Введение к работе
Актуальность работы
Ускоренное развитие нанотехнологической отрасли в России создает новый источник потенциальной опасности для здоровья человека и среды обитания и ставит проблему обеспечения безопасности нанотехнологий и производимой с их помощью продукции.
Одним из ключевых вопросов при решении данной проблемы является изучение биокинетики (абсорбции, биораспределения, метаболизма и экскреции - ADME в англоязычной терминологии) нанопродуктов в организме животных и человека. В этом вопросе можно выделить самостоятельное звено - экспериментальное исследование биокинетики наночастиц (далее, НЧ) в организме лабораторных животных с целью последующей экстраполяции на человека.
В настоящее время имеются только фрагментарные исследования в этом направлении. Одним из наиболее перспективных методов исследования является метод меченых атомов, с помощью которого можно исследовать биокинетику широкого класса нерганических НЧ различного химического состава, формы и размеров.
Целью исследования является изучение биокинетики НЧ серебра, золота, двуокиси титана и селена в организме лабораторных животных (крыс) методами меченых атомов и нейтронно-активационного анализа.
Задачи исследования:
-
Разработка технологии создания радиоактивной метки в неорганических НЧ с помощью ядерно-физических методов
-
Разработка методики измерения биокинетических параметров НЧ в организме лабораторных животных с использованием технологии меченых атомов и нейтронной активации.
-
Экспериментальное исследование биокинетических характеристик (абсорбции, биораспределения, метаболизма и выведения) ряда неорганических НЧ в организме лабораторных животных - крыс-самцов линии Вистар) при их пероральном введении.
4. Исследование возможности преодоления функциональных барьеров (ЖКТ и гематоэнцефалического барьера) исследуемыми НЧ.
Научная новизна диссертационной работы
В данной работе впервые в отечественной практике полностью отработана и реализована технология внесения радиоактивных меток в неорганические НЧ, содержащие атомы серебра, золота, селена, цинка и титана. Полученные меченые НЧ с радионуклидной меткой использовались для анализа биокинетики в экспериментальных исследованиях на лабораторных животных. В том числе, впервые разработан и использован в экспериментальной практике метод введения радиоактивной метки в титаносодержащие НЧ их облучением быстрыми нейтронами и образованием в них радиоактивной метки в виде изотопов скандия.
Получены новые данные по биокинетическим характеристикам НЧ серебра, золота, селена и оксида титана в организме крыс-самцов линии Вистар при однократном пероральном введении, а также для НЧ серебра при длительном (28 суток) введении. Получены доказательства прохождения НЧ серебра гематоэнцефалического барьера.
Научно-практическая значимость диссертационной работы
Разработаны методики измерения массы исследуемых НЧ в биологических образцах с использованием технологии меченых атомов и нейтронной активации. Материалы проведённых исследований использованы при выполнении государственных контрактов в рамках выполнения Федеральной целевой программы «Развитие инфраструктуры в Российской Федерации на период 2008 - 2011 г.». Разработанные методики использованы в экспериментах по оценке биокинетических характеристик НЧ серебра, золота, селена и двоокиси титана (рутила). Данные о биокинетических характеристиках неорганических частиц необходимы при выявлении критических органов и оценке рисков искусственных НЧ в ходе токсиколого-гигиенических исследований их опасности для здоровья человека. Методика может быть также распространена на измерения массового содержания и концентрации изученных НЧ в жидких и твердых образцах искусственного происхождения.
Положения и результаты, выносимые на защиту:
-
-
Технология создания радиоактивных меток на неорганических НЧ, содержащих золото, серебро, селен, цинк и титан, путем облучения потоком нейтронов и методика количественных измерений активности изотопа-маркера в биообразцах.
-
Экспериментально измеренные биокинетические характеристики НЧ серебра, золота, селена и двуокиси титана в организме лабораторных животных при их однократном пероральном введении.
-
Доказательства преодоления НЧ серебра гематоэнцефалического барьера в опытах на крысах-самцах линии Вистар при пероральном введении.
Внедрение результатов исследования в практику
Материалы проведённых исследований использованы в нормативно- методических документах, разработанных в рамках выполнения Федеральной целевой программы «Развитие инфраструктуры в Российской Федерации на период 2008 - 2011 г.», а именно:
-
Методика измерений «Методика измерений массовой концентрации НЧ, содержащих серебро или цинк, в различных средах и биологической матрице на основе ядерно-физической спектроскопии» (ФР 1.31.2011.10990). Методика аттестована в соответствии с ГОСТ Р 8.563-2009.
-
Методические рекомендации «Порядок и методы определения органотропности и токсикокинетических параметров искусственных наноматериалов в тестах на лабораторных животных». МР 1.2.0048-11. Разработаны совместно с ФГБУ НИИ питания РАМН и ФГБУ ИНБИ им. А.Н.Баха РАН. Утверждены Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г.Г. Онищенко.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы доложены на Международной научно-технической конференции «Нанотехнологии функциональных материалов» (НФМ'2012), 2012, Санкт- Петербург; Научной сессии НИЯУ МИФИ-2012 "Функциональные и ультрадисперсные (нано-) материалы", 2012, Москва; V Троицкой конференции «Медицинская физика и инновации в медицине», (ТКМФ-5), 2012, Троицк; IV Международном форуме по нанотехнологиям Роснано- 2011; Российской научной конференции «Актуальные проблемы токсикологии и радиобиологии», Санкт-Петербург, 2011 г.; Всероссийской научно-практической конференции «Отечественные противоопухолевые препараты», 2011 г.; 2-ой Международной школе "Наноматериалы и нанотехнологии в живых системах. Безопасность и наномедицина", Москва, 2011 г.; на III Евразийском конгрессе по медицинской физике и инженерии «Медицинская физика - 2010», Москва; Международной конференции Nanotechnology conference and exebition NanotechEurope 2009, Berlin.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 12 работ [1-12], в том числе 5 статей в научных рецензируемых журналах [1, 2, 3, 4, 5], рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки РФ, а также два нормативно-методических документа, изданных Роспотребнадзор [11] и Росстандарт [12 ].
Личный вклад соискателя
Все изложенные в диссертации новые результаты получены автором самостоятельно или при его непосредственном участии. Постановка задач и интерпретация полученных результатов осуществлялись совместно с научным руководителем и другими соавторами публикаций.
Структура и объем диссертации
Похожие диссертации на Исследование биокинетики неорганических наночастиц в организме лабораторных животных при пероральном введении с использованием технологии меченых атомов
-
