Введение к работе
Стремительное развитие нанотехнологий в настоящее время приводит к внедрению в медицинскую практику новых материалов и методов. Наночастицы находят широкое применение в различных областях химии, биологии, экологии.
Использование микроэлементов в виде биологически активных добавок в ветеринарии и сельском хозяйстве способствует увеличению продукции растительной и животной биомассы. Металлы в виде наночастиц обладают пролонгированным действием и высокой биологической активностью (Глущенко Н.Н. и соавт., 2002).
Использование наночастиц несет потенциальную опасность вредного воздействия на здоровье человека и природные экосистемы (Колесниченко А.В. и соавт., 2008).
Взаимодействие наночастиц с нуклеиновыми кислотами, белками и клетками приводит к изменениям в метаболизме последних и возможному иммунному ответу со стороны целого организма (Zieziulewiez T.J., 2003;Fischer H.C., 2007; Geze A., 2007; Hall J.B., 2007; Jain T.K., 2008;).
В медицинской практике и биологии наночастицы наиболее часто используют в форме биосовместимых магнитных жидкостей, которые представляют собой взвесь магнитных частиц в водных буферных растворах разного состава, иногда-в водно – масляных эмульсиях (Звездина Н.Д., 2007).
Изучение воздействия на организм нанопорошков биогенных металлов меди, цинка, железа, биологическая ценность которых определяется многогранностью функций в сложных биохимических процессах и активным участием в клеточном метаболизме, обеспечивающем нормальное функционирование организма,требует особо пристального внимания.
Лечение кариеса часто сопровождается введением в структуру зуба композитных материалов, которые могут содержать различные благородные металлы в сочетании с ионами биогенных элементов, меди или железа. Развитие нанотехнологий будет способствовать и развитию различных композитных материалов. Исследование влияния наночастиц на ферменты и бактериальную флору ротовой полости представляет собой отдельную важную задачу. Необходимо отметить, что вырабатываемая слюнными железами и смешиваемая с другими компонентами ротовой полости слюна постоянно попадает в желудок и другие отделы желудочно-кишечного тракта. Вследствие этого наночастицы могут всасываться в различных отделах желудочно-кишечного тракта и попадать в
печень и другие органы, что требует изучения подобных процессов на экспериментальных моделях.
Цель исследования – исследование взаимодействия наночастиц меди с бактериальной флорой и ферментами ротовой жидкости у больных кариесом и изучение биологического действия наночастиц меди в экспериментальных исследованиях.
Задачи исследования:
-
Исследовать влияние наночастиц меди в различных концентрациях на активность, скорость и константу Михаэлиса ферментов ротовой жидкости (амилазы, лактатдегидрогеназы, щелочной фосфатазы) у лиц с кариесом in vitro.
-
Разработать прогностический коэффициент активности ЛДГ/амилаза и оценить его значение для диагностики кариеса на различных его стадиях.
-
Исследовать антибактериальное действие наночастиц меди на бактериальную флору у больных кариесом.
-
Изучить влияние наночастиц меди в различных концентрациях на биохимические показатели у белых беспородных мышей in vivo.
Научная новизна работы
Исследовано взаимодействие наночастиц меди с ферментами, содержащимися в ротовой жидкости у лиц с кариесом in vitro. Обнаружено изменение активности ферментов, принимающих участие в углеводном обмене. Исследовано изменение скорости ферментативной реакции ферментов ротовой жидкости при их взаимодействии с наночастицами меди.
Исследовано влияние наночастиц меди на активность ферментов и содержание ключевых метаболитов белкового, липидного, углеводного обменов в сыворотке крови белых мышей.
Изучено антибактериальное действие наночастиц меди на бактериальную флору у больных кариесом.
Теоретическая и практическая значимость работы
Выявлена биологическая активность нанопорошка меди. Установленные аспекты токсического действия наночастиц металла свидетельствуют о необходимости проведения тщательной оценки возможных рисков для применения наноразмерных материалов в стоматологии.
Внедрение результатов диссертационного исследования
Результаты диссертационного исследования используются в учебном процессе кафедр биохимии, гигиены медико-профилактического факультета, общей гигиены и экологии ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского
Минздравсоцразвития России и в стоматологической поликлинике «Жемчужина» г. Саратова.
Апробация работы. Основные положения работы доложены на научных конференциях кафедры биохимии ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздравсоцразвития РФ (Саратов, 2010, 2011, 2012);на Х межвузовской конференции с международным участием «Обмен веществ при адаптации и повреждении» (Ростов-н\Д, 2011).
Положения, выносимые на защиту:
1. Выявлено увеличение индекса ЛДГ/амилаза ротовой жидкости у больных
кариесомв зависимости от тяжести кариозного процесса.Наночастицы меди
взаимодействуют с ферментами ротовой жидкости.
Ферменты ротовой жидкости обнаруживают различную чувствительность к наночастицам меди.
2. Выявлена антибактериальная активность наночастиц меди в отношении флоры
ротовой жидкости у больных кариесом.
3. Наночастицы в концентрациях 2 – 200 мкг/20г при пероральном введении
проявляют выраженную биологическую активность на организм лабораторных
животных, что подтверждается анализом биохимических показателей сыворотки
крови. Исследуемые металлические наночастицы оказывают схожее действие,
выражающееся в нарушении процессов утилизации глюкозы, активации процессов
глюконеогенеза, катаболизма белков.
Личный вклад автора. Диссертантом определены основные идеи и дизайн
исследования. Проведены обследование пациентов, забор и исследование ротовой
жидкости, исследовано взаимодействие наночастиц меди с ферментами,
содержащимися в ротовой жидкости. Автору принадлежат результаты
исследования влияния наночастиц меди на активность ферментов и содержание
ключевых метаболитов белкового, липидного, углеводного обменов в сыворотке
крови белых мышей. Статистическая обработка и анализ полученных данных
проведены автором самостоятельно. На основе полученных результатов сделаны
достоверно обоснованные выводы и представлены практические рекомендации.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 118 страницах
