1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Доклады Российской академии наук. Науки о жизни
  4. T. 512, № 1, 2023

Доклады Российской академии наук. Науки о жизни, 2023, T. 512, № 1, стр. 449-453

Пероксидазоподобная активность магнитных наночастиц в присутствии белков крови

М. Г. Горобец 1, *, А. В. Бычкова 1, М. И. Абдуллина 1, М. В. Мотякин 1, 2

1 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук
Москва, Россия

2 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки “Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук”
Москва, Россия

* E-mail: maria.g.gorobets@gmail.com

Поступила в редакцию 25.04.2023
После доработки 20.06.2023
Принята к публикации 21.06.2023

Аннотация

Впервые определены особенности генерации гидроксильных радикалов, образующихся из пероксида водорода в водных растворах, содержащих магнитные наночастицы (МНЧ), гемоглобин (Hb), иммуноглобулин G (IgG) и человеческий сывороточный альбумин (ЧСА). Получены зависимости скорости образования продукта окисления о-фенилендиамина (о-ФДА) от концентрации МНЧ в растворе, а также от концентрации белков. Установлено, что в присутствии ЧСА и IgG пероксидазоподобная активность МНЧ уменьшается, в то время как добавление Hb в реакционную смесь приводит к снижению или увеличению детектируемой генерации радикалов в зависимости от количества белка. Полученные эффекты могут быть использованы при разработке систем на основе МНЧ для тераностики, в частности, подавления роста опухолей, и при прогнозировании способности частиц катализировать генерацию активных форм кислорода (АФК) in vivo.

Ключевые слова: активные формы кислорода, магнитные наночастицы, о-фенилендиамин, иммуноглобулин G, человеческий сывороточный альбумин, гемоглобин, пероксидазоподобная активность, 2,3-диаминофеназин, гидроксильный радикал

Список литературы

  1. Savliwala S., Chiu-Lam A., Unni M., et al. Magnetic nanoparticles. In: Chung E.J., Leon L., Rinaldi C., editors. Nanoparticles for Biomedical Applications. Amsterdam: // Elsevier; 2020. P. 195–221.

  2. Бычкова А.В., Сорокина О.Н., Розенфельд М.А., и др. Многофункциональные биосовместимые покрытия на магнитных наночастицах // Успехи химии. 2012. Т. 81. № 11. С. 1026–1050.

  3. Gao L., Fan K., Yan X. Iron oxide nanozyme: A multifunctional enzyme mimetic for biomedical applications // Theranostics. 2017. V. 7. № 13. P. 3207–3227.

  4. Lewinski N., Colvin V., Drezek R. Cytotoxicity of Nanoparticles // Small. 2008. Vol. 4. № 1. P. 26–49.

  5. Lui M., Lui B., Lui Q., et al. Nanomaterial-induced ferroptosis for cancer specific therapy // Coordination Chemistry Reviews. 2019. Vol. 382. P. 160–180.

  6. Wang Y., Ding L., Yao C., et al. Toxic effects of metal oxide nanoparticles and their underlying mechanisms // Science China Materials. 2017. Vol. 60. № 2. P. 93–108.

  7. Chubarov A.S. Serum Albumin for Magnetic Nanoparticles Coating // Magnetochemistry 2022. V. 8. № 2. 13. P. 1–18.

  8. Bakhtiary Z., Saei A.A., Hajipour M.J., et al. Targeted superparamagnetic iron oxide nanoparticles for early detection of cancer: possibilities and challenges // Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine. 2016. V. 12. № 2. P. 287–307.

  9. Tenzer S., Docter D., Kuharev J., et al. Rapid formation of plasma protein corona critically affects nanoparticle pathophysiology // Nature nanotechnology. 2013. V. 8. № 10. P. 772–781.

  10. Caño R. del, Mateus L., Sánchez-Obrero G., et al. Hemoglobin bioconjugates with surface-protected gold nanoparticles in aqueous media: the stability depends on solution pH and protein properties // Journal of Colloid and Interface Science. 2017. V. 505. P. 1165–1171.

  11. Tomita D., Kimura T., Hosaka H. et al. Covalent core–shell architecture of hemoglobin and human serum albumin as an artificial O2 carrier // Biomacromolecules. 2013. V. 14. № 6. P. 1816–1825.

  12. Bychkova A.V., Yakunina M.N., Lopukhova M.V., et al. Albumin-functionalized iron oxide nanoparticles for theranostics: engineering and long-term in situ imaging // Pharmaceutics. 2022. V. 14. P. 2771.

  13. Григоренко Ю.А., Метелица Д.И., Пивень Н.В., и др. Высокоэффективная тест-система для определения общей антиоксидантной активности сыворотки крови человека // Биомедицинская химия. 2009. Т. 55. № 3. С. 350–360.

  14. Vetr F., Moradi-Shoeili Z., Özkar S. Oxidation of o-phenylenediamine to 2,3-diaminophenazine in the presence of cubic ferrites MFe2O4 (M = Mn, Co, Ni, Zn) and the application in colorimetric detection of H2O2 // Applied Organometallic Chemistry. 2018. V.  32. № 90. Art. № e4465.

  15. Прусаков В.Е., Максимов Ю.В., Нищев К.Н., и др. Гибридные, биодеградируемые нанокомпозиты на основе биополиэфирной матрицы и магнитных наночастиц оксида железа: структурные, магнитные и электронные характеристики // Химическая физика. 2018. Т. 37. № 1. С. 83–90.

  16. Bychkova A.V., Lopukhova M.V., Wasserman L.A., et al. The influence of pH and ionic strength on the interactions between human serum albumin and magnetic iron oxide nanoparticles // International Journal of Biological Macromolecules. 2022. V. 194. P. 654–665.

  17. Bychkova A.V., Lopukhova M.V., Wasserman L.A., et al. Interaction between immunoglobulin G and peroxidase-like iron oxide nanoparticles: Physicochemical and structural features of the protein // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Proteins and Proteomics. 2020. V. 1868. № 1. P. 140300.

  18. Fu P.K.-L., Abuzakhm S., Turro C. Photoinduced DNA cleavage and cellular damage in human dermal fibroblasts by 2,3-Diaminophenazine // Photochemistry and Photobiology. 2005. V. 81. P. 89–95.

  19. Gao L., Zhuang J., Nie L., et al. Intrinsic peroxidase-like activity of ferromagnetic nanoparticles // Nature Nanotechnogy. 2007. V. 2. P. 577–583.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Доклады Российской академии наук. Науки о жизни

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал