НАНОМЕДИЦИНА:Лечение заболеваний, ассоциированных с окислительным стрессом

Диоксид Церия
Церий – редкоземельный элемент
Атом церия в оксиде окружен атомами кислорода
Церий имеет несколько степеней окисления
Кислородная решетка оксида имеет множество «дефектов»
Микронные частицы в составе покрытий используются как катализаторы
Редокс-реакции
NOX

Что такое наноразмерный
диоксид церия?
Поведение материалов размерности «нано» отличается от «микро»
Валентные состояния церия могут изменяться быстрее
В размерности «нано» количество кислород-ных вакансий или «дефектов» возрастает
Лучше редокс?

Дни
Средняя продолжительность жизни
Контроль
Обработанные наночастицами
Единичная доза наночастиц диоксида
церия значительно увеличивает
продолжительность жизни клеток мозга

Органотипические клетки мозга,
27 дней DIV (дней in vitro)
Органотипические клетки мозга,
27 дней DIV: культура обработана
10 нM раствором наночастиц
диоксида церия на 10 DIV
123 дня DIV
Органотипические клетки мозга:
культура обработана
10 нM раствором наночастиц
диоксида церия на 10 DIV

400
200
300
100
Время (Секунды)
100 мкM глутамата
68 DIV, обработанная наночастицами
-
28 DIV, Контроль
28 DIV, обработанная наночастицами
[Ca2+]i
(нM)
Культура, обработанная наночастицами, сохраняет
нормальную нейрональную передачу сигнала

Что же происходит?

Наночастицы диоксида церия инактивируют
гидроксил-радикалы, генерируемые в реакции Фентона
Реакция Фентона
+10 нм СеО2
+7 нм СеО2
+СеО2, допиро-
ванный Fe

Наночастицы диоксида церия
инактивируют супероксид-радикал
Облученный
рибофлавин
+7 нм CeО2
+10 нм CeО2
+ СеО2, допиро- ванный Fe

Активность
(Единиц)
Каталаза
СОД
ГТП
Наночастицы CeO2 проявляют активность, подобную
действию супероксиддисмутазы (СОД), глутатион
пероксидазы (ГТП) и каталазы
10 нм
7 нм

Наночастицы СеО2 защищают клетки от окислительного стресса, вызванного ультрафиолетом (УФ)

Повреждение мозга

Поврежденных
клеток/мг протеина
(x 106)
Неповреждённые
6.5 мм
умеренная
травма
7.5 мм
значительная
травма
Наночастицы диоксида церия защищают
органотипические клетки мозга от травмы in vitro
(10 нМ, 10 DIV)
n=16, трёхкратный

Обработаны
наночастицами
1 ч после травмы
Неповреждённые
6.5 мм
травма
7.5 мм
травма
Наночастицы диоксида церия защищают
органотипические клетки мозга от травмы in vitro
_
_
_
_
4
1
2
3
Контроль
Поврежденных
клеток/мг протеина
(x 106)

% исследованных
нейронов
0
20
40
60
80
100
120
Неповреждённые
24 ч после умерен-
ного повреждения
24 ч после умерен-
ного повреждения,
обработка
наночастицами
Наночастицы предохраняют нормальную глутаматную
передачу сигнала в повреждённых нейронах

Модели болезни Альцгеймера

Наночастицы диоксида церия блокируют образование
свободных радикалов, индуцируемое бета-амилоидом

Группы
Общее количество повреждённых клеток(x104)
0
20
40
60
80
100
Контроль 10 нМ CeO2 100 нМ CeO2 Aβ Aβ+10 нМ CeO2 Aβ+100 нМ CeO2
Наночастицы диоксида церия защищают нейроны от токсичности, вызванной Aβ(1-42)

Модели увеличения продолжительности
жизни дрозофилы и
болезнь Паркинсона

Геотаксический отклик

Наночастицы диоксида церия снижают токсичность
параквата у самок дрозофилы среднего возраста
При нормальной
продолжительности
жизни осталось
в живых 5 мушек
Процент выживших

Как насчёт моделей млекопитающих?
Мыши – 90 наномоль, инъекция в хвостовую вену
Аккумуляция в мозге, сердце, лёгких
Метаболизм отсутствует?
Крысы – инъекция до 150 микрограмм.
Токсичности не отмечается
Патология тканей не отмечается

Новое поколение нанофармацевтических препаратов?
Диоксид церия – многообещающее средство для лечения заболеваний, связанных с окислительным стрессом.
Следует обратить внимание…..
«Очень много» свободных радикалов – это сколько?
Контролируемое инактивирование свободных радикалов?
Токсический профиль.