13675 (Застосування наночасток для лікування тварин)

Зміст

Вступ

1. Наночастки та їхня характеристика

2. Застосування колоїду наночасток Ag, Cu, Zn, Mg для лікування тварин, уражених гнійним артритом

3. Ефективність застосування наночасток металів в ортопедії

4. Застосування наночасток металів для лікування хвороб копитець заразної етіології

5. Лікувальна ефективність очних желатинових плівок із наночастками металів

6. Дезінвазія тваринницьких приміщень аніоноподібними наночастами металів

7. Дезінвазія ґрунту наночастками магнію

8. Застосуванням наночасток металів для дезінвазії каналізаційних стоків

Список літератури

Вступ

У наш час все частіше застосовують наночастки металів у біологічній, ветеринарній та медичній практиках.

Серед переваг характерних для наноречовин слід виділити їхню біологічну сумісність та екологічну чистоту, завдяки яким можна значно розширити спектр застосування продуктів нанотехнології у різних галузях народного господарства та медицині.

Продукти нанотехнології лише починають завойовувати український ринок. Проте на промисловому рівні виготовляються нанорозчини біоцидних металів для дезінфекції тваринницьких приміщень, знезараження води, а також пакувальний матеріал для продуктів харчування тощо.

Пошук методів лікування та профілактики хвороб тварин, оснований на застосуванні наночасток металів, представляє важливий науковий і практичний інтерес.

Серед великого спектра хвороб тварин, слід виділити паразитарні та хірургічну патологію.

Широкий вибір антгельмінтиків, представлений нині на ринку ветеринарних засобів України, не дозволяє у повній мірі забезпечити паразитарне благополуччя. Контаміновані яйцями та личинками паразитів гній, ґрунт, вода, предмети догляду за тваринами, станки, годівниці тощо є факторами передачі паразитозів. Розробка ефективних та екологічно чистих засобів дезінвазії дозволить перервати епізоотологічний ланцюг і запобігти поширенню паразитарних хвороб тварин.

Хірургічні хвороби реєструються в 21–23 % випадків усіх хворих тварин. Переважно це рани, гнійне запалення суглобів, ураження копит і копитець тощо. Лікування тварин із цими ураженнями є важливою науковою проблемою, що має велике практичне значення.

2. Характеристика наночасток

Серед різноманітних видів і методів отримання наночасток на особливу увагу заслуговують розробки українських дослідників, які отримали електрично заряджені наночастки. Основою ерозійно-вибухової нанотехнології є фізичне явище самоконцентрації енергії.

Найбільший інтерес представляють ерозійно-вибухові нанотехнології, за допомогою яких були синтезовані нові електрично заряджені колоїди наночасток металів. У якості комплексоутворювача в них виступають наночастки мікроелементів із поверхневим електричним зарядом зі знаком «мінус», а в ролі лігандів – молекули води або інших хімічних елементів. Це новий клас комплексних сполук із координаційним числом, більшим за 12, що досягається відповідною електризацією наночасток.

Наночастки утворюються при вибухах локальних ділянок металевих гранул у процесі електроімпульсної абляції у воді. В результаті вибуху утворюються потужні потоки електронів, у яких знаходяться наночастки. Навколо них утворюється поверхневий електричний заряд із знаком «мінус». За структурною будовою наночастки є подібні до аніонного хелатного комплексу через наявність у металевих наночастках поверхневого електричного заряду зі знаком «мінус», але при цьому виключаються токсичні прояви через відсутність аніона.

Надзвичайно цікавою є розробка ТОВ «Наноматеріали і нанотехнології», технологія на створення наночасток різнорідних металів у вигляді структурованих агломератів наночасток різних розмірів, які знаходяться між собою в електричному контакті. Їх отримують при певних режимах ерозійно-вибухового диспергування металевих гранул різнорідних металів (не менше двох). Причому, електричне поле частинок меншого розміру має більший градієнт потенціалу, ніж частинок великого розміру. При близькому розташуванні малих і великих частинок за рахунок електростатичної індукції на локальних ділянках поверхні великої частинки, напроти малої частинки, утворюються наведені (індуковані) заряди протилежного знаку (щодо знака заряду частинки меншого розміру). Тому на поверхні великої частинки «налипають» дрібні частинки, які знаходяться між собою в електричному контакті. Це дозволяє задіювати електрохімічні явища за рахунок використання металів із різними електрохімічними потенціалами. При цьому підвищується активність хелатного аквананохелату. В якості комплексоутворювача поліметалевого хелатного аквананокомплексу виступають наночастинки різнорідних металів. Оптимальне співвідношення середніх розмірів наночастинок різнорідних металів знаходиться в межах 5–20. Це дозволяє, з одного боку, отримати стійкий хелатний аквананокомплекс, а з іншого забезпечити оптимальне покриття поверхні великих наночастинок малими наночастинками і тим самим не обмежувати контакт великої частинки із зовнішнім середовищем і, відповідно, не перешкоджати прояву електрохімічних властивостей поліметалевого хелатного аквананокомплексу.

При створенні та промисловому виробництві наночасток за допомогою ерозійно-вибухової технології основний акцент був націлений на біоцидні метали (Ag, Cu, Zn, Mg та ін.). На основі колоїдного срібла й міді розроблені засоби для дезінфекції та консервації питної води, фільтри й мембрани для очистки соків, пива, вина та повітря. Наноматеріал «шумерське срібло», до складу якого входять наночастки срібла і міді ефективно проявив себе при знезараженні приміщень діючого свинокомплексу та птахофабрики.

Унікальні структура і властивості наноматеріалів, отриманих методом ерозійно-вибухових технологій, відкривають перед дослідниками широкі можливості щодо їх застосування, в тому числі з метою запобігання та ліквідації найпоширеніших хвороб тварин.

2. Застосування колоїду наночасток Ag, Cu, Zn, Mg для лікування тварин, уражених гнійним артритом

У тварин гнійні артрити діагностуються в 22 – 23 % випадків від загального числа уражень суглобів. Найчастіше уражуються копитні суглоби. Гнійний подоартрит виникає внаслідок поранень або метастатичного занесення інфекта в суглоб (первинно), а також у зв’язку з флегмоною вінчика, гнійним пододерматитом, гнійним подотрохлеїтом (вторинно). Поетапно спостерігається гнійний синовіт (емпієма), гнійний артрит, параартикулярна флегмона, гнійний остеоартрит.

Лікування проводили за модифікованим методом Б. С. Семенова (1981). Тварин фіксували в стоячому положенні. Внутрішньо м’язово вводили 7 – 10 мл 2,5 %-ного розчину супрастину (діє антиалергічно). Виконували артоцентез з боку найбільш виповненого дивертикула, видаляли ексудат, промивали розчином етакридину лактату. Після повного видалення рідини для промивання у контролі в суглоб уводили 20 мг хімотрипсину або 50 мг хімопсину (лізують внутрішньосуглобове випадання фібрину) з 1 г неоміцину сульфату, розчинених у 5 мл 0,5 %-ного розчину новокаїну. Лікувальну обробку повторювали тричі з добовим інтервалом.

У дослідних у тварин-аналогів внутрішньосуглобові ін’єкції антибіотика заміняли інтраартикулярними введеннями 5 мл колоїду наночасток Ag, Cu, Zn, Mg, Co.

У контролі клінічне видужування тварин і відновлення функції кінцівки наставало через 13±2,5 доби від дня виникнення захворювання. Протягом перших 6–7 діб перебігу захворювання у тварин діагностували пригнічення, гарячку, понаднормове прискорення пульсу й дихання.

У досліді клінічне видужування тварин і відновлення функції кінцівки наставало через 8±1,5 доби. Деяке пригнічення, прискорення пульсу і дихання відмічали тільки протягом перших 3–4 діб. При обстеженні суглобів реєстрували швидке розсмоктування запального набряку, виражену флуктуацію на початку лікування і відсутність її при його закінченні.

Інтимні зміни морфофункціональних характеристик стану суглоба чітко маркіруються цитологічними дослідженнями суглобового вмісту (табл.1).

Таблиця 1

Синовіоцитограма при гнійному синовіті до та після лікування, n=5

П р и м і т к а: 1. * – р<0,05;

2. ** – p<0,01;

3. *** – p<0,001, порівняно з контролем.

За даними таблиці 1, вже на 3-тю добу спостережень усі показники синовіоцитограми в досліді достовірно відрізнялись від аналогічних показників у контролі за винятком вмісту моноцит/макрофагів, засвідчуючи переваги застосування при гнійному артриті наночасток металів.

На 9-ту добу спостережень ця тенденція значно посилилась (за винятком вмісту гістіоцитів) і вже на 15-ту добу без будь-яких виключень досягала апогею. При цьому в синовіоцитограмі при застосуванні наночасток, порівняно з долікувальним періодом, вміст синовіоцитів збільшився в 13,7 разів і в цей же період часу перевищив контроль на 33,1 %. Аналогічно вміст гістіоцитів збільшився у 3,67 разів, а порівняно з контролем – у 2,62 рази; вміст лімфоцитів – у 8 разів і на 36,5 %; збільшений вміст моноцит-макрофагів, порівняно з долікувальним періодом, повністю нормалізувався і був меншим за контроль, у якому все ще зберігались цитологічні ознаки запалення, у 5 разів.

Вміст нейтрофілів, як основної цитологічної ознаки гнійного запалення, аналогічно зменшився у 14,75 та у 4,28 разів. Разом з тим зменшився вміст дистрофічно змінених клітин порівняно з долікувальним періодом у 7,25 рази, а порівняно з контролем – у 3,37 разів.

Таким чином, дані синовіоцитограми об’єктивно засвідчують незаперечні переваги місцевого застосування при гнійних артритах колоїду наночасток порівняно з антибіотикотерапією (переважно за рахунок наносрібла з його вираженими антисептичними властивостями). В першу чергу це пояснюється неможливістю утворення резистентності мікроорганізмів проти наночасток, у той час як стійкість бактерій проти антибіотиків постійно зростає й поширюється.

Крім того, слід ураховувати участь наночасток Cu, Zn, Mg, Co, як коферментів металів, у багатьох біохімічних реакціях, перебіг яких відображається в цитологічних характеристиках синовіоцитограм.

Отже, застосування колоїду наночасток Ag, Cu, Zn, Mg, Co характеризується синергічною дією двох аспектів нанотерапії – антисептичного й біохімічно-стимулювального, сумарна дія яких і забезпечує високу ефективність (85 – 89 %) виліковування хворих тварин навіть за такої тяжкої патології як гнійний синовіт.

Гематологічними дослідженнями виявлено чітку реакцію цілісного тваринного організму як на септичне ураження суглоба, так і на перебіг змін, пов’язаних із лікуванням хвороби (табл. 2).