshare.net/drpksinghbvc/nano-vetpankgmailcom).
Использование НЧ микроэлементов в животноводстве.
Приготовление наноформ рассматривается как один из путей повышения биодоступности компонентов пищи [54, 55]. Это в полной мере относится к препаратам НЧ жизненно необходимых металлов [56]. Перспективность использования НЧ металлов-микроэлементов определяется и меньшей их токсичностью в сравнении с традиционными источниками микроэлементов. Это послужило основанием к созданию новых препаратов микроэлементов на основе НЧ для человека. Так, препарат Ferumoxytol (Feraheme®, AMAG Pharmaceuticals Inc., Cambridge, MA, USA), на основе «ultrasmall superparamagnetic iron oxide (USPIO) nanoparticle», одобренный US Food and Drug Administration (FDA) для железо-заместительной терапии прежде всего у пациентов с хронической болезнью почек [57], помимо этого получил применение не по прямому назначению для различных МРТ [58].
Существует большое количество исследований, демонстрирующих превосходство специально созданных препаратов НЧ над минеральными солями и органическими формами при использовании в питании животных и птицы. Это хорошо видно на примере препаратов селена в нано-форме. Сравнение НЧ селена с несколькими широко исследуемыми соединениями этого элемента (селенит натрия, селенометионин, methylselenocysteine) показывает заметно более низкую их острую, краткосрочную и субхроническую токсичность [59, 60], более высокую их эффективность в способности увеличить selenoenzymes [61-63]. НЧ селена представляются более эффективными, чем селенит натрия и селенометионин в увеличении глутатион s-трансферазы активности [64], что в конечном итоге определяет перспективы их использования в качестве источников микроэлементов. Высока эффективность использования НЧ селена в птицеводстве, его использование позволяет увеличить показатели роста и кормовые коэффициенты конвертации кур и качество продукции [65].
Помимо НЧ селена в литературе есть целый ряд ссылок на работы по использованию в питании животных НЧ других микроэлементов, в том числе железа [66], хрома [67], цинка [68], меди [69], металлов-антагонистов [70] и др.
Относительно более высокая биодоступность химических элементов из НЧ позволяет снижать нормы ввода последних в рацион животных, что, например, в условиях Китайской Народной Республики обеспечивает снижение загрязнения окружающей среды при производстве и использовании кормов [71].
Использование НЧ микроэлементов «in ovo».
НЧ микроэлементов перспективны с целью формирования у птенцов пищевого толчка, прежде чем они начнут потреблять комбикорм, путём «in ovo» (ОВО-кормления) [72]. ОВО кормление - технология, разработанная и запатентованная компанией Uni and Ferket [73]. Исследования ясно показывают, что НЧ меди, цинка и селена не вредны для эмбриона и могут быть использованы, чтобы улучшить постнатальные показатели цыплят-бройлеров [74, 75]. Использование НЧ позволяет повысить выводимость цыплят [76]. Причём ОВО впрыск НЧ Cu может повысить продуктивность бройлеров более эффективно, чем инъекции CuSO4 [77].
Учитывая улучшение состояния костной ткани, повышение их механической прочности при использовании в ОВО кормлении НЧ меди последнее можно рассматривать в качестве альтер-нативноо средства для минимизации проблем слабых костей у бройлерных кур [78]. Перспективность использования НЧ для повышения минеральной плотности костной ткани подтверждается и другими исследователями [79].
В этой связи использование наноформ вещества представляется перспективным для выращивания цыплят и в период после вылупления. Аналогия с млекопитающими очень подходит. Как известно, мицеллы казеина являются естественными наночастицами в молоке [80, 81]. Введение в мицеллы витаминов и минеральных веществ в наноформе позволяет значительно повысить их биодоступность, особенно на начальном периоде постнатального периода [82].
10 Инновационное направление науки
Ранее не однократно демонстрировалось значительно более многогранное действие препаратом микроэлеменотв в наноформе от минеральных солей и органических соединений, что обусловлено различными механизмами действия на продуктивность животных препаратов минеральных вещест.
К пониманию механизма действия наночастиц на организм животных.
Нельзя сказать, что для организма животных наноструктуры относятся к новым объектам. Нет, эволюционно развитие животных происходило в непосредственном контакте с нано- и микроструктурами. Об интенсивности подобного взаимодействия свидетельствуют данные, согласно которым 1 м3 атмосферного воздуха содержит до 1 млн взвешенных частиц диаметром от 0,001 до 1000 мкм, их концентрация в пресной и морской воде достигает 5-6 млн/дм3, а наиболее существенно дисперсные системы представлены в почве [83, 84]. Пища животных также содержит нанообъекты: казеин молока с размером частиц от 30 нм, мясо состоит из белковых филаментов, которые также подразделяются на группы наноматериалов [19, 85].
Тесный контакт с наночастицами природного происхождения в течение длительной эволюции животных позволил последним адаптароваться к этим условиям. Известно, что природные на-ночастицы (наноглины, вещества из органического вещества почвы, липопротеины, экзосом и др.) часто биосовместимы и не оказывают воздействие на организм животных и человека [86]. И сегодня, вводя в корм животным синтетические НЧ микроэлементов, мы получаем ответ организма, сформированный эволюционно. Известно, что синтетические препараты НЧ металлов оказывают действие на физиологические и продуктивные признаки животных, отличное от минеральных солей и органических форм. Это определяется как различными механизмами всасывания микроэлементов из состава НЧ, так и изменениями в обмене веществ у животных, вызванными поступлением наночастиц с кормов.
Известно, что при поступлении НЧ металлов с пищей наряду с всасыванием части вещества в виде ионной формы [87-90] значительная часть из них поступает в организм в неизменном виде [91, 92].
Существует иной механизм клеточного поглощения НЧ металлов по сравнению с растворимыми формами [93]. Это можно продемонстрировать на примере препаратов железа. Ранее показано, что железо в кишечнике способно всасываться путём эндоцитоза в составе сложных комплексов, например, ферритина растительного происхождения. Ферритин может содержать несколько тысяч атомов железа [94, 95]. Например, соевый ферритин в природе - 800 атомов железа [96]. Механизм транспорта НЧ металлов схож и реализуется, в том числе, путём эндоцитоза [93]. При этом интенсивность процесса всасывания элементов ниже в сравнении с ионными формами, но это не недостаток, а достоинство, которое позволяет рассматривать НЧ микроэлементов как выгодную альтернативу минеральным солям.
Так, относительно медленное высвобождение железа из наноформ и низкая его доступность для микрофлоры кишечника [97] могут быть преимуществом в плане предотвращения генерации систем выведения железа, что наблюдается после абсорбции терапевтических доз растворимого железа [98, 99], в целом ограничивающее поступление железа в организм. Определённую роль в этом явлении играет более низкая металлудерживающая способность энтероцитов после введения наночастиц в сравнении с ионами [100].
Различия между препаратами железа в нано- и ионной форме отмечаются и на этапе системного переноса элемента внутри организма. Так, наряду с Ferroportm-опосредованным переносом [101], аналогичного ионным формам железа, часть НЧ участвует в преобразовании через макрофаги. Это является главной отличительной особенностью действия препаратов микроэлементов в наноформе от аналогов. Поступление НЧ металлов в организм не зависимо от пути введения сопровождается увеличением числа макрофагов [102, 103].
Активизация макрофагов сопровождается синтезом оксида азота (N0) и, как следствие, нарастанием концентрации аргинина в печени. Известно, что через синтез полиаминов и белка обмен аргинина тесно связан с пролиферацией моноцитов и лимфоцитов [104]. В литературе есть указания на активизацию обмена аргинина в связи с развитием воспалительного и окислительного стрессов [105, 106]. НЧ способствуют продуцированию активных форм кислорода [107].
Инновационное направление науки 11
Помимо этого обмен целой группы микроэлементов (Fe, Cu и др.) тесно связан с NO [108111]. Например, железо влияет на экспрессию индуцируемой NO-синтазы 2 [112]. NO-индуцированная транскрипция Fpn1 уменьшает клеточное содержание железа. Кроме того, содержание железа уменьшается макрофагами [113]. В свою очередь NO образуется за счёт окисления одного из концевых атомов азота в гуанидиновой группировке L-аргинина. Это определяет тесную связь между продукцией NO и поступлением аргинина. Формирование физиологических уровней оксида азота из аргинина может иметь и косвенное положительное влияние на продуктивность животных. Известна противовоспалительная роль NO в желудочно-кишечном тракте [114].
В итоге всего комплекса биохимических превращений введение птице в корм НЧ микроэлементов (Fe, Cu и др.) сопровождается увеличением содержания аргинина в печени [115, 116] и, возможно как следствие, повышением интенсивности роста бройлеров относительно более значительно, чем при скармливании минеральных солей этих элементов [117].
Примечательно, что аргинин является одним из факторов, регулирующим максимальный рост молодых животных [118-120]. Ростостимулирующие эффекты L-аргинина связаны с изменением баланса потребляемой и расходуемой энергии в пользу сжигания жира или снижения роста белой жировой ткани. L-аргинина стимулирует митохондриальный биогенез и развитие бурой жировой ткани [121]. Ранее на модели цыплят-бройлеров (Cobb 500) показано снижение массы брюшной жировой ткани и циркулирующих липидов под влиянием добавок диетического L-аргинина [122].
В подтверждение важности активизации синтеза аргинина для объяснения продуктивного действия НЧ микроэлементов можно привести результаты исследований, в которых продуктивность бройлеров повышалась через дополнительное скармливание вместе с НЧ микроэлементов аргинина [123] или смеси аминокислот [124, 125].
Наряду с этим перспективными разработками по созданию новых НЧ микроэлементов является создание препаратов металлов-антагонистов. В частности, исследованиями показано, что скармливание птице НЧ сплавов антагонистов позволяет значительно повысить биодоступность микроэлементов, благоприятно влияет на продуктивность птицы [126, 127].
Однако использование НЧ в кормлении сопряжено и с рядом побочных эффектов, в том числе развитием окислительного стресса [107]; стимуляции апоптоза [128]; поражения почек [129, 1130] и др. В этой связи перспективны разработки по безопасному использованию НЧ в птицеводстве, в том числе через конструирование новых форм НЧ, покрытия их инертными веществами [131, 132], оптимизацию размера наночастиц [133, 134]. Перспективными представляются работы по созданию «зелёных» наночастиц металлов из растений [135, 136]. Однако проблему потенциальных угроз НЧ необходимо рассмотреть более подробно.
Регулирование использования НЧ в животноводстве.
Наноструктурированные материалы становятся всё более важными для агропродоволь-ственного сектора. Они уже присутствуют во многих пищевых продуктах и по мере развития технологий их доля будет только возрастать, что определяется новыми разработками [137-140]. В частности, уже сейчас наноразмерные эмульсии используются при производстве мороженого и спредов для улучшения текстуры и однородности [141]. Pharma BEKSBAKH GmbH (Германия) производит инкапсулированные Омега-3 жирные кислоты в нанодисперсиях. В этих условиях дальнейшее развитие нанотехнологии в животноводстве направлено на повышение эффективности кормления сельскохозяйственных животных, минимизацию потерь от болезней животных и превращения побочных продуктов животного происхождения в продукцию с высокой добавленной стоимостью [18, 142-144].
Однако наряду с безусловными перспективами нанотехнологий в животноводстве существуют и сдерживающие обстоятельства, определяемые труднопрогнозируемостью свойств наноструктур и наличием большого числа работ по нанотоксикологии [145]. Это стало обоснованием к принятию мер по регулированию рынка наноформ [146] и необходимости дальнейших исследова-
12 Инновационное направление науки
ний по проблеме [147, 148]. Так, Европейский орган по безопасности пищевых продуктов (EFSA) принял руководящий документ, разъясняющий данные, которые должны быть предоставлены при подаче заявки на наноматериал для включения в продукты питания и корм [149]. Продукция, содержащая наночастицы, должна иметь соответствующую маркировку [150]. Озабоченность проблемой наносруктур в питании и кормах определила реализацию ряда международных исследовательских проектов по проблеме, в том числе NanoRelease Food Additive (NRFA) [151].
Разные подходы применяются в странах к регулированию нанотехнологий в агропромышленном комплексе [152]. В ЕС принята система «Reach» (регистрация, оценка, разрешение и ограничение химических веществ), в которой в основном рассматриваются вопросы применения нано-материалов в продуктах защиты растений, при производстве пищевых добавок и материалов для пищевой промышленности [153]. Однако в целом, в мире крайне неудовлетворительно развита нормативно-правовая база, регламентирующая оборот и использование в сельском хозяйстве наноматериалов. Так, только в США, ЕС и Швейцарии на законодательном уровне закреплены нормы регулирования рынка наноматериалов для сельского хозяйства и продовольственного сектора [154]. Важно отметить, что в связи с неопределённостью нормативно-правовой базы и расхождениями во мнениях нанотехнологии в сельском хозяйстве сталкиваются с трудностями при выходе на рынок [20, 155]. Это привело к «мимикрии» отдельных продуктов, содержащих нанома-териалы, под марку микроматериалов. Так, продукция компании Syngenta и BASF (Швейцария), например, микроинкапсулированные пестициды и другие фактически содержат наноразмерные вещества [19, 156, 157].
Мы в целом разделяем эту точку зрения. Дальнейшие разработки в области синтеза и использования наносруктурных кормовых добавок невозможны без детального изучения различных аспектов их токсичности. Между тем искусственные НЧ микроэлементов при выполнении определённых требований к их изготовлению могут рассматриваться как относительно безопасный класс наноструктур. Основанием к этому утверждению является существующая практика включения НЧ металлов в продукты питания и упаковку для пищевых продуктов [158-160], использования НЧ металлов микроэлементов в медицине, причём в значительных разрешённых дозировках. В частности, при проведении МРТ внутренних органов разрешено использовать наночастицы железа в одной болюсной дозе до 0,16 ммоль Fе/кг массы тела человека [161].
Проблема контроля и управления оборотом НЧ металлов как кормовых добавок, безусловно, существует и не является простой. Оценка и выявление наночастиц в пищевых продуктах - в целом сложная и многоплановая задача [162]. Показательными в этой связи оказались исследования, проведённые десятью лабораториями из стран Европейского Союза, США и Канады, в которых определяли размер и концентрацию НЧ (поливинилпирролидон-стабилизированный AgNPs) в гомогенатах куриного мяса [163].
Выводы и перспективы на будущее.
Организм сельскохозяйственных животных эволюционно развивался в непосредственном контакте с природными наночастицами, идентичными искусственным наноформам микроэлементов (НЧ). Это обстоятельство, высокий потенциал продуктивного действия и перспективы снижения экологической нагрузки позволяют рассматривать НЧ как перспективные компоненты рациона животных.
Механизм действия искусственных НЧ микроэлементов на организм отличается от известного для ионных форм микроэлентов, что определяет различия в продуктивном действии, влиянии препаратов НЧ на иммунитет и другие важные характеристики животных как объекта разведения. Поэтому интерес к источникам микроэлементов в наноформе значительно возрос в последние два десятилетия.
Например, препараты металлов-антагонистов в наноформе находятся в стадии разработки. Продолжаются исследования по совместному скармливанию НЧ с аминокислотами. В части конструирования НЧ микроэлементов перспективны разработки по безопасному использованию НЧ в животноводстве, покрытия их инертными веществами, оптимизации размера наночастиц. Перспективными представляются работы по созданию «зелёных» наночастиц металлов из растений.
Инновационное направление науки 13
Однако наряду с безусловными перспективами нанотехнологий в животноводстве существуют и сдерживающие обстоятельства, определяемые труднопрогнозируемостью свойств наноструктур и наличием большого числа работ по нанотоксикологии. Это стало обоснованием к принятию особых мер по регулированию рынка наноформ. Между тем искусственные НЧ микроэлементов при выполнении определённых требований к их изготовлению могут рассматриваться как относительно безопасный класс наноструктур. Основанием к этому утверждению является существующая практика включения НЧ металлов в продукты питания и упаковку для пищевых продуктов, использования НЧ металлов микроэлементов в медицине.
Литература
1. Roco M.M. The long view of nanotechnology development: the national Nanotechnology Initiative at 10 years // Journal of Nanoparticle Research. 2011. № 13. P. 427-447.
2. Hooley G., Piercy N.F., Nicoulaud B. Prentice Hall // Marketing Strategy and Competitive Positioning London: Financial Times, 2012. doi: http://www.bccresearch.com/market-research/nanotechnology/2011nanotechnologyreview-nan047c.html (Accessed 20 October 2016).
3. The determinants of firm profitability differences in EU food processing / S. Hirsh, J. Schiefer, A. Gschwandtner, M. Hartmann // Journal of Agricultural Economics. 2014. № 65. P. 703-721.
4. Food SMEs face increasing competition in the EU market: marketing management capability is a tool for becoming a price maker / A. Banterle, A. Cavaliere, L. Carraresi, S. Stranieri // Agribusiness. 2014. № 30. P. 113-131.
5. Sodano V., Verneau F. Competition policy and food sector in the European Union // Journal of International Food and Agribusiness Marketing. 2014. № 26. P. 155-172.
6. Nanotechnology: The new perspective in precision agriculture / J. S. Duhan, R. Kumar, N. Kumar, P. Kaur, K. Nehra, and S. Duhanc // Biotechnology Reports (Amsterdam). 2017. № 15. P. 11-23.
7. Макаров Д. В. Прогноз развития мирового рынка нанопорошков // Вестник КРАУНЦ. Физико-математические науки. 2014. № 1(8). С. 97-102.
8. European Commission. Communication from the Commission to the European Parliament, the Council and the European Economic and Social Committee. Second regulatory review on nanomaterials. Brussels, 3.10.2012, COM (2012) 572 final.
9. Efficient magnetic cell labeling with protamine sulfate complexed to ferumoxides for cellular MRI / A.S. Arbab, G.T. Yocum, H. Kalish et al. // Blood. 2004. № 104. P. 1217-1223.
10. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles: diagnostic magnetic resonance imaging and potential therapeutic applications in neurooncology and central nervous system inflammatory pathologies, a review / J.S. Weinstein, C.G. Varallyay, E. Dosa et al. // J Cerebr Blood F Met. 2010. № 30(1). P. 15-35.
11. Wahajuddin Arora S. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles: magnetic nanoplatforms as drug carriers // Int J Nanomedicine. 2012. № 7. P. 3445-3471.
12. Chatterjee D.K., Diagaradjane P., Krishnan S. Nanoparticle-mediated hyperthermia in cancer therapy // Ther Deliv. 2011. № 2(8). P. 1001-1014.
13. Chopra A. Molecular Imaging and Contrast Agent Database (MICAD) // Bethesda (MD): National Center for Biotechnology Information (US). 2004-2013.
14. Magnetic resonance imaging of post-ischemic blood-brain barrier damage with PEGylated iron oxide nanoparticles / D.F. Liu, C. Qian, Y.L. An et al. // Nanoscale. 2014. V. 21. № 6(24). P. 1516115167.
15. Synthesis of NanoQ, a copper-based contrast agent for high-resolution magnetic resonance imaging characterization of human thrombus / D. Pan S.D. Caruthers, A. Senpan, C. Yalaz, A.J. Stacy, G. Hu, J.N. Marsh, P.J. Gaffney, S.A. Wickline, G.M. Lanza // J. Am. Chem. Soc. 2011. № 133(24). P. 91689171.
16. The antimicrobial sensitivity of Streptococcus mutans and Streptococcus sangius to colloidal solutions of different nanoparticles applied as mouthwashes / F. Ahrari, N. Eslami, O. Rajabi, K. Gha-zvini, S. Barati // Dent. Res. J. (Isfahan). 2015. № 12(1). P. 44-49.
14 Инновационное направление науки
17. Sabourin V., Ayande A. Commercial opportunities and market demand for nanotechnologies in agribusiness sector // J. Technol. Manag. Innov. 2015. № 10. P. 40-51.
18. Bhupinder Singh Sekhon. Nanotechnology in agri-food production: an overview // Nanotech-nol Sci Appl. 2014. № 7. P. 31-53.
19. Prasad R., Bhattacharyya A. and Quang D. Nguyen Nanotechnology in Sustainable Agriculture: Recent Developments, Challenges, and Perspectives // Front Microbiol. 2017. № 8. P. 1014.
20. Integrated Approach of Agri-nanotechnology: Challenges and Future Trends / S. Mishra, C. Keswani, P.C. Abhilash, L.F. Fraceto and H.B. Singh // Front Plant Sci. 2017. № 8. P. 471.
21. Ghasemzadeh A. Global issues of food production // Agrotechnol. 2012. № 1. P. e102.
22. Kaur L., Singh I. Microwave grafted, composite and coprocessed materials: drug delivery applications // Ther Deliv. 2016. Nov 17. DOI: 10,4155 / TDE-2016-0055.
23. Protein bio-corona: critical issue in immune nanotoxicology / M. Neagu, Z. Piperigkou, K. Karamanou, A.B. Engin, A.O. Docea, C. Constantin, C. Negrei, D. Nikitovic, A. Tsatsakis // Arch Toxicol. 2016. Jul 20. DOI: 10.1007/s00204-016-1797-5.
24. Silva G.A. Nanotechnology approaches to crossing the blood-brain barrier and drug delivery to the CNS // BMC Neurosci. 2008. № 9(Suppl 3). S. 4.
25. The potential for nanoparticle-based drug delivery to the brain: overcoming the blood-brain barrier / E. Barbu, E. Molnar, J. Tsibouklis, D.C. Gorecki // Expert Opin Drug Deliv. 2009. № 6(6). P. 553-565.
26. Dominguez A., Suarez-Merino B., Goni-de-Cerio F. Nanoparticles and blood-brain barrier: the key to central nervous system diseases // J Nanosci Nanotechnol. 2014. № 14(1). P. 766-779.
27. Sagadevan S., Periasamy M. Recent trends in nanobiosensors and their applications - a review // Rev. Adv. Mater. Sci. 2014. № 36. P. 62-69.
28. Antagonist metal alloy nanoparticles of iron and cobalt: impact on trace element metabolism in carp and chicken. uman & Veterinary Medicine / E. Miroshnikova, A. Arinzhanov, Y. Kilyakova, E. Sizova, S. Miroshnikov // International Journal of the Bioflux Society. 2015. Vol. 7. Iss. 4. P. 253-259.
29. Nano-nutrition of chicken embryos. Effect of silver nanoparticles and glutamine on molecular responses and morphology of pectoral muscle / F. Sawosz, L. Pineda, A. Hotowy, P. Hyttel, E. Sawosz, M. Szmidt, T. Niemiec, A. Chwalibog // Balt. J. Comp. Clin. Syst. Bio. 2012. № 2. P. 29-45.
30. Silver nanoparticles as a potential antimicrobial additive for weaned pigs / M. Fondevila, R. Herrer, M.C. Casallas, L. Abecia, J.J. Ducha // Animal Feed Science and Technology. 2009. V. 150. № 3-4. P. 259-269.
31. Influence of in ovo injection and subsequent provision of silver nanoparticles on growth performance, microbial profile, and immune status of broiler chickens / L. Pineda, E. Sawosz, C. Lauridsen et al. // Open Access Anim Physiol. 2012. № 4. P. 1-8.
32. Effects of copper-loaded chitosan nanoparticles on growth and immunity in broilers / C. Wang, M.Q. Wang, S.S. Ye, W.J. Tao, Y.J. Du // Poult Sci. 2011. № 90(10). P. 2223-2228.
33. Protective role of biogenic selenium nanoparticles in immunological and oxidative stress generated by enrofloxacin in broiler chicken / S. Shirsat, A. Kadam, R.S. Mane, V.V. Jadhav, M.K. Zate, M. Naus-had, K.H. Kim // Dalton Trans. 2016. V. 7. № 45(21). P. 8845-8853.
34. Comparative assessment of effect of cooper nano and microparticles in chicken / E. Yausheva, S. Miroshnikov, E. Sizova, E. Miroshnikova, V.I. Levahin // Oriental Journal of Chemistry. 2015. Vol. 31. No. 4. P. 2327-2336.
35. Effect of vitamin E and selenium nanoparticles on post-thaw variables and oxidative status of rooster semen / S. Safa, G. Moghaddam, R.J. Jozani, H. Daghigh Kia, H. Janmohammadi // Anim Reprod Sci. 2016. № 174. P. 100-106.
36. A novel mycotoxin purification system using magnetic nanoparticles for the recovery of afla-toxin B1 and zearalenone from feed / H.J. Kim, S.H. Kim, J.K. Lee et al. // J Vet Sci. 2012. № 13(4). P. 363-369.
Инновационное направление науки 15
37. Efficacy of modified montmorillonite nanocomposite to reduce the toxicity of aflatoxin in broiler chicks / Y.H. Shi, Z.R. Xu, J.L. Feng, C.Z. Wang // Animal Feed Science and Technology. 2006. V. 129. № 1-2. P. 138-148.
38. Silver nanoparticles administered to chicken affect VEGFA and FGF2 gene expression in breast muscle and heart /A. Hotowy, E. Sawosz, L. Pineda, F. Sawosz, M. Grodzik, and A. Chwalibog // Nanoscale Res Lett. 2012. № 7(1). P. 418.
39. Wang M.Q., Xu Z.R. Effect of chromium nanoparticle on growth performance, carcass characteristics, pork quality and tissue chromium in finishing pigs // J Anim Sci. 2004. № 17. P. 1118-1122.
40. Effects of chromium-loaded chitosan nanoparticles on growth, blood metabolites, immune traits and tissue chromium in finishing pigs / M.Q. Wang, C. Wang, H. Li, Y.J. Du, W.J. Tao, S.S. Ye et al. // Biol Trace Elem Res. 2012. № 149. P. 197-203.
41. Effects of chromium-loaded chitosan nanoparticles on growth, carcass characteristics, pork quality, and lipid metabolism in finishing pigs / M.Q. Wang, C. Wang, Y.J. Du, H. Li, W.J. Tao, S.S. Ye et al. // Livest Sci. 2014. № 161. P. 123-129.
42. Wang L., Hu C., Shao L. The antimicrobial activity of nanoparticles: present situation and prospects for the future // Int J Nanomedicine. 2017. V. 14. № 12. P. 1227-1249.
43. Effect of nanoparticles of silver and gold on metabolic rate and development of broiler and layer embryos / L. Pineda, E. Sawosz, A. Hotowy, J. Elnif, F. Sawosz, A. Ali, A. Chwalibog // Comp Bio-chem Physiol Part A. 2012. № 161. P. 315-319.
44. Enzyme-based listericidal nanocomposites / K. Solanki, N. Grover, P. Downs et al. // Sci Rep. 2013. № 3. P. 1584.
45. Ramalingam B., Parandhaman T., Das S.K. Antibacterial effects of biosynthesized silver nanoparticles on surface ultrastructure and nano-mechanical properties of gram-negative bacteria viz. Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa // ACS Appl Mater Interfaces. 2016. № 8(7). P. 4963-4976.
46. Antibacterial activities of zinc oxide nanoparticles against Escherichia coli O157:H7 / Y. Liu, L. He, A. Mustapha, H. Li, Z. Q. Hu, M. Lin // Journal of Applied Microbiology. 2009. Vol. 107. № 4, P. 1193-1201.
47. Leveraging the attributes of Mucor hiemalis-derived silver nanoparticles for a synergistic broad-spectrum antimicrobial platform / N. Aziz, R. Pandey, I. Barman, R. Prasad // Front. Microbiol. 2016. № 7. P. 1984.
48. Wang L., Hu C., Shao L. The antimicrobial activity of nanoparticles: present situation and prospects for the future // Int. J. Nanomed. 2017. № 12. P. 1227-1249.
49. gp85 protein vaccine adjuvanted with silica nanoparticles against ALV-J in chickens / J. Cheng, S. Wen, S. Wang, P. Hao, Z. Cheng, Y. Liu, P. Zhao, J. Liu // Vaccine. 2017. V. 5. № 35(2). P. 293-298.
50. In vivo evaluation of toxicity and antiviral activity of polyrhodanine nanoparticles by using the chicken embryo model / A. Nazaktabar, M.S. Lashkenari, A. Araghi, M. Ghorbani, H. Golshahi // Int J Biol Macromol. 2017. V. 17. № 103. P. 379-384.
51. Applying of gold nanoparticle to avoid diffusion of the conserved peptide of avian influenza nonstructural protein from membrane in Western blot / T. Emami, R. Madani, S.M. Rezayat, F. Golchinfar, S. Sarkar // J Appl Poult Res. 2012. № 21(3). P. 563-566.
52. Bumbudsanpharoke N., Ko S. Nano-food packaging: an overview of market, migration research, and safety regulations // J. Food Sci. 2015. 80. R910-R923.
53. Verma A.K., Singh V.P., Vikas P. Application of nanotechnology as a tool in animal products processing and marketing: an overview // American Journal of Food Technology. 2012. № 7(8). P. 445451.
54. Bioavailability of bioactive food compounds: a challenging journey to bioefficacy / M.J. Rein, M. Renouf, C. Cruz-Hernandez, L. Actis-Goretta, S.K. Thakkar, and M. da S. Pinto // Br J Clin Pharmacol. 2013. № 75(3). P. 588-602.
16 Инновационное направление науки
55. Mishra B., Patel B.B., Tiwari S. Colloidal nanocarriers: a review on formulation technology, types and applications toward targeted drug delivery // Nanomed-Nanotechnol. 2010. № 6. P. 9-24.
56. Bioavailability of nanoparticles of ferric oxide when used in nutrition. Experimental results in rats / R.V. Raspopov, E.N. Trushina, I.V. Gmoshinskii, S.A. Khotimchenko // Vopr Pitan. 2011. № 80(3). P. 25-30.
57. Kowalczyk M., Banach M., Rysz J. Ferumoxytol: a new era of iron deficiency anemia treatment for patients with chronic kidney disease // J Nephrol. 2011. № 24(6). P. 717-722.
58. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles: diagnostic magnetic resonance imaging and potential therapeutic applications in neurooncology and central nervous system inflammatory pathologies, a review / J.S. Weinstein, C.G. Varallyay, E. Dosa, S. Gahramanov, B. Hamilton, W.D. Rooney, L.L. Mul-doon, E.A. Neuwelt // J Cereb Blood Flow Metab. 2010. № 30. P. 15-35.
59. Zhang J., Spallholz J. Toxicity of selenium compounds and nano-selenium particles. In: Cas-ciano D, Sahu SC, editors. Handbook of Systems Toxicology // West Sussex, UK: John Wiley and Sons. 2011.
60. Zhang J. Biological properties of red elemental selenium at nano size (Nano-Se) in vitro and in vivo // Nanotoxicity: From In Vivo and In Vitro Model To Health Risks. In: Sahu S.C., Casciano D., editors. West Sussex, UK: John Wiley and Sons. 2009. P. 97-114.
61. Biological effects of a nano red elemental selenium / J.S. Zhang, X.Y. Gao, L.D. Zhang, Y.P. Bao // Biofactors. 2001. № 15. P. 27-38.
62. Zhang J., Wang X., Xu T. Elemental selenium at nano size (Nano-Se) as a potential chemo-preventive agent with reduced risk of selenium toxicity: comparison with se-methylselenocysteine in mice // Toxicol Sci. 2008. № 101. P. 22-31.
63. Wang H., Zhang J., Yu H. Elemental selenium at nano size possesses lower toxicity without compromising the fundamental effect on selenoenzymes: comparison with selenomethionine in mic // Free Radic Biol Med. 2007. № 42. P. 1524-1533.
64. Further insight into the impact of sodium selenite on selenoenzymes: high-dose selenite enhances hepatic thioredoxin reductase 1 activity as a consequence of liver injury / J. Zhang, H. Wang, D. Peng, E.W. Taylor // Toxicol Lett. 2008. № 176. P. 223-229.
65. Zhou X., Wang Y. Influence of dietary nano elemental selenium on growth performance, tissue selenium distribution, meat quality, and glutathione peroxidase activity in Guangxi Yellow chicken // Poult Sci. 2011. № 90(3). P. 680-686.
66. Iron nanoparticlesas a food additive for poultry / I.N. Nikonov, G.Y. Laptev, Y.G. Folmanis, G.E. Folmanis, L.V. Kovalenka et al. // Doklady of Biological Sciences. 2011. № 1. P. 328-331.
67. Efficacy of trivalent chromium on growth performance, carcass characteristics and tissue chromium in heat-stressed broiler chicks / L.Y. Zha, J.W. Zeng, X.W. Chu, L.M. Mao, H.J. Luo // J Sci Food Agric. 2009. № 89. P. 1782-1786. doi: 10.1002/jsfa.3656.
68. Regulation of egg quality and lipids metabolism by Zinc Oxide Nanoparticles / Zhao Yong, Li Lan, Zhang Peng-Fei, Liu Xin-Qi, Zhang Wei-Dong, Ding Zhao-Peng Wang Shi-Wen, Shen Wei, Min Ling-Jiang, Hao Zhi-Hui // Poult Sci. 2016. № 95(4). P. 920-933.
69. The effect of administration of copper nanoparticles to chickens in drinking water on estimated intestinal absorption of iron, zinc, and calcium / K. Ognik, A. St^pniowska, E. Cholewinska, K. Kozfowski. // Poult Sci. 2016. № 95(9). P. 2045-2051.
70. Antagonist metal alloy nanoparticles of iron and cobalt: impact on trace element metabolism in carp and chicken / E. Miroshnikova, A. Arinzhanov, Y. Kilyakova, E. Sizova, S. Miroshnikov // Human & Veterinary Medicine. International Journal of the Bioflux Society. 2015. Vol. 7. Iss. 4. P. 253-259.
71. The effect of ZnO nanoparticles on liver function in rats / H.Q. Tang, M. Xu, Q. Rong, R.W. Jin, Q.J. Liu, Y.L. Li // Int J Nanomedicine. 2016. V. 31. № 11. P. 4275-4285.
72. Nano-nutrition of chicken embryos. Effect of silver nanoparticles and glutamine on molecular responses and morphology of pectoral muscle / F. Sawosz, L. Pineda, A. Hotowy, P. Hyttel, E. Sawosz, M. Szmidt, T. Niemiec, A. Chwalibog // Balt. J. Comp. Clin. Syst. Bio. 2012. № 2. P. 29-45.
Инновационное направление науки 17
73. Uni Z., Ferket P.R. Enhancement of development of oviparous species by in ovo feeding // US Patent Number. 2003. 6. P. 592-878.
74. Joshua P.P., Valli C., Balakrishnan V. Effect of in ovo supplementation of nano forms of zinc, copper, and selenium on post-hatch performance of broiler chicken // Vet World. 2016. № 9(3). P. 287294.
75. Effects of copper-loaded chitosan nanoparticles on growth and immunity in broilers / C. Wang, M.Q. Wang, S.S. Ye, W.J. Tao, Y.J. Du // Poult. Sci. 2011. № 90(10). P. 2223-2228
76. Modulation of post-hatch growth and immunity through in ovo supplemented nutrients in broiler chickens / S. Bakyaraj, S.K. Bhanja, S. Majumdar, B. Dash // J. Sci. Food Agric. 2012. № 92. P. 313-320.
77. Effect of different levels of copper nanoparticles and copper sulphate on performance, metabolism and blood biochemical profiles in broiler chicken / A. Scott, K.P. Vadalasetty, M. Lukasiewicz, S. Jaworski, M. Wierzbicki, A. Chwalibog, E. Sawosz // J Anim Physiol Anim Nutr (Berl). 2017. Jun 13.
78. Effect of copper nanoparticles administered in ovo on the activity of proliferating cells and on the resistance of femoral bones in broiler chickens / N. Mroczek-Sosnowska, M. Lukasiewicz, D. Ada-mek, M. Kamaszewski, J. Niemiec, A. Wnuk-Gnich, A. Scott, A. Chwalibog, E. Sawosz // Arch Anim Nutr. 2017. № 71(4). P. 327-332.
79. Effects of nano calcium carbonate and nano calcium citrate on toxicity in ICR mice and on bone mineral density in an ovariectomized mice model / S. Huang, J.C. Chen, C.W. Hsu, W.H. Chang // Nanotechnology. 2009. № 20. P. 375102.
80. Casein polymorphism heterogeneity influences casein micelle size in milk of individual cows / L. Day, R.P.W. Williams, D. Otter, M.A. Augustin // J Dairy Sci. 2015. № 98. P. 3633-3644.
81. Stability and bioavailability of vitamin D nanoencapsulated in casein micelles / M. Haham,
S. Ish-Shalom, M. Nodelman, I. Duek, E. Segal, M. Kustanovich et al. // Food Funct. 2012. № 3. P. 737744.
82. Emily K. Hill and Julang Li. Current and future prospects for nanotechnology in animal production // J Anim Sci Biotechnol. 2017. № 8. P. 26.
83. Yushkin N.P. Mineralis mundi et biosphere: mineralis organiz-mobioz, biomineral interaction coevolution / Mineralogy et vitam: Origin de biosphere et co-evolution of mineralis et biologicum mundos biomineral-ogiya: nternation. seminar (Syrtyvkar, Komi Republie, May 22-25, 2007). Syrtyvkar, 2007. P. 5-7.
84. Kravchyshyn M.D. Materiales composition agueum suspension Northern Dvina aestuario (albus mare) dum vernum aestus // Oceanology. 2010. T. 50. № 5. P. 396-416.
85. R. Kalpana Sastry, Shrivastava Anshul, N. H. Rao. Nanotechnology in food processing sector-An assessment of emerging trends // J Food Sci Technol. 2013. № 50(5). P. 831-841.
86. Stanley S. Biological nanoparticles and their influence on organisms // Curr Opin Biotechnol. 2014. № 28. P. 69-74.
87. Soo-Jin Choi and Jin-Ho Choy. Biokinetics of zinc oxide nanoparticles: toxicokinetics, biological fates, and protein interaction // Int J Nanomedicine. 2014. № 9(Suppl 2). P. 261-269.
88. Rat pancreatitis produced by 13-week administration of zinc oxide nanoparticles: biopersis-tence of nanoparticles and possible solutions / S.H. Seok, W.S. Cho, J.S. Park, Y. Na, A. Jang, H. Kim, Y. Cho, T. Kim, J.R. You, S. Ko, B.C. Kang, J.K. Lee, J. Jeong, J.H. Che // J Appl Toxicol. 2013. № 33(10). P. 1089-1096.
89. Organ biodistribution, clearance, and genotoxicity of orally administered zinc oxide nanoparticles in mice / C.H. Li, C.C. Shen, Y.W. Cheng, S.H. Huang, C.C. Wu, C.C. Kao, J.W. Liao, J.J. Kang // Nanotoxicology. 2012. № 6(7). P. 746-756.
90. Pharmacokinetics, tissue distribution, and excretion of zinc oxide nanoparticles / M. Baek, H.E. Chung, J. Yu, J.A. Lee, T.H. Kim, J.M. Oh, W.J. Lee, S.M. Paek, J.K. Lee, J. Jeong, J.H. Choy, S.J. Choi // Intl J Nanomed. 2012. № 7. P. 3081-3097.
18 Инновационное направление науки
91. Principles for characterizing the potential human health effects from exposure to nanomateri-als: elements of a screening strategy / G. Oberdorster, A. Maynard, K. Donaldson, V. Castranova, J. Fitzpatrick, K. Ausman, J. Carter, B. Karn, W. Kreyling, D. Lai, S. Olin, N. Monteiro-Riviere, D. Warheit, H. Yang // Part Fibre Toxicol. 2005. № 2. P. 8.
92. Biodistribution, clearance, and biocompatibility of iron oxide magnetic nanoparticles in rats / T.K. Jain, M.K. Reddy, M.A. Morales, D.L. Leslie-Pelecky, V. Labhasetwar // Mol Pharm. 2008. № 5(2). P. 316-327.
93. Ferroportin mediates the intestinal absorption of iron from a nanoparticulate ferritin core mimetic in mice / Mohamad F. Aslam, David M. Frazer, NunoFaria, Sylvaine F. A. Bruggraber, Sarah J. Wil-kins, Cornel Mirciov, Jonathan J. Powell,Greg J. Anderson, and Dora I. A. Pereira. // FASEB J. 2014. № 28(8). P. 3671-3678.
94. Harrison P.M., Arosio P. The ferritins: molecular properties, iron storage function and cellular regulation // Biochim Biophys Acta. 1996. № 1275. P. 161-203.
95. Liu X., Theil E.C. Ferritin as an iron concentrator and chelator target // Ann NY Acad Sci. 2005. № 1054. P. 136-140.
96. Evidence for conservation of ferritin sequences among plants and animals and for a transit peptide in soybean / M. Ragland, J.F. Briat, J. Gagnon, J.P. Laulhere, O. Massenet, E.C. Theil // J Biol Chem. 1990. № 265. P. 18339-18344.
97. Dietary iron depletion at weaning imprints low microbiome diversity and this is not recovered with oral Nano Fe(III) / D.I. Pereira, M.F. Aslam, D.M. Frazer, A. Schmidt, G.E. Walton, A.L. McCartney, G.R. Gibson, G.J. Anderson, J.J. Powell // Microbiologyopen. 2015. № 4(1). P. 12-27.
98. Hurrell R.F. Safety and efficacy of iron supplements in malaria-endemic areas // Ann. Nutr. Metab. 2011. № 59. P. 64-66.
99. Iron requirements based upon iron absorption tests are poorly predicted by haematological indices in patients with inactive inflammatory bowel disease / M.C. Lomer, W.B. Cook, H.J. Jan-Mohamed,
C. Hutchinson, D.Y. Liu, R.C. Hider, J.J. Powell // Br. J. Nutr. 2012. № 107. P. 1806-1811.
100. Caco-2 cell acquisition of dietary iron (III) invokes a nanoparticul at eendocytic pathway /
D.I. Pereira, B.I. Mergler, N. Faria, S.F. Bruggraber, M.F. Aslam, L.K. Poots, L. Prassmayer, B. Lon-nerdal, A.P. Brown, J.J. Powell // PLoS ONE. 2013. № 8. P. e81250.
101. A nanoparticulate ferritin-core mimetic is well taken up by HuTu 80 duodenal cells and its absorption in mice is regulated by body iron / G.O. Latunde-Dada, D.I. Pereira, B. Tempest, H. Ilyas, A.C. Flynn, M.F. Aslam, R.J. Simpson, J.J. Powell // J Nutr. 2014. № 144(12). P. 1896-1902.
102. Size- and charge-dependent non-specific uptake of PEGylated nanoparticles by macrophages / S.S. Yu, C.M. Lau, S.N. Thomas, W.G. Jerome, D.J. Maron, J.H. Dickerson, J.A. Hubbell, T.D. Giorgio // Int J Nanomedicine. 2012. № 7. P. 799-813.
103. The toxicity effect of cerium oxide nanoparticles on blood cells of male Rat / M. Hamrahi-michak , S. Anousheh Sadeghi , H. Haghighi , Y. Ghanbari-kakavandi, S.A. Razavi-sheshdeh, M. Tor-kamani Noughabi, M. Negahdary // Annals of Biological Research. 2012. № 3 (6). P. 2859-2866.
104. Suchner U., Heyland D.K., Peter K. Immune-modulatory actions of arginine in the critically ill // Br J Nutr. 2002. № 87. S121-S132.
105. Huang C.C., Tsai S.C., Lin W.T. Potential ergogenic effects of Arginineinine against oxidative and inflammatory stress induced by acute exercise in aging rats // Exp Gerontol. 2008. № 43(6). P. 571-577.
106. Protective effects of a combination of Quercetin and vitamin E against cyclosporine A-induced oxidative stress and hepatotoxicity in rats / Z. Mostafavi-Pour, F. Zal, A. Monabati, M. Vessal // Hepatol Res. 2008. № 38(4). P. 385-392.
107. Role of oxidative damage in toxicity of particulates / P. M0ller, N.R. Jacobsen, J.K. Folk-mann, P.H. Danielsen, L. Mikkelsen, J.G. Hemmingsen, L.K. Vesterdal, L. Forchhammer, H. Wallin, S. Loft // Free Radic Res. 2010. № 44(1). P. 1-46.
Инновационное направление науки 19
108. Iron regulates nitric oxide synthase activity by controlling nuclear transcription / G. Weiss, G. Wer-ner-Felmayer, E.R. Werner, K. Grunewald, H. Wachter, M.W. Hentze // J. Exp. Med. 1994. № 180. P. 969-976.
109. Dlaska M., Weiss G. Central role of transcription factor NF-IL6 for cytokine and iron-mediated regulation of murine inducible nitric oxide synthase expression // J. Immunol. 1999. № 162. P. 6171-6177.
110. Nramp1 functionality increases inducible nitric oxide synthase transcription via stimulation of IFN regulatory factor 1 expression / G. Fritsche, M. Dlaska, H. Barton, I. Theurl, K. Garimorth, G. Weiss // J. Immunol. 2003. № 171. P. 1994-1998.
111. Nitric oxide-mediated regulation of ferroportin-1 controls macrophage iron homeostasis and immune function in Salmonella infection / M. Nairz, U. Schleicher, A. Schroll, T. Sonnweber, I. Theurl,
S. Ludwiczek, H. Talasz, G. Brandacher, P.L. Moser, M.U. Muckenthaler, F.C. Fang, C. Bogdan, G.J. Weiss // ExpMed. 2013. V. 6. № 210(5). P. 855-873.
112. Dlaska M., Weiss G. Central role of transcription factor NF-IL6 for cytokine and iron-mediated regulation of murine inducible nitric oxide synthase expression // J. Immunol. 1999. № 162. P. 6171-6177.
113. Nramp1 functionality increases inducible nitric oxide synthase transcription via stimulation of IFN regulatory factor 1 expression / G. Fritsche, M. Dlaska, H. Barton, I. Theurl, K. Garimorth, G.J. Weiss // Immunol. 2003. № 171. P. 1994-1998.
114. Amino acids and immune function / P. Li, Y. L. Yin, D. F. Li, S. W. Kim, G. Wu // Br J Nutr. 2007. № 98. P. 237-252.
115. Growth enhancement by intramuscular injection of elemental iron nano- and microparticles / E. Sizova, E. Yausheva, D. Kosyan, S. Miroshnikov // Modern Applied Science. 2015. T. 9. № 9. C. 1726.
116. Comparative assessment of effect of cooper nano and microparticles in chicken / E. Yausheva, S. Miroshnikov, E. Sizova, E. Miroshnikova, V. Levahin // Oriental Journal of Chemistry. 2015. V. 31. № 4. P. 2327-2336.
117. Morphological and biochemical blood parameters in broilers at correction with dietary copper salts and nanoparticles / E.A. Sizova, V.L. Korolev, Sh.A. Makaev, E.P. Miroshnikova, V.A. Shakhov // Sel'skokhozyaistvennaya Biologiya [Agricultural Biology]. 2016. V. 51. № 6. P. 903-911.
118. Amino acid composition of the fetal pig / G. Wu, T.L. Ott, D.A. Knabe, F.W. Bazer // J Nutr. 2004. 1999. № 129. P. 1031-1038.
119. Wu G., Knabe D.A., Kim S.W. Arginine nutrition in neonatal pigs // J Nutr. 134. P. 27832790.
120. The metabolic basis of arginine nutrition and pharmacotherapy / N.E. Flynn, C.J. Meininger, T.E. Haynes, G. Wu // Biomed Pharmacother. 2002. № 56. P. 427-438.
121. Beneficial effects of L-arginine on reducing obesity: potential mechanisms and important implications for human health / J.R. McKnight, M.C. Satterfield, W.S. Jobgen, S.B. Smith, T.E. Spencer, C.J. Meininger, C.J. McNeal, G. Wu // AminoAcids. 2010. № 39(2). P. 349-357.
122. Dietary L-arginine supplementation reduces abdominal fat content by modulating lipid metabolism in broiler chickens / A.M. Fouad, H.K. El-Senousey, X.J. Yang, J.H. Yao // Animal. 2013. № 7(8). P. 1239-1245.
123. Role of quercetin and arginine in ameliorating nano zinc oxide-induced nephrotoxicity in rats / L.M. Faddah, N.A. Abdel Baky, N.M. Al-Rasheed, N.M. Al- Rasheed, A.J. Fatani, M. Atteya // BMC Complement Altern Med. 2012. V. 2. № 12. P. 60.
124. Comparative effects of zinc-nano complexes, zinc-sulphate and zinc-methionine on performance in broiler chickens / V. Mohammadi, S. Ghazanfari, A.Mohammadi-Sangcheshmeh, M. H. Naz-aran // Br Poult Sci. 2015. № 56(4). P. 486-493.
20 Инновационное направление науки
125. Nanoparticles in combination with amino acids change productive and immunological indicators of broiler chicken / E.V. Yausheva, S.A. Miroshnikov, D.B. Kosyan, E.A. Sizova // Sel'skokhozyaistvennaya Biologiya [Agricultural Biology]. 2016. V. 51. № 6. P. 912-920.
126. Antagonist metal alloy nanoparticles of iron and cobalt: impact on trace element metabolism in carp and chicken / E. Miroshnikova, A. Arinzhanov, Y. Kilyakova, E. Sizova, S. Miroshnikov // Human
& Veterinary Medicine. International Journal of the Bioflux Society. 2015. V. 7. Iss. 4. P. 253-259.
127. To the development of innovative mineral additives based on alloy of fe and co antagonists as an example / Е.А. Sizova, S.A. Miroshnikov, S.V. Lebedev, A.V. Kudasheva, N.I. Ryabov // Sel'skokhozyaistvennaya Biologiya [Agricultural Biology]. 2016. V. 51. № 4. P. 553-562.
128. Наночастицы меди-модуляторы апоптоза и структурных изменений в некоторых органах / Е.А. Сизова, С.А. Мирошников, В.С. Полякова, С.В. Лебедев, Н.Н. Глущенко // Морфология. 2013. Т. 144. № 4. С. 047-052.
129. Long-term clearance kinetics of inhaled ultrafine insoluble iridium particles from the rat lung, including transient translocation into secondary organs / M. Semmler, J. Seitz, F. Erbe, P. Mayer, J. Heyder, G. Oberdorster, W.G. Kreyling // Inhal Toxicol. 2004. № 16. P. 453-459.
130. Acute toxicological effects of copper of engineered nanomaterials / Z. Chen, H. Meng, G. Xing, C. Chen, Y. Zhao, G. Jia, T. Wang, H. Yuan, C. Ye, F. Zhao, Z. Chai, C. Zhu, X. Fang, B. Ma, L. Wan // Nat Nanotechnol. 2007. № 2. P. 469-478.
131. Size- and charge-dependent non-specific uptake of PEGylated nanoparticles by macrophages / S.S. Yu, C.M. Lau, S.N. Thomas, W.G. Jerome, D.J. Maron, J.H. Dickerson, J.A. Hubbell, and T.D. Giorgio // Int J Nanomedicine. 2012. № 7. P. 799-813.
132. Hemostasis disorders caused by polymer coated iron oxide nanoparticles / L.M. Ali, M. Gutiérrez, R. Cornudella, J.A. Moreno, R. Piñol, L. Gabilondo, A. Millán, F. Palacio // J Biomed Nanotechnol. 2013. № 9(7). P. 1272-1285.
133. The effect of nanoparticle size on in vivo pharmacokinetics and cellular interaction / N. Hoshyar, S. Gray, H. Han, G. Bao. // Nanomedicine (Lond). 2016. № 11(6). P. 673-692.
134. Size dependent biodistribution and toxicokinetics of iron oxide magnetic nanoparticles in mice / L. Yang, H. Kuang, W. Zhang, Z.P. Aguilar, Y. Xiong, W. Lai, H. Xu, H. Wei // Nanoscale. 2014. № 7(2). P. 625-636.
135. Biosynthesis of metallic nanoparticles using plant derivatives and their new avenues in pharmacological applications - An updated report / Saudi P. Kuppusamy, M.M. Yusoff, G.P. Maniam, and N. Govindan // Pharm J. 2016. № 24(4). P. 473-484.
136. Biogenic Fabrication of Iron/Iron Oxide Nanoparticles and Their Application / Khwaja Sala-huddin Siddiqi, Aziz ur Rahman, Tajuddin, and Azamal Husen // Nanoscale Res Lett. 2016. № 11. P. 498.
137. Ca(2+) cross-linked alginic acid nanoparticles for solubilization of lipophilic natural colorants / C.E. Astete, C.M. Sabliov, F. Watanabe, A. Biris // J Agric Food Chem. 2009. № 57(16). P. 75057512.
138. Preparation and characterization of zein/chitosan complex for encapsulation of alpha-tocopherol, and its in vitro controlled release study / Y. Luo, B. Zhang, M. Whent, L.L. Yu, Q. Wang // Colloids Surf B Biointerfaces. 2011. № 85(2). P. 145-152.
139. Luo Y., Teng Z., Wang Q. Development of zein nanoparticles coated with carboxymethyl chitosan for encapsulation and controlled release of vitamin D3 // J Agric Food Chem. 2012. № 60(3). P. 836-843.
140. Zimet P., Rosenberg D., Livney Y.D. Re-assembled casein micelles and casein nanoparticles as nano-vehicles for omega-3 polyunsaturated fatty acids // Food Hydrocolloids. 2011. № 25(5). P. 12701276.
141. Berekaa M.M. Nanotechnology in food industry; advances in food processing, packaging and food Safety // Int. J. Curr. Microbiol. App. Sci. 2015. № 4. P. 345-357.
142. Consumer acceptance of and willingness to pay for food nanotechnology: a systematic review / E.L. Giles, S. Kuznesof, B. Clark, C. Hubbard, L.J. Frewer // J Nanopart Res. 2015. № 17. P. 467.
Инновационное направление науки 21
143. Assessing health and environmental risks of nanoparticles current state of affairs in policy, science and areas of application / E.A.J. Bleeker, S. Evertz, R.E. Geertsma, W.J.G.M. Peijnenburg, J. Westra, S.W.P. Wijnhoven // RIVM Report 2014-0157. Bilthoven: the Netherlands, 2015. 146 p.
144. Chen H., Yada R. Nanotechnoogies in agriculture: new tools for sustainable development // Trends Food Sci Technol. 2011. № 22(11). P. 585-594.
145. Toxicity of Ag, CuO and ZnO nanoparticles to selected environmentally relevant test organisms and mammalian cells in vitro: a critical review / O. Bondarenko, K. Juganson, A. Ivask, K. Kase-mets, M. Mortimer, and A. Kahru // Arch Toxicol. 2013. № 87(7). P. 1181-1200.
146. State of the Art on the Initiatives and Activities Relevant to Risk Assessment and Risk Management of Nanotechnologies in the Food and Agriculture Sectors // FAO/WHO. 2013: url: http://www.fao.org/docrep/018/i3281e/i3281e.pdf
147. Good practices for the feed industry - Implementing the Codex Alimentarius Code of Practice on Good Animal Feeding // FAO and IFIF. FAO Animal Production and Health Manual. 2010. № 9.
148. State of art of nanotechnology applications in the meat chain: A qualitative synthesis / S. Bel-luco, F. Gallocchio, C. Losasso, A. Ricci // Crit Rev Food Sci Nutr. 2016. № 13. P. 1-13.
149. Guidance on the risk assessment of the application of nanoscience and nanotechnologies in the food and feed chain / B. Antunovic, S. Barlow, A. Chesson, A. Flynn, A. Hardy, K-D. Jany, M-J. Jeger, A. Knaap, H. Kuiper, J-C. Larsen, D. Lovell, B. Noerrung, J. Schlatter, V. Silano, S. Smulders and P. Vannier // EFSA Journal. 2011. № 9. P. 2140.
150. Validation of methods for the detection and quantification of engineered nanoparticles in food / T.P. Linsinger, Q. Chaudhry, V. Dehalu, P. Delahaut, A. Dudkiewicz, R. Grombe, F. von der Kammer, E.H. Larsen, S. Legros, K. Loeschner, R. Peters, R. Ramsch, G. Roebben, K. Tiede, S. Weigel // Food Chem. 2013. V. 1. № 138(2-3). P. 1959-1966.
151. Measurement of nanomaterials in foods: integrative consideration of challenges and future prospects / C. Szakal, S. Roberts, P. Westerhoff, A. Bartholomaeus, N. Buck, I. Illuminato, M. Rogers // ACS Nano In press. 2014. doi: 10.1021/nn501108g.
152. Regulatory aspects of nanotechnology in the agri/feed/food sector in EU and non-EU coun-tries.Regul / V. Amenta, K. Aschberger, M. Arena, H. Bouwmeester, F.B. Moniz, P. Brandhoff et al. // Toxicol. Pharmacol. 2015. № 73. P. 463-476.
153. European Commission. Proposal for a Regulation of the European Parliament and of the Council on Novel Foods. 2013. doi: http://ec.europa.eu/food/food/biotechnology/novelfood/documents/ novel-cloning_com2013-894_final_en.pdf.
154. OECD. Regulatory Frameworks for Nanotechnology in Foods and Medical Products. Summary Results of a Survey Activity. Paris: OECD. 2013. doi: 10.1787/5k47w4vsb4s4-en.
155. Facets of Nanotechnology as Seen in Food Processing, Packaging, and Preservation Industry / N. Pradhan, S. Singh, N. Ojha, A. Shrivastava, A. Barla, V. Rai, S. Bose // Biomed Res Int. 2015. 17 p.
156. Gouin S. Microencapsulation: industrial appraisal of existing technologies and trends // Trends Food Sci. Technol. 2004. № 15. P. 330-347.
157. Mukhopadhyay S.S. Nanotechnology in agriculture: prospects and constraints // Nanotechnol Sci Appl. 2014. № 7. P. 63-71.
158. Composite nano-structured calcium silicate phase change materials for thermal buffering in food packaging / J.H. Johnston, J.E. Grindrod, M. Dodds, K. Schimitschek // Curr Appl Phys. 2008. № 8(3-4). P. 508-511.
159. Augustin M.A., Hemar Y. Nano- and micro-structured assemblies for encapsulation of food ingredients // Chem Soc Rev. 2009. № 38(4). P. 902-912.
160. Applications and implications of nanotechnologies for the food sector / Q. Chaudhry, M. Scotter, J. Blackburn, B. Ross, A. Boxall, L. Castle, R. Aitken, R. Watkins // Food Addit Contam A Chem Anal Control Expo Risk Assess. 2008. № 25(3). P. 241-258.
22 Инновационное направление науки
161. New findings about iron oxide nanoparticles and their different effects on murine primary brain cells / J. Neubert, S. Wagner, J. Kiwit, A.U. Bräuer, J. Glumm // Int J Nanomedicine. 2015. № 10. P. 2033-2049.
162. Measurement Methods for the Oral Uptake of Engineered Nanomaterials from Human Dietary / C. Szakal, L. Tsytsikova, D. Carlander, and T.V. Duncan // Sources: Summary and Outlook. This article is a U.S. Government work and is in the public domain in the USA. doi: 10.1111/15414337.12080. 2014. V. 13.
163. Results of an interlaboratory method performance study for the size determination and quantification of silver nanoparticles in chicken meat by single-particle inductively coupled plasma mass spectrometry (sp-ICP-MS) / S. Weigel, R. Peters, K. Loeschner, R. Grombe, T.P.J. Linsinger // Anal Bioanal Chem. 2017. № 20.
Мирошников Сергей Александрович, доктор биологических наук, член-корреспондент РАН, директор ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)43-46-41, e-mail: [email protected]
Сизова Елена Анатольевна, кандидат биологических наук, доцент, руководитель лаборатории «Агроэкология техногенных наноматериалов» ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29; доцент кафедры биологии и почвоведения ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет», 460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, тел.: +7-912-344-99-07, e-mail: [email protected]
Поступила в редакцию 1 сентября 2017 года
UDC 636.085:577.17.049
Miroshnikov Sergey Aleksandrovich1, Sizova Elena Anatolievna1,2
1FSBSI «All-Russian Research Institute of Beef Cattle Breeding», e-mdil: [email protected]
2 FSBEIHE «Orenburg State University», e-mail: [email protected] Nanomaterials in animal husbandry (review)
Summary. At present, interest to the production and use of nanoparticles (NPs) in medicine, biology and agriculture is confirmed by an increase in the number of works on the problem by more than 6 times over the last 10 years and exceeds 143 thousand. At a large extent, this became possible by significant investments. The prospects of this field of knowledge attract the spotlight of scientists.
The organism of farm animals evolved in direct contact with natural nanoparticles that are identical to the artificial nanoforms of microelements. This circumstance, high potential of productive action and the prospects of reducing the ecological load, allow NPs to be considered as promising components in diets of animal.
The mechanism of NP action on the body differs from that known for ionic forms of microelement, which determines the differences in the productive effect. Therefore, interest in the sources of nanoform microelements has increased significantly in the last two decades. The prospects and tasks of nanotechnology are the development of NP-based drugs, the design and safe use of NP in animal husbandry, coating of them with inert substances, the optimization of NP size, the creation of "green" nanoparticles from plants. However, along with unconditional prospects of nanotechnology in animal husbandry, there are also constraining circumstances determined by the difficult predictability of nanostructures and a large number of works on nanotoxicology. This became the basis for taking special measures to regulate the market of nanoforms. Meanwhile, artificial NPs, after fulfilling certain requirements for their production, can be considered as a relatively safe class of nanostructures. The basis for this statement is the existing practice of including NP metals in food and packaging, use of NP metals in trace elements in medicine. Key words: nanoparticles, livestock, nanotechnology perspectives, nanotechnology risks, biological effects of nanotechnologies.
