Изучение гемосовместимости магнитных наночастиц магнетита и композитных частиц магнетита-кремнезема in vitro

Abstract

Целью данного исследования явилось изучение гемосовместимости магнитных наночастиц (МНЧ) в модельных системах in vitro. Материалы и методы. В работе использованы коллоидные растворы наночастиц магнетита (МНЧ1) и композитных частиц магнетита-кремнезема (МНЧ2) в 0,9%-м растворе NaCl в концентрациях 0,2; 2,0 и 20,0 мг/мл. Исследование проводили на гепаринизированной цельной крови человека, для чего к 1 мл крови добавляли 1 мл раствора наночастиц или физиологического раствора (контроль). Измерения проводили непосредственно после приготовления смеси через 1; 2,5 и 5 ч. Количество активных форм кислорода (АФК) детектировали с помощью метода люминолзависимой хемилюминесценции (ХЛ), вычисляли индекс агрегации эритроцитов, для оценки гемолитических свойств рассчитывали коэффициент гемолиза на основе показателей оптической плотности плазмы, исследование белкового слоя на поверхности наночастиц производили при помощи ИК-Фурье спектроскопии. Результаты. Установлено, что наночастицы обоих типов в концентрации 0,2 и 20,0 мг/мл усиливают ХЛ непосредственно после введения и подавляют ее в ходе инкубации, при этом эффект усиливается с увеличением концентрации и времени воздействия. Также отмечено увеличение агрегационной устойчивости эритроцитов, однако с повышением дозы и времени воздействия наблюдался значительный гемолиз. ИК-Фурье спектроскопия показала оседание альбумина на поверхности МНЧ, который меняет свою конформацию с течением времени. Таким образом, полученные данные свидетельствуют о безопасности данных МНЧ по исследованным параметрам в низких концентрациях (0,2 и 2,0 мг/мл) при взаимодействии до 2,5 ч. Это позволяет рассматривать данные агенты как перспективные средства для дальнейшего использования в медицинской практике после завершения исследований в отношении других показателей гомеостаза.

The goal of the present research is to study the hemocompatibility of magnetic nanoparticles (MNPs) in model systems in vitro. Materials and methods. Magnetite nanoparticles and magnetite colloidal solutions were used in 0.9% NaCl in concentrations 0.2, 2.0 and 20.0 mg/ml. The study was performed with heparinized human whole blood, 1 ml of which was mixed with 1 of ml nanoparticles/physiological solution. Measurements were made directly after mixing, and then 1, 2.5 and 5 hours later. The amount of reactive oxygen species (ROS) was measured with luminol-dependent chemiluminiscence (CL). An erythrocyte aggregation index was calculated. For the assessment of hemolytic properties, a hemolysis coefficient was calculated based on optical density of the plasma. The nanoparticless surface protein layer investigation was performed with IR-Fourier spectroscopy. Results. Nanoparticles decline CL in time- and concentration-dependent manner. Erythrocyte aggregation stability grows, but concentration and/or application time increment leads to significant hemolysis. IR-Fourier spectroscopy data shows albumin as main component of protein crown, whose conformation changes in time. Given data proves safety of studied MNPs in relation to examined parameters in low (0.2 and 2.0 mg/ml) concentrations up to 2.5 hours interaction. This allows us to treat these MNPs as a promising agents for further use in medical practice after completing examinations related to other homeostasis indicators.