Ученые Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха показали, что наночастицы серебра, полученные при помощи облучения, способны эффективно уничтожать раковые клетки. Полученные результаты дают перспективы для использования таких частиц в комплексной терапии раковых патологий.
Наночастицы серебра — один из наиболее изученных объектов нанотехнологий, применяемых в том числе для медицинских целей. Их синтезом занимаются научные группы по всему миру. Обычно частицы получают методом химического восстановления из раствора. Специалисты Томского политеха совместно с коллегами из Томского национального исследовательского медицинского центра, Научно-производственного центра «Вектор-Вита» (Новосибирск) и Национального автономного университета Мексики использовали в исследовании наночастицы серебра, полученные с использованием облучения.
Их производили в новосибирском центре «Вектор-Вита». Ученые получали наночастицы серебра диаметром менее 100 нанометров с помощью ускоренного электронного пучка высокоэнергетических электронов и стабилизировали поливинилпирролидоном или гидролизатом коллагена. Полученные таким способом наночастицы проявляют широкий спектр биологических свойств.
Что такое наночастицы серебра? И зачем они нужны?
Полный комплекс биологических исследований выполнен на базе Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ. Ученые исследовали цитотоксичность наночастиц и их способности вызывать в определенной концентрации гибель раковых клеток. В качестве биологической модели были использованы клеточные культуры разных опухолей — рака предстательной железы, яичников, молочной железы, толстой кишки, нейробластомы, лейкемии.
В ТПУ выяснили как алюминий улучшает материалы-накопители на основе магния для хранения водорода
Ученые ТПУ исследовали влияние примеси алюминия на накопление и распределение водорода в магнии — перспективном материале-накопителе для хранения водорода. Для этого впервые были применены первопри.
naked-science.ru
«Наночастицы серебра запускают особый механизм гибели клеток — апоптоз. Погибая, клетка как бы «упаковывает» себя в компактные фрагменты, которые окружающие ткани и макрофаги начинают поглощать. Это не сопровождается большим воспалительным процессом, поскольку не происходит выхода из цитоплазмы, как это бывает при гибели клетки путем некроза. Таким образом, наночастицы позволяют уничтожать мягким способом опухолевые клетки широкого спектра. Полученные под действием электронного пучка наночастицы серебра оказывают более выраженное токсическое воздействие на опухолевые клетки», — поясняет доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Евгений Плотников.
Синтезированные таким способом наночастицы стабильны в водных растворах. Это позволяет обеспечивать их биодоступность и высокое биологическое действие, уничтожая активно-пролиферирующие клетки, в первую очередь опухолевые, и оказывая минимальное цитотоксическое действие на здоровые клетки организма.
Что такое Наночастицы. Химия – просто.
«При оценке цитотоксического действия наночастиц было установлено, что начиная с их концентрации один микрограмм на миллилитр и выше наблюдается полная гибель опухолевых клеток. В меньших концентрациях также наблюдается увеличение количества клеток в состоянии апоптоза. Таким образом, клетки под влиянием инновационных наночастиц серебра могут быть более чувствительными к комбинированной терапии цитостатиками и лучевому воздействию», — отмечает Евгений Плотников.
На следующем этапе исследования политехники планируют изучить комбинацию взаимодействия наночастиц серебра с другими известными методами терапии рака. Задача ученых — усилить их эффективность при сочетанном воздействии на опухолевые клетки. Исследование проводится при поддержке гранта Российского научного фонда. Результаты работы ученых опубликованы в журнале Pharmaceutics.
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Томский политехнический университет — старейший технический вуз в азиатской части России и один из лучших инженерных университетов страны. Входит в топ-10 национальных, топ-100 международных предметных рейтингов и участвует в программе «Приоритет 2030». ТПУ — признанный научный и образовательный центр мирового уровня в области атомной и водородной энергетики, добычи и транспорта нефти и газа, IT, неразрушающего контроля, энергетики и электротехники, электроники, нанотехнологий, биотехнологий. В нашей колонке рассказываем о последних результатах работы ученых Томского политеха. О самом главном — просто и интересно.
Источник: naked-science.ru
Нанотехнология и наночастицы серебра: воздействие на живые организмы
Серебро – металл белого цвета, практически не изменяющийся под воздействием кислорода воздуха при комнатной температуре, однако из-за наличия в воздухе сероводорода со временем покрывается тёмным налётом сульфида серебра Ag2S:
4Ag + O2 + 2H2S = 2Ag2S + 2H2O.
Удалить этот сульфид с поверхности серебряного изделия можно механически, используя различные чистящие пасты или тонкий зубной порошок.
Серебро устойчиво в воде, соляная, разбавленная серная кислота и царская водка на него не действуют, поскольку на поверхности металла образуется защитная плёнка его хлорида AgCl. Серебро хорошо растворяется лишь в азотной кислоте с образованием растворимого нитрата натрия AgNO3:
Ag + 2HNO3 = AgNO3 + NO2 + H2O.
При добавлении к раствору нитрата серебра щёлочи выделяется тёмно-коричневый осадок оксида серебра Ag2O:
2AgNO3 + 2NaOH = 2NaNO3 + Ag2O + H2O.
Основные физические и механические свойства серебра:
Атомная масса ……………………………………………………107, 87 Плотность, г/см3 ……………..……………………………………10, 49 Температура, ОС: плавления . ……………………………………………960, 5 кипения ……………………. ………………………… 2210 Скрытая теплота плавления, кал/г………………….. 25 Удельная теплоёмкость, кал/ (г . град) ………….. 0, 056 Удельное электросопротивление, мкОм . см …. 1, 62 Теплопроводность, кал/ (см . сек . град). 0, 974
- Бактерицидные свойства серебра известны с глубокой древности. Еще в Древней Индии с помощью этого металла обеззараживали воду, а персидский царь Кир хранил воду в серебряных сосудах.
Историк древнего мира Геродот приводит сведения о том, что в V веке до нашей эры персидский царь Кир во время походов пользовался питьевой водой, сохраняемой в серебряных “священных сосудах”. В религиозных индусских книгах встречаются упоминания об обеззараживании воды путем кратковременного погружения в нее раскаленного серебра, либо в результате длительного контакта с этим металлом в обычных условиях.
В некоторых странах существовал обычай при освящении колодцев бросать в воду серебряные монеты, тем самым улучшая качество воды, а также хранить воду в серебряных чашах. Американские первооткрыватели, путешествуя, часто клали серебряный доллар в молоко, чтобы задержать его скисание.
- Широкое распространение при лечении ран серебро получило во время Великой Отечественной войны. Серебряную воду применяли при лечении свищей и язв, образовавшихся в результате костного туберкулеза и туберкулеза лимфатических желез с распадом и нагноением. Результаты лечения, как правило, были положительные: язвы и свищи, не закрывавшиеся у некоторых больных несколько лет, несмотря на систематическое лечение кварцем, рыбьим жиром, мазью Вишневского и другими препаратами, после применения серебряной воды полностью закрывались и заживали.
Пионером исследований в области серебра считают французского врача Бенье Креде, который в конце XIX века сообщил об успехах в лечении сепсиса ионами серебра. Продолжая исследования, он выяснил, что серебро в течение трех дней убивает дифтерийную палочку, в течение двух — стафилококки, а возбудитель тифа — за сутки.
- В конце XIX столетия швейцарский ботаник ботаник Карл Негель установил, что причиной гибели клеток микроорганизмов является воздействие на них ионов серебра. Ионы серебра выступают в роли защитников, уничтожая болезнетворные бактерии, вирусы, грибки. Их действие распространяется более чем на 650 видов бактерий (для сравнения – спектр действия любого антибиотика 5–10 видов бактерий). Интересно, что полезные бактерии при этом не погибают, а значит не развивается дисбактериоз, столь частый спутник лечения антибиотиками.
При этом серебро не просто металл, способный убивать бактерии, но и микроэлемент, являющийся необходимой составной частью тканей любого живого организма. В суточном рационе человека должно содержаться в среднем 80 мкг серебра. При употреблении ионных растворов серебра не только уничтожаются болезнетворные бактерии и вирусы, но и активизируются обменные процессы в организме человека, повышается иммунитет.
- В 1942 гиду англичанину Р. Бентону удалось остановить эпидемию холеры и дизентерии, свирепствовавшую на строительстве дороги Бирма — Ассам. Бентон наладил снабжение рабочих чистой питьевой водой, обеззараженной с помощью электролитического растворения серебра (концентрация серебра 0,01 мг/л).
Когда бактерицидные свойства серебра были изучены, оказалось, что решающую роль здесь играют положительно заряженные ионы серебра Ag+. Ионизация серебра повышает активность в водных растворах. Катионы серебра подавляют деятельность фермента, обеспечивающего кислородный обмен у простейших микроорганизмов болезнетворных бактерий, вирусов и грибков (порядка 700 видов патогенной «флоры» и «фауны»). Скорость уничтожения зависит от концентрации ионов серебра в растворе: так, кишечная палочка погибает через 3 мин при концентрации 1 мг/л, через 20 мин — при 0,5 мг/л, через 50 мин — при 0,2 мг/л, через 2 ч — при 0,05 мг/л. При этом обеззараживающая способность серебра выше, чем у карболовой кислоты, сулемы и даже таких сильных окислителей, как хлор, хлорная известь, гипохлорид натрия.
- Серебро — не просто металл, но важный для организма микроэлемент, необходимый для нормального функционирования желез внутренней секреции, мозга и печени. Но серебро — тяжелый металл, и его насыщенные растворы не полезны человеку: предельно допустимая концентрация серебра — 0,05 мг/л. При приеме 2 г солей серебра возникают токсические явления, а при дозе в 10 г вероятен летальный исход. Кроме того, если превышать предельную дозу в течение нескольких месяцев, возможно постепенное накапливание металла в организме.
При инкубации различных тканей в физиологическом растворе, содержащем 0,001 мкг катиона серебра, возрастает поглощение кислорода мозговой тканью на 24%, миокардом – на 20%, печенью – на 36%, почками – на 25%. Повышение концентрации ионов серебра до 0,01 мкг снижало степень поглощения кислорода клетками этих органов, что свидетельствует об участии катионов серебра в регуляции энергетического обмена.
- В лаборатории вирусологии Киевского государственного университета проводились исследования по изучению физиологического действия серебра. Установлено, что дозы серебра 50; 200 и 1250 мкг/л оказывают благотворное влияние на экспериментальных животных. Крысы, которые пили воду, содержащую ионы серебра, прибавляли в весе и развивались быстрее, чем животные контрольной группы. С помощью спектрального анализа в печени экспериментальных животных было обнаружено 20 мкг серебра на 100 г сухой массы, что соответствовало нормальному содержанию серебра в печени крыс.
Этими сследованиями было доказано, что дозы серебра 50–250 мкг/л являются физиологическими и не оказывают вредного воздействия на организм при длительном применении. К такому же выводу пришли ряд исследователей, изучая влияние серебра, вводимого в дозах, значительно превышающих предельно допустимые, на органы и системы человека и животных. Так, патогистологические исследования подопытных животных, которые получали с питьевой водой серебро в дозах 20000–50000 мкг/л, показали, что при длительном введении в организм ионного серебра происходит накопление его в тканях организма. Однако отложение серебра в тканях не сопровождалось воспалительными и деструктивными изменениями внутренних органов.
- Исследованиями А.А. Масленко показано, что длительное употребление человеком питьевой воды, содержащей 50 мкг/л серебра (уровень ПДК), не вызывает отклонений от нормы функции органов пищеварения. Не было обнаружено в сыворотке крови изменений активности ферментов, характеризующих функцию печени. Не выявлено также патологических сдвигов в состоянии других органов и систем человека и при употреблении в течении 15 суток воды, обработанной серебром в дозе 100 мкг/л, то есть в концентрациях, в два раза превышающих допустимые.
Следует подчеркнуть, что длительное применение больших доз серебра – концентрацией раствора 30 – 50 мг/л в течение 7–8 лет c лечебной целью, а также при работе с соединениями серебра в производственных условиях может привести к отложению серебра в коже и изменению окраски кожи – аргирии, профессиональной болезни ювелиров («цвет загара»), которая является следствием фотохимического восстановления ионов серебра. При обследовании ряда больных с явлениями аргирии не выявлено изменений в функциональном состоянии органов и систем, а также в биохимических процессах, происходящих в организме, более того у всех людей с признаками аргирии наблюдалась резистентность к большинству вирусных и бактериальных инфекций.
- Большое влияние на развитие аргирии оказывает индивидуальная предрасположенность организма к серебру, качественные и количественные показатели иммунитета и другие факторы. Косвенным доказательством этого может служить факт, что дозы, которые могут приводить к аргирии, различны. В литературе имеются указания на то, что у некоторых людей даже при приеме больших доз серебра аргирия не возникает. По данным Вудворда Р.Л. и других исследователей, дозы серебра 50–200 мкг/л, исключают возможность аргирии.
При изучении действия препаратов серебра на организм человека отмечено его стимулирующее действие на кроветворные органы, проявляющееся в исчезновении молодых форм нейтрофилов, увеличении количества лимфоцитов и моноцитов, эритроцитов и гемоглобина, замедлении СОЭ.
Таким образом, в свете современных представлений, серебро рассматривается как микроэлемент, необходимый для нормального функционирования внутренних органов и систем, а также как мощное средство, повышающее иммунитет и активно воздействующее на болезнетворные бактерии и вирусы. В концентрации 0,05–0,1мг/л серебро оказывает омолаживающее воздействие на кровь и благотворно влияет на протекание физиологических процессов в организме.
Ещё одна большая статья О.В.Мосина, отчасти повторяющая и дополняющая предыдущую – http://www.nanonewsnet.ru/…zm-cheloveka. Рассматриваются эффекты воздействия ионов серебра (серебряной воды) на микробную клетку, специфика действия коллоидного наносеребра – продукта современных нанотехнологий, способы приготовления и сферы использования серебряной воды, даются рекомендации по употреблению питьевых растворов серебра и т.п. Собран и проанализирован большой объём научных фактов и сведений. Ознакомление с этими работами будет весьма полезным как для будущих производителей, в продукции которых будут использоваться наночастицы серебра, так и для потребителей этих изделий. Ну и, разумеется, для санитарных врачей и других надзорных учреждений…
Опубликовано в NanoWeek,
- Предыдущая статья: Очистить плазму крови в спортзале
- Следующая статья: Дебаты по 450-мм подложкам продолжаются
Источник: www.nanonewsnet.ru
Наночастицы серебра помогают создать благоприятную для здоровья среду
Даже в современную эпоху вирусные инфекции остаются главной проблемой здравоохранения. Задача каждого человека – следить за личной гигиеной и санитарными условиями, так как от этого зависит наше здоровье. Кроме того, мы несем социальную ответственность за принятие профилактических мер, поскольку возникающие инфекционные заболевания угрожают здоровью и жизни населения.
Среди недавних примеров – неизвестный ранее коронавирус COVID-19. Появление новых инфекционных заболеваний и возможное увеличение частоты их возникновения требуют применения самых эффективных и современных терапевтических средств в технологиях, которые мы используем каждый день. Одним из таких средств являются наночастицы серебра.
Нанотехнологии являются одним из наиболее исследуемых направлений в современном материаловедении. Ученые постоянно делают гигантские открытия в этой “карликовой” области, что заметно повышает качество жизни человека. Многие инновации, которые мы используем в нашей повседневной жизни, содержат наночастицы.
В частности, серебро (Ag), благодаря простоте применения и полезным свойствам этого благородного металла, стало широко использоваться в материалах с наночастицами. Серебро имеет долгую историю использования в медицине и здравоохранении, насчитывающую более 6000 лет.
До открытия антибиотиков с помощью серебра лечили такие заболевания, как пневмония, туберкулез, язвы и другие инфекции. Достижения в области нанотехнологий позволяют использовать преимущества этого металла в разных форма – в виде ионов серебра (Ag+) и наночастиц серебра (Ag NP). Последние получили пристальное внимание из-за их противомикробных, бактерицидных, противогрибковых, антисептических, противовирусных и противоплесневых свойств. В настоящий момент наночастицы серебра являются наиболее известным противомикробным веществом. Испытания показали их эффективность в предотвращении роста патогенных микроорганизмов, передающихся через пищу или воздушно-капельным путем, среди которых Escherichia coli (E. coli), Staphylococcus aureus, Pneumo Bacillus, Salmonella morgana и многие другие.
Как работают наночастицы серебра?
Миниатюрный размер наночастиц серебра составляет от 1 до 100 нм и делает их очень эффективными при взаимодействии с микроорганизмами. Именно размер является ключевым преимуществом, которое позволяет наночастицам и высвободившимся ионам серебра, проникать через клеточную оболочку вируса (средний размер 30-150 нм), бактерий (300-50000 нм) и грибов (>2000 нм).
Ученые продемонстрировали, что антибактериальный эффект наночастиц серебра в основном обусловлен замедленным высвобождением свободных ионов серебра из наночастиц, которые служат средством переноса ионов. Ионы серебра имеют положительный заряд и поглощаются отрицательно заряженной поверхностью бактерий. Проникнув сквозь мембрану микроорганизма, они угнетают его жизненные функции: дыхание, деление клеток и процессы репликации, в конечном итоге уничтожая микроорганизм. Ионы серебра могут связываться с ДНК/РНК вирусов, таких как ВИЧ, РСВ и ТОРС, и эффективно переводить их в инертное состояние. Уничтоженный микроорганизм естественным образом удаляется, а наночастицы серебра продолжают воздействовать на другие вирусы, бактерии или грибки.
Наночастицы серебра в повседневной жизни
Использование наночастиц серебра в качестве антибактериальных средств было аккредитовано Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, Корейским научно-исследовательским институтом химической промышленности и Институтом испытаний и исследований FITI. Теперь с их помощью контролируют рост бактерий в самых разных областях и изделиях, включая хирургические маски, перевязочные материалы, биомедицинские устройства и фильтры для воды. Одним из основных потребителем чудесных свойств наночастиц серебра является пищевая промышленность, которая использует эту технологию для покрытия пищевой упаковки, сдерживания роста микробов и увеличения срока годности продукта.
Преимущество серебряных противомикробных агентов состоит в том, что они могут быть легко включены в различные материалы, такие как пластмассы и текстиль. Это расширяет их диапазон применения и поддерживает их антимикробную активность в течение длительного времени. Тогда как другие антимикробные вещества теряют стабильность в аналогичных условиях. При обработке поверхностей наночастицами серебра образуется устойчивый к микробам слой, который препятствует росту бактерий и других микроорганизмов. Эти частицы выделяют ионы серебра, которые создают равномерную противомикробную защиту.
Создание здоровой окружающей среды
Здоровая окружающая среда оказывает положительное влияние на душевное состояние человека и на его способность выполнять свою работу или другие задачи. Комплексное поддержание чистоты и наличие противомикробных поверхностей на окружающих предметах значительно снижают бактериальный фон и способствуют созданию более здоровой, гигиеничной и продуктивной среды. Большую часть своего времени мы проводим на рабочем месте или в учебном классе. В обоих случаях предполагается социальное взаимодействие, которое способствует распространению инфекционных заболеваний от человека к человеку.
Если инфекция принимает массовый характер, то возрастает вероятность контакта с возбудителем заболевания и его распространения на окружающих нас поверхностях. Только на своих мобильных телефонам мы переносим более 25000 микробов на каждом квадратном дюйме экрана. Более того, исследования показывают, что на 92% телефонов обнаруживаются бактерии, а на 16% — кишечная палочка. Все эти микробы могут привести к инфекциям.
Интерактивные панели BenQ (IFP) предназначены для создания среды, которая будет безопасной для здоровья и удобной для совместной работы. Они просты в использовании, повышают эффективность и вовлеченность участников команды. Противомикробные экраны интерактивных панелей BenQ IFP имеют многослойное покрытие, в котором использованы нетоксичные, стойкие вещества с ионами серебра.
Они убивают большинство микробов, которые накапливаются на поверхностях экранов, и снижают риска передачи инфекции в переговорных, конференц-залах и учебных классах. Антибактериальные свойства ионного серебра сохраняются даже после тщательной гигиенической обработки или длительного использования панелей. Интерактивные панели BenQ помогают эффективно сдерживать рост микроорганизмов, таких как Escherichia coli, Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa. Ультрасовременные решения с антибактериальными поверхностями позволяют повышать производительность и вовлеченность. Хорошие санитарные условия способствуют созданию благоприятных условий для обучения и совместной работы, а также смягчают влияние чрезвычайных эпидемиологических ситуаций на деловые коммуникации и учебные процессы.
Источник: www.benq.com