Наночастицы оксида церия рассматриваются как перспективный класс биомедицинских материалов благодаря их способности нейтрализовать активные формы кислорода — молекулы, играющие ключевую роль в развитии воспаления, старения и ряда хронических заболеваний. Однако их потенциальная токсичность долгое время оставалась предметом дискуссий.
В Сеченовском Университете совместно с коллегами из других научных центров ученые провели системную оценку безопасности и биологической активности таких наночастиц. Для этого исследователи использовали бактериальные биосенсоры — генетически модифицированные клетки кишечной палочки, которые меняют интенсивность свечения в ответ на повреждение ДНК и развитие окислительного стресса. Результаты работы, поддержанной грантом РНФ №23-65-10040, опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.
Ученые протестировали три типа наночастиц оксида церия: стабилизированные цитратом, декстраном и не имеющие покрытия. Эксперименты показали, что при физиологических концентрациях ни один из вариантов не проявляет выраженной токсичности — жизнеспособность клеток и их метаболическая активность практически не менялись.
При этом наночастицы продемонстрировали выраженные защитные свойства. В частности, частицы с цитратным покрытием эффективно нейтрализовали перекись водорода — один из ключевых факторов окислительного стресса — снижая повреждение клеток более чем на 60%. В свою очередь, частицы с декстраном показали наибольшую способность предотвращать повреждение ДНК, вызванное мутагенами.
Отдельно ученые показали, что исследованные наночастицы не обладают прооксидантными и генотоксическими свойствами, то есть не запускают процессы, способные приводить к повреждению клеток.
«Мы не только подтвердили безопасность различных типов наночастиц оксида церия, но и показали, что они обладают выраженными антиоксидантными и антимутагенными свойствами. При этом эффективность зависит от их состава, что позволяет подбирать оптимальный вариант под конкретную медицинскую задачу. Антиоксидантные и антимутагенные свойства разрабатываемых нанокомпозитов полезны для создания не только регенеративных и антимикробных продуктов, но и для средств защиты от разных форм радиации», — отмечает заведующая лабораторией наук о жизни профессор Екатерина Силина, руководитель проекта РНФ.
Полученные результаты дополняют ранее проведенные исследования наноматериалов для регенеративной медицины. В частности, показано, что на основе наночастиц оксида церия могут создаваться материалы с выраженным противовоспалительным и заживляющим действием.
В перспективе такие разработки могут быть востребованы при лечении хронических ран и язв, воспалительных заболеваний, а также в терапии состояний, связанных с окислительным стрессом. Дальнейшие исследования будут направлены на проверку эффективности и безопасности таких подходов в доклинических и клинических моделях.