Иванов Владимир Константинович: к.х.н., ведущий научный сотрудник Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН лаборатории Химической синергетики {а также сотрудник лаборатории неорганического материаловедения кафедры неорганической химии химического факультета МГУ и активный редактор сайта Нанометр} рассказал, насколько применим диоксид церия в качестве антиоксиданта.
В настоящее время антиоксиданты пользуются повышенным вниманием со стороны учёных. Сами по себе антиоксиданты — вещества, имеющие природное или синтетическое происхождение, способные существенно затормозить течение окислительных реакций. С недавних пор создаются наноразмерные антиоксиданты, среди которых фигурируют сравнительно малоизученные соединения. Одно из таких — диоксид церия. Его широко используют в качестве абразивно-шлифовочного материала для стёкол. До последнего времени сведения о его биологической активности были крайне фрагментарны, так как этому соединению практически не уделяли внимания. Диоксид церия нерастворим в воде и биологических жидкостях. Вопрос о его биологическом действии актуален так как он широко используется в качестве абразива и может попадать в лёгкие людей, занятых на соответствующих производствах.
Владимир Константинович, в чём заключаются особенности диоксида церия как антиоксиданта?
— Особенности и перспективы биологического применения нанокристаллического диоксида церия определяются двумя основными факторами: присущей данному материалу высокой кислородной нестехиометрией (отклонение количественного соотношения между церием и кислородом) и его низкой токсичностью. Первый фактор обусловливает активность нанокристаллического диоксида церия в биохимических окислительно-восстановительных процессах, особенно при инактивировании активных форм кислорода (АФК), в том числе свободных радикалов в живой клетке. Второй обеспечивает сравнительную безопасность применения наночастиц диоксида церия in vivo. К специфическим свойствам диоксида церия следует отнести способность к регенерации. Она выражается в том, что наночастицы диоксида церия, принимавшие участие в окислительно-восстановительном процессе, за сравнительно небольшой промежуток времени способны возвращаться (в отношении кислородной нестехиометрии) к исходному состоянию.
А как зависит антиоксидантная активность диоксида церия от размеров?
— Тут следует сделать несколько уточнений, касающихся наиболее значимых свойств диоксида церия. Он является уникальным материалом, кислородная нестехиометрия которого резко возрастает при уменьшении размеров частиц. Данный эффект был открыт порядка 10 лет назад, однако достаточно точные зависимости были получены лишь в последние год-два (в том числе и нами). Именно с кислородной нестехиометрией связана способность диоксида церия связывать свободные радикалы и АФК. Чем меньше размер частиц — тем ярче эта способность выражена. Характерно, что с уменьшением размеров частиц возрастает и биоактивность диоксида церия. Нами этот эффект был впервые продемонстрирован на примере бактерий E.coli.
Какие клетки лучше всего «защищает» диоксид?
— Согласно имеющимся публикациям, диоксид церия способен защищать от окислительного стресса исключительно широкий спектр клеток. Установлено, что он может выступать в качестве радиопротекторного средства, при этом в силу зависимости его антиоксидантной активности от кислотности среды при радиотерапии злокачественных опухолей в присутствии диоксида церия здоровые клетки выживают, в то время как раковые клетки остаются незащищенными и погибают. Очевидно, что этот результат именно первостепенное значение.
В некоторых работах было показано, что диоксид церия заметно увеличивает продолжительность жизни клеток в культуре. Более того, аналогичные результаты были получены и при опытах на макроорганизмах, в том числе дрозофилах.
Что Вы, как эксперт, можете сказать о безопасности использования наноразмерного диоксида церия?
— Вопрос о токсичности диоксида церия продолжает исследоваться. В связи с планируемым массовым внедрением диоксида церия в качестве присадки в дизельные топлива (особенно в Великобритании) были проведены систематические исследования наночастиц диоксида церия размером 9 и 320 нм с использованием стандартных тестов in vitro на раздражение кожи, цитотоксичность, мутагенность и другими. Результаты свидетельствуют о том, что нанодисперсный диоксид церия не оказывает значимого отрицательного воздействия на живые системы. Тем не менее, этот вопрос подлежит дополнительному изучению.
Каковы перспективы использования диоксида церия?
— Резюмируя сказанное, хочу отметить, что существующие публикации свидетельствуют о крайне высокой перспективности исследований биологического действия нанокристаллического диоксида церия. Вместе с тем, накопленный экспериментальный опыт пока недостаточен для того, чтобы делать окончательные выводы о возможности применения этого вещества в лекарственных препаратах. Насколько мне известно, его клинические испытания пока не проводились. В России такие исследования ведутся только у нас.
Дополнительно см. также работы группы:
-
Гидро- и сольвотермальный синтез и функциональные свойства нанокристаллического оксида цинка (кандидатская диссертация из раздела "Библиотека")
-
Синтез нанокристаллического диоксида церия методами "мягкой химии" и изучение его структурно-чувствительных свойств (кандидатская диссертация из раздела "Библиотека")
-
Одномерные наночастицы диоксида церия ("Галерея")
-
Все, что вы хотели знать о белых и пушистых ("Галерея")
-
Макаронные изделия ("Галерея")
