Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии
На правах рукописи
САВЕНКОВА
Мария Владимировна
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТИ КОЖИ ДЛЯ НАНОЧАСТИ - ЗОЛОТА
В КОМПЛЕКСЕ С СЕРООРГАНИЧЕСКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ
14.03.02 - патологическая анатомия
03.03.04 - клеточная биология, гистология, цитология
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата медицинских наук
Ульяновск - 2012
Работа выполнена на кафедре анатомии человека в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Ульяновский государственный университет Министерства образования и науки РФ
Научные руководители: доктор медицинских наук, профессор
Хайруллин Радик Магзинурович
доктор биологических наук
Терентюк Георгий Сергеевич
Официальные оппоненты:
Савоненкова Людмила Николаевна, доктор медицинских наук, профессор, ФГБОУ ВПО Ульяновский государственный университет, профессор
кафедры факультетской терапии
Ноздрин Владимир Иванович, доктор медицинских наук, профессор, ГУ НИИ морфологии человека РАМН, академик РАЕН, член проблемной комиссии по морфологии
Ведущая организация: ФГБОУ ВПО Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского Министерства здравоохранения РФ
Защита диссертации состоится 29 ноября 2012 года в 11.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.278.06 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Ульяновский государственный университет по адресу: г. Ульяновск, Набережная реки Свияга, 106, корп. 1, ауд. 703
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Ульяновский государственный университет, с авторефератом - на сайте
Отзывы на автореферат просим направлять по адресу: 432017, г. Ульяновск,
ул. Л. Толстого, 42, Ульяновский государственный университет, Управление научных исследований
Автореферат разослан л____ октября 2012 г.
Учёный секретарь диссертационного совета,
кандидат медицинских наук, доцент М.А. Визе-Хрипунова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования
В последние годы пристальное внимание исследователей приковано к практическому внедрению наноразмерных материалов в биомедицинские технологии. Особое место среди таких материалов, применяемых для диагностических и терапевтических целей, занимают наночастицы золота. К настоящему моменту опубликовано значительное число работ по их использованию в различных областях экспериментальной патологии. Наночастицы золота используют как носители для доставки лекарственных веществ, генетического материала, антигенов и как лекарственное или диагностическое средство при терапии опухолей и ревматоидного артрита, при этом ряд препаратов прошли клинические испытания [Abraham, 2008]. Исследованиями M. Daniel и D. Astruc [2004] убедительно продемонстрирована перспективность использования золотых наноматериалов. Обнаружена высокая эффективность использования наноразмерных частиц золота в терапии злокачественных новообразований кожи и её придатков при помощи управляемой локальной гипертермии в эксперименте [Терентюк, 2009; 2010].
Большинство исследователей отдают предпочтение парентеральному введению наночастиц золота в организм животных и человека. Но при этом наряду с положительными, терапевтическими эффектами накопления их в кожных эпидермальных опухолевых тканях, наблюдаются и негативные. Накопление во внутренних органах (печени, селезенке, легких, почках), приводит к нарушению органной и тканевой микроциркуляции, развитию в них дистрофических изменений [Терентюк, Маслякова, Сулейманова, 2009]. Практически не изучена трансдермальная проницаемость интактной и поврежденной кожи для золотых наноразмерных материалов, за исключением применяемого в косметических целях оксида титана. Интактная кожа является естественным барьером для наночастиц. Из известных соединений, усиливающих трансдермальную диффузию, в том числе и низкомолекулярных, в настоящее время наиболее известными являются такие сероорганические соединения, как диметилсульфоксид и тиофансульфоксид. Они обеспечивают практически мгновенное чрезкожное всасывание. Учитывая бльшую безопасность и точность местного введения наночастиц непосредственно в ткань эпидермальной опухоли in situ, с возможным исключением побочного эффекта накопления во внутренних органах, актуальным является исследование проницаемости кожи для наночастиц золота в комплексе с соединениями, усиливающими их трансдермальную диффузию.
Настоящее исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ, госконтракт № 14.740.11.1225 Федеральной целевой программы Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.
Цель исследования
Целью настоящей работы явилось исследование проницаемости интактной и повреждённой кожи для наночастиц золота и разработка способа усиления их трансдермальной диффузии в комплексе с сераорганическими соединениями.
Задачи исследования
- разработать препарат наночастиц золота, содержащий сераорганические соединения диметилсульфоксид и (или) тиофансульфоксид, для изучения их проницаемости в интактную кожу;
- провести сравнительный гистологический анализ проницаемости наночастиц золота в кожу при использовании их препаратов с сераорганическими соединениями и под воздействием лазерной микроперфорации и ультразвука;
- провести патоморфологическую оценку глубины проницаемости кожи в области искусственно вызванного контактного дерматита для наночастиц золота в комплексе с сераорганическими соединениями;
- определить сравнительную эффективность проницаемости в кожу препаратов наночастиц золота с разными сераорганическими соединениями.
Научная новизна
В исследовании впервые с использованием методов экспериментальной патоморфологии изучена проницаемость интактной и повреждённой кожи для наноразмерных частиц золота в комплексе с сераорганическими соединениями диметилсульфоксидом и тиофансульфоксидом. Показана сравнительная эффективность препаратов диметилсульфоксида и тиофансульфоксида для трансдермальной проницаемости наноразмерных частиц золота. Доказано, что при местном нанесении раствора наночастиц с сераорганическими соединениями не наблюдаются негативные эффекты накопления наночастиц во внутренних органах, нарушения органной и тканевой микроциркуляции, развития в них дистрофических изменений. Установлено что, глубина проницаемости повреждённой кожи при артифициальном химическом контактном дерматите для наночастиц золота в комплексе с сераорганическими соединениями и ультразвуковым воздействием существенно выше, чем проницаемость интактной кожи.
Научно-практическая значимость
Разработан оригинального состава препарат наночастиц золота на основе геля и сераорганического соединения для трансдермального введения в кожу, зарегистрирована заявка на патент РФ № 2012141737 от 01.10.2012. Проведенное исследование позволяет оценивать проницаемость кожи для наночастиц и их распределение в органах лабораторных животных при местном нанесении в комплексе с различными сераорганическими соединениями. Общие методология и разработанные в ходе экспериментов технические приёмы могут быть использованы для разработки лекарственных форм препаратов наночастиц для косметологии, лечения онкологических заболеваний кожи в медицине и ветеринарии, наиболее распространённых форм эпидермальных злокачественных новообразований.
Основные положения, выносимые на защиту
- Использование сераорганического соединения диметилсульфоксида обуславливает проницаемость наночастиц золота в интактную и повреждённую кожу.
- Проницаемость для препаратов наночастиц золота с сераорганическими соединениями с использованием ультразвукового воздействия при артифициальном химическом контактном дерматите выше, чем для неповреждённой кожи.
Апробация результатов исследования
Основные результаты и положения диссертации были представлены, доложены и обсуждены на Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодёжи Инновационные технологии ранней диагностики и лечения в медицинской практике (Ульяновск, 2011), III Всероссийской научной конференции с международным участием НаноонкологияЧ2011 (г. Саратов, 2011), IV международном симпозиуме клинической и прикладной анатомии (IVth ISCAA, г. Анкара, Турция) и расширенном межкафедральном совещании кафедр анатомии человека, кафедры морфологии, кафедры онкологии и лучевой диагностики, кафедры биологии и биоэкологии медицинского факультета им. Т.З. Биктимирова ФГБОУ ВПО Ульяновский государственный университет Минобрнауки РФ (Ульяновск, 2012).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, из них в журналах перечня ВАК 5.
Объем и структура диссертации
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, их обсуждения, выводов, библиографического списка. Текст диссертации изложен на 124 страницах машинописного текста, иллюстрирован 68 рисунками и 12 таблицами. Список использованной литературы содержит 211 работ, из которых 13 отечественных и 198 иностранных авторов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В работе использовались мужские особи 140 беспородных белых крыс, масса которых в среднем составляла 150-200 грамм. Все эксперименты, уход и содержание осуществлялись в соответствии с Директивой № 63 от 22 сентября 2010 года Президиума и Парламента Европы О защите животных используемых для научных исследований, Санитарными правилами по устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник от 06.04.1993 и приказом Минздрава РФ № 267 от 19.06.2003 Об утверждении правил лабораторной практики. На проведение исследований было получено разрешение этического комитета ФГБОУ ВПО УГУ Минобрнауки РФ. Раствор золотых наностержней и нанооболочек был предоставлен лабораторией нанобиотехнологий ИБФР РАН и НИИ естественных наук ФГБОУ ВПО СГУ им. Н.И. Чернышевского Минобрнауки РФ (г. Саратов).
Общая схема исследования отражена на рис. 1 (с. 8). Все животные были разделены на 1 контрольную и 3 экспериментальные группы. Контрольной группе животных никаких воздействий не применялось. 1-й экспериментальной группе животных водные растворы наночастиц золота вводились внутривенно для определения патоморфологических изменений во внутренних органах при их парентеральном введении. 2-й экспериментальной группе животных (n=46) применялись воздействия без сераорганических соединений (лазерная микроперфорация, ультрафонофорез, нанесение на кожу геля с наночастицами), 3-й экспериментальной группе животных (n=76) применяли препараты с сераорганическими соединениями и ультрафонофорез для воздействия на интактную кожу и при контактном химическом дерматите. Контактный химический дерматит был вызван с помощью однократного местного нанесения 5% раствора 2,4-динитрохлорбензола по методике Залкан П.М. [1965]. Животным 2-й и 3-й экспериментальных групп проводилась оптическая когерентная томография (далее - ОКТ). Исследования проводились на приборе модели OCP930SR 022 (Thorlabs Inc., USA) с длиной волны 930 нм. Сканирование каждого участка осуществлялось двукратно: первый раз - до
воздействий, а второй раз - после воздействия или элиминации геля.
Рис. 1. Общая схема экспериментального исследования. Примечание - СОС - сероорганические соединения.
Гистологические препараты кожи и органов животных исследовались по стандартным методикам с окраской гематоксилином-эозином. Патогистологическому исследованию подверглись головной мозг, легкие, почки, селезёнка, печень, кожа спины. Для детекции зон кумуляции золотых наночастиц во внутренних органах и в коже при местном нанесении растворов использовалось гистохимическое выявление их азотнокислым серебром. Депарафинированные срезы кожи, печени и селезенки доводили до воды. Срезы помещали в 5% раствор азотнокислого серебра на 15 минут в кипящей водяной бане (12-24 часа при 40). Для удаления осадка серебра срезы переносили в 20% азотную кислоту. Окрашенные срезы промывали водой, обезвоживали, просветляли и заключали. Наночастицы золота в тканях при этом обнаруживается в виде черных гранул. Описание, сравнительно-морфологический анализ и морфометрия структур на постоянных микропрепаратах проводились с помощью бинокулярного микроскопа MoticB3 (Motic, КНР) при увеличениях 10×40, 10×100. Образцы кожи животных 2-й экспериментальной группы дополнительно исследовались методом атомной абсорбционной спектрофотомерии на содержание золота, а гистологические препараты кожи животных 3-й группы - с помощью цифровой оптической морфометрии исследовались для измерения тканевой глубины проникновения наночастиц. Продолжительность аппликации разработанного препарата наночастиц на интактную кожу во всех случаях составляла 2 часа. В случаях аппликации препарата на предварительно перфорированную лазером или поражённую дерматитом кожу продолжительность воздействия составляла 15 минут. В качестве метода повышения проницаемости кожи животных 2-й экспериментальной группы использовалась лазерная микроперфорация. Источником излучения служил эрбиевый лазер PalomarLux 2940 (Palomar Medical Products Ltd., USA) со следующими параметрами излучения: длина волны 2940 нм, энергия импульса 0,5-3 Дж. Импульсы имели трёхпиковую структуру. Для повышения проникновения наночастиц в ткани использовался ультрафонофорез (излучатель типа Dynatronics, Germany). Участки кожи крысы после нанесения препарата подвергались ультразвуковому воздействию с частотой 1 МГц, мощностью 1,1 Вт и длительностью 2 минуты. Статистическая обработка результатов исследований осуществлялась при помощи стандартных опций лицензионной программы Statistica 6.0 фирмы Statsoft Inc. (США).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Характеристика патоморфологических изменений во внутренних органах при внутривенном введении растворов наночастиц золота
Для выявления патоморфологических изменений во внутренних органах экспериментальных животных под воздействием препаратов наночастиц золота использовали способ их внутривенного введения. В соответствии с Руководством по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ [2005] максимально допустимое внутривенное введение жидкости белым нелинейным крысам составляет 2,0 мл/кг. Животным, разделённым на 3 группы, по 6 крыс в каждой, вводились растворы золотых нанооболочек и наностержней с концентрацией частиц 50 мкг/мл, в объёмах 1 мл/кг и 2 мл/кг массы животного. Контрольной группе вводили физиологический раствор в аналогичных объемах. При этом формировались 2 контрольные подгруппы по 3 крысы в каждой. Первой подгруппе вводился 1 мл физиологического раствора на килограмм массы, второй - 2 мл. В течение первого дня, после введения исследуемых растворов, животные находились в лаборатории под непрерывным наблюдением. Наблюдение велось в течение 14 суток. Максимальная доза введения золотых наночастиц составила 100 мкг/кг. Летальных исходов не зафиксировано. Значимых отличий в состоянии и поведенческой активности животных контрольной и опытных групп также не установлено. Дальнейшее увеличение дозы лимитировалось предельно возможным объемом внутривенного введения раствора этому виду экспериментальных животных. Следовательно, достичь смертельных концентраций растворов золотых наночастиц согласно полученным нами данным не представляется возможным. Увеличение объёмов растворов до 2 мл на особь, что составляет 6 мл/кг массы тела, также не приводило к токсическим эффектам, исследуемая доза при этом возрастает до 300 мкг/кг.
На вскрытии животных, выведенных из эксперимента на 15 сутки наблюдения после введения растворов золотых наночастиц, нами были выявлены макроскопические изменения в печени и лёгких. В группе крыс, получавших наностержни у 3-х из 6 животных ткань печени неоднородной окраски, с подчеркнутым рисунком, зернистая, с повышенным кровенаполнением. В группе крыс, после введения раствора нанооболочек выявлены макроскопические изменения в печени и селезенке. Печень полнокровная, на поверхности капсулы отмечены множественные очаги тусклого серого цвета с желтоватым оттенком. В почках части животных, которым вводился раствор золотых нанооболочек, наблюдалось некоторое утолщение коркового слоя. В легких только одного животного наблюдались множественные крупноочаговые кровоизлияния.
Микроскопические патоморфологические изменения заключались в полнокровии сосудов и цитолизе отдельных нейроцитов головного мозга. У трех из шести животных, которым вводился раствор наностержней в объеме 2 мл/кг массы тела на 15 сутки, отмечался также парацеллюлярный отек. В печени этих животных наблюдались дискомплексация печеночных балок, отдельные очаги кровоизлияний и лизис ядер гепатоцитов (рис. 2). У значительного количества крыс, после внутривенного введения различных объемов раствора нанооболочек определяется некроз отдельных гепатоцитов, встречаются клетки с пикнозом ядра, отмечаются явления кариопикноза, кариорексиса и полнокровия сосудов. При гистологическом исследовании на 15 сутки эксперимента в легких двух крыс после введения раствора нанооболочек в объеме 2,0 мл/кг наблюдались разрывы стенок альвеол, а также участки с утолщенными межальвеолярными перегородками, в которых сосуды и капилляры были расширены и заполнены плотно расположенными эритроцитами. В почечной ткани этих животных микроскопически определяется гипохромное окрашивание проксимальных извитых канальцев и коллабирование почечных клубочков (рис. 3).
Рис. 2. Микрофото печени крысы на 15 сутки после введения раствора наностержней. Окраска гематоксилином и эозином, ув. 100.
Рис. 3. Микрофото почки крысы на 15 сутки после введения раствора нанооболочек в объеме 2,0 мл/кг. Окраска гематоксилином и эозином, ув. х100.
Проницаемость интактной кожи для препаратов наночастиц золота с использованием сераорганических соединений диметилсульфоксида и тиофансульфоксида
Для исследования проницаемости интактной кожи на предварительно депилированный участок кожи спины экспериментального животного наносили препарат, содержащий наночастицы золота в комплексе с сераорганическими соединениями. В основу состава разработанного препарата входили концентрированный раствор глицерина и полиэтиленгликоля в определённом соотношении. К основе препарата добавляли по каплям концентрированный водный раствор нанооболочек или наностержней. После этого к полученному раствору наночастиц добавляли раствор сераорганического соединения в определённом соотношении. Полученный препарат подвергался гомогенизации с использованием лабораторного шейкера и представлял собой коллоидный раствор наночастиц золота, содержащий либо диметилсульфоксид, либо тиофансульфоксид.
По результатам ОКТ-томографии (рис. 4 и рис. 5) наночастицы золота способствуют усилению контрастности тканевых слоёв кожи при использовании их препарата, содержащего диметилсульфоксид. Такая контрастность, согласно полученным результатам, отсутствовала на ОКТ-томограммах участков кожи экспериментальных животных, которым применялось воздействие препаратов содержащих тиофансульфоксид. Гистологические находки подтвердили более глубокое проникновение наночастиц золота при исполь-
Рис. 4. ОКТ-томограмма участка кожи крысы экспериментальной подгруппы 3/8 с местным нанесением препарата наночастиц золота с диметилсульфоксидом.
Рис. 5. ОКТ-томограмма участка кожи крысы экспериментальной подгруппы 3/7 с местным нанесением препарата наночастиц золота с тиофансульфоксидом.
Рис. 6. Микрофото участка кожи крысы экспериментальной группы 3/8, с местным нанесением препарата наночастиц золота с диметилсульфоксидом. Окраска азотнокислым серебром по Hacker G.W. с докраской толуидиновым синим, ув. 400. 1- скопления наночастиц золота на поверхности эпидермиса, 2 - скопления наночастицы золота в сетчатом слое дермы.
зовании диметилсульфоксида. Препарат, содержащий диметилсульфоксид обуславливает проникновение наночастиц до сетчатого слоя дермы (рис. 6).
Рис. 7. Микрофото участка кожи крысы экспериментальной группы 3/7, с местным нанесением препарата наночастиц золота с тиофансульфоксидом. Окраска азотнокислым серебром по Hacker G.W. с докраской толуидиновым синим, ув. 1000. 1- скопления наночастиц золота на поверхности эпидермиса, 2 - скопления наночастиц золота во внутреннем эпителиальном влагалище волоса.
При местном нанесении препарата наночастиц золота, содержащего тиофансульфоксид, нами не было установлено проникновения их в подэпидермальные слои кожи (рис. 5). Большей частью наночастицы обнаруживались на поверхности эпидермиса, как остатки нанесённого препарата. Кроме того, наблюдалось их значительное количество на поверхности кутикулы и внутреннем эпителиальном влагалище волос, в области воронок волосяных фолликулов (рис. 7). Таким образом, разработанный состав препарата наночастиц золота в комплексе с диметилсульфоксидом при нанесении на интактную кожу обуславливает их проницаемость наночастиц до сетчатого слоя дермы, что подтверждается результатами оптической когерентной томографии и гистохимического исследования препаратов кожи. Для состава с тиофансульфоксидом аналогичные эффекты не обнаружены.
Патоморфологическая оценка изменений кожи при лазерной микроперфорации с нанесением препаратов наночастиц золота без сераорганических соединений
В результате проведённых исследвоаний было установлено, что предварительная лазерная микроперфорация совместно с ультразвуковым воздействием обеспечивает проницаемость наночастиц золота в глубокие слои кожи, но в отличие от нанесения препаратов с сероорганическими соединениями без использования таких воздействий вызывает выраженную воспалительную реакцию, приводит к разрушению поверхностных и глубоких тканевых структурных элементов кожи.
Как видно на рис. 8, эпителий кожи этой группы животных повреждён, встречаются участки некроза эпителия. Коллагеновые волокна глубокого слоя дермы сохраняют упорядоченную структуру, волокна сосочкового слоя деструктивно изменены.
Рис. 8. Микрофото кожи крысы экспериментальной группы 2/3 с предварительной лазерной микроперфорацией, нанесением препарата наночастиц золота без сераорганических соединений и воздействием ультразвука. Окраска гематоксилином и эозином, ув. х100.
Физические воздействия на кожу в качестве фактора усиливающего её проницаемость для наночастиц разного размера, могут приводить к разрушению как поверхностных (отдельные слои эпидермиса), так и более глубоких структурных элементов кожи (коллагеновые волокна сосочкового слоя дермы). Способы нанесения на кожу препаратов наночастиц золота, содержащих сераорганические или другие соединения, способные усиливать трансдерамльную проницаемость демонстрируют большую перспективность, так как обладают щадящим эффектом и отсутствием повреждающего воздействия.
Сравнительная оценка проницаемости препаратов наночастиц золота с сераорганическими соединениями под ультразвуковым воздействием при нанесении на интактную кожу и при контактном химическом дерматите
Наши исследования показали, что проницаемость кожи экспериментальных животных с вызванным контактным химическим дерматитом для наночастиц золота в комплексе с сераорганическими соединениями и ультразвуковым воздействием может достигать уровня подкожно-жировой клетчатки и подкожной мускулатуры, чего не отмечается при аналогичных воздействиях на интактную кожу. Как следует из представленных на рис. 9 и рис. 10 оптических когерентных томограмм, трансдермальная диффузия наночастиц золота способствует большей контрастности получаемых изображений. Проницаемость интактной кожи при нанесении препарата наночастиц с тиофансульфоксидом под воздействием ультразвука обеспечивает незначительное и
Рис. 9. ОКТ-томограмма участка интактной кожи крысы экспериментальной подгруппы 3/3 при нанесении препарата наночастиц золота с тиофансульфоксидом под ультразвуковым воздействием.
Рис. 10. ОКТ-томограмма участка кожи крысы экспериментальной подгруппы 3/6 с контактным дерматитом при нанесении препарата наночастиц золота с диметилсульфоксидом под ультразвуковым воздействием.
неглубокое их проникновение в поверхностные слои кожи (рис. 9). В то же время при использовании препарата наночастиц с диметилсульфоксидом и нанесении его под воздействием ультразвука на кожу с химически вызванным контактным дерматитом выявлено глубокое их проникновение, вплоть до подкожно-жировой клетчатки и подкожной мускулатуры (рис. 10, 11).
Рис. 11. Микрофото участка подкожно-жировой клетчатки и мускулатуры крысы экспериментальной группы 3/6 с контактным дерматитом, при нанесении препарата наночастиц золота с диметилсульфоксидом под ультразвуковым воздействием. Окраска азотнокислым серебром по Hacker G.W., ув. 600. 1 - скопления наночастиц золота, окружающих мышечные волокна.
Таким образом, общая оценка результатов по исследованию сравнительной эффективности усиления трасндермальной проницаемости сераорганическими соединениями наночастиц золота под ультразвуковым воздействием показывает, что поражённая химическим контактным дерматитом кожа лучше проницаема, нежели, чем интактная. Это противоречит данным [Baroli et al., 2007; Samberg et al., 2010], продемонстрировавшим худшую проницаемость поражённой кожи по сравнению с интактной. Возможно, фактором, обусловившим такие различия в нашем исследовании, является дополнительное ультразвуковое воздействие. Природа сераорганического соединения также имеет существенное значение для усиления трасндермальной проницаемости наночастиц. Микроморфометрия глубины проникновения наночастиц золота при использовании препаратов разработанного состава, представленная в табл. 1, доказывает, что диметилсульфоксид обладает более высокими проводящими свойствами по сравнению с тиофансульфоксидом, как через интактную, так и поражённую дерматитом кожу.
Таблица 1
Глубина проникновения в кожу препаратов наночастиц золота с различными сераорганическими соединениями под воздействием ультразвука (M, мкм)
Состояние кожи | Диметилсульфоксид | Тиофансульфоксид |
Интактная кожа | 30,84,6* (n=10) | - |
Контакный дерматит | 1240235*/** (n=10) | 721,5128** (n=10) |
Примечание: *, ** - статистически значимые различия (p<0,0004)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В медицине и ветеринарии накожная аппликация достаточно давно используется как один из способов местной доставки лекарственных препаратов, а с появлением хорошо исследованных путей трансдермальной диффузии веществ, кожа стала широко использоваться и в качестве органа для их системной доставки в организм. Как правило, перспектива даже опосредованной наночастицами доставки препаратов в эпидермис и дерму без нарушения их органной целостности обладает небольшим успехом. Анализ специальной научной литературы, посвящённой этой проблеме, показывает, что утверждение о том, что наночастицы больше 20 нм в диаметре, не проникают в жизнеспособные ткани кожи, является спорным [Pardeike, Hommoss, Muller, 2009]. Нарушения целостности эпидермального барьера в интактной или поражённой коже неоднозначно способствуют проницаемости частиц.
В результате проведённого нами исследования доказано, что существенным модулирующим эффектом на трансдермальную проницаемость золотых нанооболочек размером 120 нм и наностержней размером 50 нм диаметром и их внутрикожный транспорт обладает ряд физических и химических воздействий. Независимо от состояния органа (интактная или поражённая кожа) значительное усиление трансдермальной диффузии наночастиц, без дополнительного повреждающего воздействия может быть достигнуто с помощью использования сераорганических соединений, и, в частности, диметилсульфоксида под воздействием ультразвука. Полученные результаты позволяют считать данное направление исследований наиболее перспективным в поиске путей улучшения трансдермального транспорта как функционализированных так и не функционализированных наночастиц золота для терапевтических целей, а также наносителей фармацевтических препаратов и биологически активных соединений.
ВЫВОДЫ
- Разработанный состав препарата наночастиц золота в комплексе с димексидом при нанесении на интактную кожу обуславливает проницаемость наночастиц до сетчатого слоя дермы, аналогичные эффекты для состава с тиофансульфоксидом не обнаружены.
- Обеспечение проницаемости кожи для наночастиц золота с помощью лазерной микроперфорации совместно с ультразвуковым воздействием в отличие от использования препаратов с сераорганическими соединениями вызывает воспалительную реакцию, приводит к разрушению поверхностных и глубоких тканевых структурных элементов кожи.
- Глубина проницаемости кожи в области искусственно вызванного контактного дерматита для наночастиц золота в комплексе с сераорганическими соединениями и ультразвуковым воздействием (1240235 мкм) существенно выше, чем глубина проницаемость интактной кожи с аналогичными воздействиями (30,84,6 мкм) и находится на уровне подкожно-жировой клетчатки и подкожной мускулатуры.
- При использовании состава препарата, включающего диметилсульфоксид глубина проницаемости кожи в области искусственно вызванного контактного дерматита для наночастиц золота при ультразвуковом воздействием существенно выше, чем при использовании тиофансульфоксида.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
Разработан оригинальный состав препарата наночастиц золота на основе геля и сераорганического соединения для трансдермального введения в кожу (заявка на патент РФ № 2012141737 от 01.10.2012). Результаты исследования позволяют проводить оценку проницаемости кожи для наноразмерных материалов и их распределение во внутренних органах лабораторных животных при местном нанесении в комплексе с различными сераорганическими соединениями. Общие методология и разработанные в ходе экспериментов технические приёмы могут быть использованы для разработки лекарственных форм препаратов наночастиц для косметологии, лечения онкологических заболеваний кожи в медицине и ветеринарии, наиболее распространённых форм эпидермальных злокачественных новообразований.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Публикации в журналах из перечня ВАК
1. Рыжова М.В. Исследование потенциальной токсичности золотых наночастиц при парентеральном введении/ Н.А. Цыганова, М.В. Рыжова, Р.М. Хайруллин и др.// Российский биотерапевтический журнал.- 2010.- Том 9.- №а3.- С. 26Ц27.
2. Рыжова М.В. Кинетика разных типов золотых наночастиц при парентеральном введении и морфологические изменения внутренних органов/ Г.С. Терентюк, Б.Н. Хлебцов, Л.А. Дыкман, Д.Е. Суетенков, Н.А. Цыганова, Н.А. Рыжова и др.// Морфологические ведомости.- 2011.- №а3.- C. 77-82.
3. Рыжова М.В. Проницаемость гемато-плацентарного барьера белых крыс для золотых наночастиц/ Н.А. Цыганова, М.В. Рыжова,аР.В. Никифоров и др.// Российский биотерапевтический журнал.- 2011.- Том 10.- №а4.- С. 113.
4. Рыжова М.В. Методы контроля тканевой динамики наночастиц в опухолевых тканях при лазерной гипертермии/ Н.А. Цыганова, М.В. Рыжова, Г.С. Терентюк и др.// Российский биотерапевтический журнал.- 2011.- Том 10.- №а1.- C. 66.
5. Рыжова М.В. Использование фракционной лазерной микроабляции и ультразвука для улучшения доставки наночастиц золота в кожу invivo/ Г.С. Терентюк, Э.А. Генина, А.Н. Башкатов, М.В. Рыжова и др.// Квантовая электроника.Ц 2012.Ц Том 42.- № 6.Ц С. 471-477.
Публикации в периодических изданиях, сборниках и материалах конференций
6. Рыжова М.В. О тканевых эффектах экспериментального использования наночастиц золота при управляемом воздействии лазером / М.В. Рыжова, Г.С. Терентюк, Р.М. Хайруллин// В кн.: Инновационные технологии ранней диагностики и лечения в медицинской практике.- Матер. Всеросс. конф. с элемент. научн. шк. для молодёжи.- Ульяновск: УГУ, 2011.- С. 282 - 284.
7. Savenkova M. V. Morphological study of the permeability the skin and placenta of the rat for the gold nanoparticles/ R. Khayrullin, G. Terentyuk, M. Savenkova, R. Nikiforov, N. Tsyganova// Anatomy (International Journal of Experimental and Clinical Anatomy).- 2012.- Vol. 6.- Suppl.- P-144. - S. 84.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии