Ученые Томского политехнического университета исследовали на токсичность фуллеренолы — водорастворимые производные фуллеренов. Сейчас эти вещества находятся на пике изучения, и благодаря своим уникальным свойствам представляют интерес для фармакологической промышленности, медицины, металлургии, косметологии и других отраслей. Их еще называют «ловушками» для свободных радикалов. Однако в научных кругах окончательно не решен вопрос о токсичности фуллеренов и их производных для живых организмов. Политехники провели ряд тестов, результаты которых показали, что в небольших концентрациях фуллеренолы демонстрируют антиоксидантную активность и не вредны для живых клеток, но при повышении концентрации начинают оказывать токсическое действие.
Фуллерены — это необычный класс молекул, представляющих собой одну из форм существования углерода (другие формы — алмаз, карбин и графит).
Самый простой из фуллеренов содержит 60 атомов углерода и по своей структуре напоминает футбольный мяч: его поверхность образована чередующимися пяти- и шестиугольниками, причем размер этого «мяча» составляет всего один нанометр. Такая структура делает молекулу удобной для «транспортировки» биологически активных веществ. Еще одна особенность фуллеренов — они участвуют в реакциях, но при этом сами не расходуются.
«Важное свойство фуллеренов и их производных, в частности фуллеренолов, — это антиоксидантная активность, они заставляют свободные радикалы рекомбинировать. У гидратированного фуллерена она во много раз превышает действие известных антиоксидантов, таких как витамины Е и С, каротиноиды, флавоноиды и другие. Причем гидратированный фуллерен не подавляет естественного уровня свободных радикалов в организме, а становится активным лишь в условиях повышения их концентрации. И чем больше образуется свободных радикалов в организме, тем активнее гидратированный фуллерен их нейтрализует. Свои исследования мы проводим именно на водорастворимых фуллеренолах», — говорит доцент кафедры химической технологии редких, рассеянных и радиоактивных элементов ТПУ Анна Сачкова.
Фото: Молекула фуллеренола. Для тестирования фуллеренолов политехники воспользовались биологическим методом — изучили влияние этих веществ на биолюминесцентные бактерии и ферменты, выделенные из них. Известно, что биолюминесценция — это способность некоторых живых организмов светиться благодаря наличию особого фермента — люциферазы. В свою очередь токсичные вещества подавляют интенсивность свечения бактерий.
«Мы использовали и биолюминесцентные бактерии, и систему, основанную на ферментах, выделенных из этих бактерий в качестве тест-объектов. В основе этих методов лежит изменение интенсивности свечения после воздействия потенциально токсичных веществ. Данные биологические тесты дают количественную меру токсичности, часто превосходят известные биотесты по простоте, быстродействию, чувствительности к токсичным соединениям. Как все биотесты, они позволяют осуществлять интегральную оценку токсичности любого числа токсикантов в растворе. Они хороши своей экспрессностью, воспроизводимостью результатов, высокой чувствительностью, более того, они дают интегральный показатель — показывает токсично или не токсично вещество, а если токсично, то на сколько», — поясняет Анна Сачкова.
Задачей ученых было выяснить — при каких концентрациях фуллеренолы токсичны для живых организмов, а при каких обладают антиоксидантной активностью.
«Исследование показало, что они начинают оказывать токсическое действие при концентрациях свыше 0,01 г/л-1. Но в меньших концентрациях они демонстрировали антиоксидантные свойства — повышали интенсивность биолюминесценции, скорее всего, снижая концентрацию токсичных веществ, присутствующих в растворе»,
— отмечает ученый.
Результаты исследования опубликованы в журнале Photochemistry and Photobiology (IF 2,008; Q3).
«В перспективе мы бы хотели поработать с медиками и рассмотреть фуллеренолы с точки зрения их воздействия на раковые клетки. Согласно литературным данным фуллеренолы способны замедлять их рост», — добавляет исследователь.