Российские ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (далее - ИТЭБ РАН) и Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН (далее - ИОНХ РАН), подведомственных с ФАНО России, совместно с украинскими коллегами из Института микробиологии и вирусологии им. Д.К. Заболотного (далее - ИМВ НАНУ) разработали новый способ получения наночастиц оксида вольфрама и испытали их воздействие на биологические объекты. Результаты исследований ученых опубликованы в январском номере Journal of Photochemistry and Photobiology B.

Оксид вольфрама в последнее время привлекает к себе особое внимание ученых и представителей промышленности благодаря широкому спектру его применений, в первую очередь в области создания фотохромных и электрохромных устройств. Еще одно очень перспективное направление применения этого материала – биомедицина. Например, оксид вольфрама перспективен для использования в качестве рентгеноконтрастного вещества для компьютерной томографии – незаменимого на сегодняшний день метода визуализации изображения внутренних органов при диагностике многих заболеваний. Кроме того, оксид вольфрама обладает хорошими антимикробными свойствами, особенно при освещении, за счет своей высокой фотокаталитической активности. При этом антибактериальная активность частиц оксида вольфрама увеличивается с их уменьшением размера и существенно зависит от степени гидратации поверхности. Этот материал уже сегодня успешно применяют в качестве фотокатализатора видимой области спектра при очистке и обеззараживании сточных вод. 

Химики из ИОНХ РАН и ИМВ НАНУ получили стабильные коллоидные растворы нанодисперсного оксида вольфрама и провели комплексное исследование их физико-химических свойств. Они продемонстрировали фотокаталитические свойства полученных наночастиц на примере реакции фоторазложения красителя индигокармина. Даже при обычном солнечном освещении в присутствии синтезированных наночастиц оксида вольфрама краситель быстро обесцвечивается. При подсветке ультрафиолетом процесс ускоряется многократно даже при низкой концентрации оксида вольфрама. 

Биологи ИТЭБ РАН и ИМВ НАНУ исследовали влияние новых наночастиц на различные объекты, включая бактерии грамположительные (синегнойная палочка) и грамотрицательные (кишечная палочка и золотистый стафилококк), грибы (Candida albicans – возбудитель кандидоза), а также клетки млекопитающих (первичные эмбриональные фибробласты мыши). Научный сотрудник Лаборатории роста клеток и тканей ИТЭБ РАН, кандидат биологических наук Антон Попов рассказывает об этом исследовании: «Мы провели комплексный анализ цитотоксичности наночастиц оксида вольфрама на прокариотических микроорганизмах и эукариотических клетках. Все они обладают разной чувствительностью к воздействию наночастиц. По-видимому, это связано с морфологическими особенностями их клеточных мембран и разным метаболизмом».  

В своих экспериментах ученые облучали ультрафиолетом в течение разных временных диапазонов клетки, предварительно обработанные разными концентрациями наночастиц оксида вольфрама. После этого оценивали жизнеспособность таких клеток, уровень выработки в них активных форм кислорода и анализировали скорость пролиферации - процесса размножения клеток. Ученые выяснили, что на токсический эффект оксида вольфрама заметно влияют доза наночастиц и длительность облучения ультрафиолетом. Интересно, что небольшие концентрации оксида вольфрама, уже фатальные для бактериальных клеток, оставляют невредимыми эмбриональные фибробласты мыши, что, по-видимому, связано с разной структурой клеточных мембран у про- и эукариот. Но при увеличении дозы оксида вольфрама снижается выживаемость и у эукариотических клеток.  

Ученые продолжают свои исследования еще в одном направлении, поскольку уже знают о еще одном замечательном свойстве новых наночастиц: они обладают избирательной токсичностью по отношению к раковым клеткам. Это свойство наночастиц вместе с возможностью использования оксида вольфрама как контрастного агента при компьютерной томографии, позволяет использовать его для тераностики - нового подхода к созданию фармацевтических средств, которые являются одновременно и средством ранней диагностики, и терапевтическим агентом.  

Полученные российскими и украинскими учеными экспериментальные данные демонстрируют новые перспективы их применения. Например, покрытия из таких наночастиц можно использовать в целях биобезопасности: они могут найти применение в местах общественного пользования (на транспорте, в супермаркетах, больницах и т.д.). Однако не стоит забывать, что исследования ученых также показывают необходимость четкого контроля при использовании этого вещества во избежание токсического воздействия на человека. Синтез и исследование химико-биологических свойств наночастиц оксида вольфрама проводили при финансовой поддержке Российского Научного Фонда.

Похожие новости

  • 08/11/2017

    Михаил Щетинин: Необходимо обобщать и поддерживать опыт регионов в решении задач обеспечения качества пищевой продукции

    Сенаторы обсудили вопросы качества пищевой продукции и меры реализации Основ государственной политики в области экологического развития страны. В Совете Федерации прошло расширенное заседание Комитета СФ по аграрно-продовольственной политике и природопользованию.
    1180
  • 01/03/2018

    Оборонная промышленность объединит усилия академической науки

    ​Российская Академия наук готова заняться венчурными исследованиями в интересах оборонно-промышленного комплекса страны, если получит финансирование в размере 1% от всей госпрограммы вооружений, заявил в Совете Федерации глава РАН Александр Сергеев.
    805
  • 02/12/2015

    О предварительных итогах экспедиционных исследований

    ​27 ноября 2015 года на заседании Совета по гидросфере Земли в ФАНО России представили предварительные итоги морских экспедиционных исследований на научно-исследовательском судне "Академик Мстислав Келдыш" в российских морях Западной и Центральной Арктики, Северной Атлантике и Балтийском море.
    1867
  • 07/12/2018

    В Москве обсудили роль науки в современном мире

    ​В центре внимания участников завершившегося в Москве X Международного научного форума неправительственных партнеров ЮНЕСКО "Наука на благо человечества" оказались вопросы о роли науки в современном мире, взаимосвязи науки и общества, значении науки в ответе на большие вызовы.
    1654
  • 08/04/2016

    ФАНО России и РАН рассмотрели проекты регламента к Соглашению о сотрудничестве

    ​5 апреля 2016 года в г. Москве прошло 13 заседание рабочей группы в рамках Соглашения о сотрудничестве между ФАНО России и РАН, подписанного 10 сентября 2014 года руководителем ФАНО России Михаилом Котюковым и президентом РАН Владимиром Фортовым.
    3091
  • 10/02/2017

    Виктор Тутельян получил первую ведомственную награду ФАНО России

    ​Руководитель Федерального агентства научных организаций Михаил Котюков вручил академику Виктору Тутельяну знак отличия "За заслуги в развитии науки". Глава ФАНО России отметил вклад ученого в мировую науку и обеспечение приоритета российских научных организаций в исследованиях и разработках.
    2028
  • 09/12/2015

    Зачем к Институту питания РАН присоединили несколько научных коллективов?

    Правительство РФ утвердило проект создания на базе Института питания Федерального исследовательского центра, куда вошли сразу четыре института. О сути проекта корреспондент "РГ" беседует с директором центра, академиком Виктором Тутельяном.
    2292
  • 27/12/2017

    Исследователи реализуют проект, позволяющий исправлять мутации ДНК митохондрий

    ​В последнее время все чаще можно услышать о тяжелых наследственных заболеваниях митохондриальной этиологии. Эти недуги вызываются дефектами митохондрий, которые являются своеобразными "энергетическими станциями" клеток организма.
    1972
  • 10/12/2019

    Российско-германский научный форум открылся в Москве

    ​9 декабря состоялось открытие российско-германского научного форума "Науки о мозге: фундаментальные и прикладные аспекты". Участники форума обсуждают главные вопросы в области нейронауки на семинарах, которые проходят в Российской академии наук и в Московском государственном университете, а также читают доклады, посвященные нейродегенеративным заболеваниям и возможным методам их лечения.
    226
  • 07/10/2019

    РАН и профсоюз закрепили отношения

    Российская академия наук и Всероссийский профсоюз работников РАН заключили соглашение о сотрудничестве. Документ устанавливает общие принципы взаимодействия сторон в деле поддержки и развития российской науки.
    355