Диссертация (Оценка воздействия потенциальных загрязнителей на световые реакции фотосинтеза в присутствии гуминовых веществ), страница 8

Было показано, что ДНАотносятся к противораковым препаратам. В последние годы возрос интерес кисследованиям по созданию новых технологий для решения прикладных задач в49области биологии, белковой химии, биофизики, молекулярной биологии,экологии (Dworak et al., 2014). Например, представляется перспективнымсозданиеразличныхиндикаторныхсистемрегистрации,основанныхнаприменении белковых молекул, обладающих маркерными свойствами. Имеетсядостаточно много работ по применению ДНА в биомедицине качестве клеточныхбиомаркеров (Fu et al., 2007; Liu et al., 2007; McGuinness et al., 2011;Perevedentseva et al., 2010; Zhang et al., 2012).Важное свойство ДНА относится к их способности образовывать комплексыс биомолекулами, например, с биоконъюгатами (Hens et al., 2008). Высокаясовместимость ДНА позволяет белкам (Hаrtl et al., 2004) и нуклеиновым кислотам(Hamers et al., 2005; Yang et al., 2009) ковалентно (Dahoumane et al., 2009) инековалентно (Huang, Chang, 2004; Kong et al., 2005) связываться с пленкамимодифицированных ДНА, где их активность остается без изменений.

УчитываяэлектрическиесвойстваДНА,этоделаетвозможнымиспользованиенаноалмазных пленок в создании биодатчиков (Rubio-Retama et al., 2006). Сейчас,прототипы биосенсоров ДНА создаются на основе ДНК (Smirnov et al., 2010; Yanget al., 2009); бактериальной люциферазы (Purtov et al., 2008). Свойство ДНА кфизическойабсорбциисбиомолекуламипозволяетиспользоватьихвклинической протеомике как эффективные твердофазные экстрагенты (Kong et al.,2005). Еще одним перспективным направлением использования ДНА является ихприменение в качестве маркеров, на наличие дефектов кристаллической решеткиДНА (Barnard et al., 2009; Chang et al., 2010; Hui et al., 2010; Vaijayanthimala et al.,2009), или для их создания путем бомбардировки термической обработки ввакууме (Tisler et al., 2009; Wee et al., 2009).

Эти дефекты ДНА обнаруживают припомощи флуоресценции (Smith et al., 2009). Наряду с физическими, химическимиметодами были разработаны люминесцентные ДНА путем модификации ихповерхности с органическими веществами (Zhang et al., 2011). Без такойхимической или физической модификации ДНА практически нефлуоресцируют,что повышает селективность (Volkov et al., 2012).50Вещества, содержащие ДНА, попадают в окружающую среду и поэтому ДНАмогут привести к различным последствиям (Klaine et al., 2008; Lead, Wilkinson,2006). Поэтому важно определить возможные опасности ДНА для человека идругих биологических систем (Schrand et al., 2007).

Существуют работы потоксичному влиянию ДНА на человека, например, в работе на лимфоцитах(Dworak et al., 2014) было обнаружено, что ДНА были цитотоксичными,ингибировали пролиферацию клеток и индуцировали апоптотическую смертьклеток; ДНА вызывали воспалительные реакции в легких человека (Silbajoris etal., 2009) и оказывали токсическое воздействие на липосомы (Wang, Liu, 2013).ДНА вызывали высокую токсичность на эмбрионы Xenopus (Marcon et al.,2010) и макрофагов (Thomas et al., 2012), ингибировали рост и развитие растенийParodia ayopayana (Basiuk et al., 2013) и морских светящихся бактерий P.phosphoreum (Mogilnaya et al., 2010).

Эксперименты с Daphnia magna показали,что ДНА ведут к снижению размножения и нарушению пищеварительного трактапри малых концентрациях и при высоких – к обездвиживанию и смерти (Mendoncet al., 2011; Tao et al., 2009). В другой работе с Daphnia magna показано, что ДНАимеютнизкуюхимическуюреакционнуюспособностьихорошуюбиосовместимость и нецитотоксичны в концентрациях до 100 мг/л (Zhu et al.,2010). Имеются некоторые работы, где токсичность ДНА не была доказана: вработе с червями Caenorhabditis elegans (Mohan et al., 2010) и с клетками человека(Schrand et al., 2007).511.9.

Токсическое воздействие наночастиц серебраРазвитиенанотехнологииведеткбыстромураспространениюнаноматериалов, что в свою очередь ведет к попаданию наночастиц (НЧ) вокружающую среду. Уникальные свойства НЧ, такие как специфическаяповерхность и высокая мобильность, могут впоследствии стать причиной угрозыздоровья человека и окружающей среды (Fabrega et al., 2011; Navarro et al., 2008).Рост производства НЧ серебра приводит к тому, что все больше НЧ попадает впресные воды, где они могут быть токсичными для водной экосистемы иприводить к нарушению различных экологических процессов (Conine et al., 2016;Yue et al., 2017).Серебряные НЧ применяются в большом количестве товаров широкогопотребления, таких как текстиль, предметы личной гигиены, упаковочная тарадля продуктов питания, бытовые принадлежности, краски, в качестве пищевыхдобавок (Maynard et al., 2006). Благодаря своим бактерицидным свойствам НЧсеребра добавляют во многие продукты.

НЧ серебра используют для медицинскихнужд, в связи с их противобактериологической и противогрибковой активностью(Pal et al., 2007; Rai et al., 2009; Sambhy et al., 2006). В настоящее времязарегистрировано более чем 350 наименовании продукции, содержащей НЧсеребра - это больше, чем любой другой наноматериал (Wang et al., 2017).Токсикологические исследования показали, что размер НЧ и агрегацияиграет важную роль в определении токсичности (Oukarroum et al., 2012).Существуют различия в химическом поведении НЧ в морской и пресной воде, чтоведет к различным воздействиям к организмам этих сред. НЧ серебра имеютвысокую подвижность и они легко перемещаются в водной среде (Blaser et al.,2008). Поведение НЧ серебра в воде зависит от физических и химическихпараметров воды, таких как температура, ионная прочность и рН (SiripattanakulRatpukdi, Furhacker, 2014, Walters et al., 2013) или от физических и химическиххарактеристик НЧ таких как гидрофобность, концентрация и размер (Navarro et52al., 2008; Sharma et al., 2014; Zhang et al., 2016).

Токсическое действие НЧ серебрапоказало высокую изменчивость, даже противоречивые эффекты, которые могутобъясняться различиями в размерах частиц и удельной площади поверхности НЧ,ихформойисоставом(Siripattanakul-Ratpukdi,Furhacker,2014).Естьдоказательства, что НЧ серебра с меньшим размером, как правило, обладаютболее высокой токсичностью (Scown et al., 2010; Silva et al., 2014). Однако, НЧсеребра с большим диаметр (10 нм) значительно сокращают продолжительностьжизни нематод Caenorhabditis elegans, причиняя смертельные повреждения, в товремя как небольшой размер (2 нм) влияет лишь на плодовитость нематод(Contreras et al., 2014).

Также, наличие покрытия в значительной степени влияетна судьбу, стабильность и токсичность НЧ серебра (Sharma et al., 2014; Zhao et al.,2012). В экспериментах с пресноводными водорослями и дафниями НЧ серебра сцитрат - покрытием были более токсичны, чем НЧ серебра с покрытиемполивинилпирролидон (Angel et al., 2013). Идентичные НЧ серебра могутобладать разной токсичностью.

Экологические факторы, такие как растворенныйорганический углерод (Kennedy et al., 2012), солнечная радиация (Shi et al., 2012),растворенный кислород (Xiu et al., 2011), pH (Stebounova et al., 2010), и наличиенекоторых лигандов, включая хлориды, сульфиды и фосфаты, гуминовые кислоты(Fabrega et al., 2009; Liu et al., 2010) изменяют токсичность НЧ серебра путемизменения скорости их агломерации и седиментации (Choi et al., 2009, 2010; Xiu etal., 2011).Токсичность ионов серебра доказана как для водных организмов, таких какводоросли, рыбы, и рачки Daphnia, так и для бактерий, растений и грибов (Collinet al., 2014; Conine et al., 2016; Doody et al., 2017; Fabrega et al., 2011; Schultz et al.,2014; Sun et al., 2017). Ряд исследования показали, что при воздействии НЧсеребра на животные клетки происходило образование активных форм кислорода,повреждения ДНК (Kim et al., 2013).

В растениях НЧ серебра вызывали различныепобочные эффекты, включая торможение роста побегов у Spirodela polyrrhiza(Austin et al., 2016; Jiang et al., 2012; Kwak et al., 2016; Navarro et al., 2008),уменьшение биомассы растений Arabidopsis thaliana (Kaveh et al., 2013),53цитотоксические повреждения клеткок Allium cepa (Lima et al., 2012), иподавление роста корней риса Oryza sativa L. и пшеницы Triticum aestivum L.(Dimkpa et al., 2013; Nair, Chung, 2014).

Показано, что НЧ серебра сорбируется наповерхности водорослевой клетки (Behra et al., 2013; Leclerc et al., 2014;Piccapietra et al., 2012; Rоhder et al., 2014; Yue et al., 2017).Имеются исследования о влиянии НЧ серебра на разложение растительнойбиомассы (Batista et al., 2017; Pradhan et al., 2011). Обнаружено, что НЧ серебраингибируют процесс разложения листьев, микробную биомассу и репродукциюгрибов. Данные исследований показывают, что увеличение выпуска НЧ серебра вокружающую среду может повлиять на разложение органического веществаводными микробными сообществами. Существует значительное количествоисследований сообщающих о смертельной токсичности ионов и НЧ серебра дляводных беспозвоночных (Ali et al., 2014; Blinova et al., 2013; Silva et al., 2014).Меньше данных известно о сублетальных эффектах (Croteau et al., 2011;Mouneyrac et al., 2014; Zhao, Wang, 2011).