actabiomedicaActa Biomedica ScientificaActa Biomedica Scientifica2541-94202587-9596Scientific Centre for Family Health and Human Reproduction Problems10.29413/ABS.2019-4.3.13actabiomedica-2091Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL RESEARCHESОценка токсических и иммуноадъювантных свойств нанокомпозитовAssessment of Toxic and Immunoadjuvant Properties of Nanocompositeshttps://orcid.org/0000-0003-1137-6049КорытовК. М.KorytovK. M.

Корытов Константин Михайлович – научный сотрудник лаборатории патофизиологии

664047, г. Иркутск, ул. Трилиссера, 78

Konstantin M. Korytov – Research Officer, Pathophysiological Laboratory

ul. Trilissera 78, Irkutsk 664047

https://orcid.org/0000-0001-8561-6207ДубровинаВ. И.DubrovinaV. I.

Дубровина Валентина Ивановна – доктор биологических наук, заведующая лабораторией патофизиологии

664047, г. Иркутск, ул. Трилиссера, 78

Valentina I. Dubrovina – Dr. Sc. (Biol.), Head of Pathophysiological Laboratory

ul. Trilissera 78, Irkutsk 664047

dubrovina-valya@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6381-4517ПятидесятниковаА. Б.PyatidesyatnikovaA. B.

Пятидесятникова Анна Борисовна – младший научный сотрудник лаборатории патофизиологии

664047, г. Иркутск, ул. Трилиссера, 78

Anna B. Pyatidesyatnikova – Junior Research Officer, Pathophysiological Laboratory

ul. Trilissera 78, Irkutsk 664047

https://orcid.org/0000-0003-0959-4987ВитязеваС. А.VityazevaS. A.

Витязева Светлана Александровна – кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник отдела микробиологии чумы

664047, г. Иркутск, ул. Трилиссера, 78

Svetlana A. Vityazeva – Cand. Sc. (Med.), Senior Research Officer, Department of Plague Microbiology

ul. Trilissera 78, Irkutsk 664047

https://orcid.org/0000-0002-0685-7625ВойтковаВ. В.VoitkovaV. V.

Войткова Валентина Владимировна – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории патофизиологии

664047, г. Иркутск, ул. Трилиссера, 78

Valentina V. Voitkova – Cand. Sc. (Biol.), Senior Research Officer, Pathophysiological Laboratory

ul. Trilissera 78, Irkutsk 664047

https://orcid.org/0000-0003-3833-9002ПрозороваГ. Ф.ProzorovaG. F.

Прозорова Галина Фирсовна – доктор химических наук, ведущий научный сотрудник

664033, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1

Galina F. Prozorova – Dr. Sc. (Chem.), Leading Research Officer

ul. Favorskogo 1, Irkutsk 664033

prozorova@irioch.irk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9365-3697ПоздняковА. С.PozdnyakovA. S.

Поздняков Александр Сергеевич – кандидат химических наук, заведующий лабораторией функциональных полимеров

664033, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1

Aleksandr S. Pozdnyakov – Cand. Sc. (Chem.), Head of the Laboratory of Functional Polymers

ul. Favorskogo 1, Irkutsk 664033

https://orcid.org/0000-0003-4738-8906ИвановаА. А.IvanovaA. A.

Иванова Анастасия Андреевна – аспирант

664033, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1

Anastasiya A. Ivanova – Graduate Student

ul. Favorskogo 1, Irkutsk 664033

https://orcid.org/0000-0003-4201-5828БалахоновС. В.BalakhonovS. V.

Балахонов Сергей Владимирович – доктор медицинских наук, профессор, директор

664047, г. Иркутск, ул. Трилиссера, 78

Sergey V. Balakhonov – Dr. Sc. (Med.), Professor, Director

ul. Trilissera 78, Irkutsk 664047

adm@chumin.irkutsk.ruФКУЗ Иркутский научно-исследовательский противочумный институт Сибири и Дальнего Востока РоспотребнадзораIrkutsk Antiplague Research Institute of Siberia and Far East of RospotrebnadzorФГБУН Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского СО РАНA.E. Favorsky Irkutsk Institute of Chemistry SB RAS20191607201943102109Copyright © Корытов К.М., Дубровина В.И., Пятидесятникова А.Б., Витязева С.А., Войткова В.В., Прозорова Г.Ф., Поздняков А.С., Иванова А.А., Балахонов С.В., 20192019Корытов К.М., Дубровина В.И., Пятидесятникова А.Б., Витязева С.А., Войткова В.В., Прозорова Г.Ф., Поздняков А.С., Иванова А.А., Балахонов С.В.Korytov K.M., Dubrovina V.I., Pyatidesyatnikova A.B., Vityazeva S.A., Voitkova V.V., Prozorova G.F., Pozdnyakov A.S., Ivanova A.A., Balakhonov S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.actabiomedica.ru/jour/article/view/2091Актуальность

Актуальность.В настоящее время актуальным направлением в медицине является поиск и создание иммунобиологических  препаратов  для  повышения  эффективности  специфической  иммунотерапии  и иммунопрофилактики, содержащих в своём составе иммуномодуляторы – природные или синтетиче-ские вещества, способные оказывать регулирующее действие на иммунную систему. В качестве таких перспективных соединений на данный момент могут выступать водорастворимые органо-неорганиче-ские полимерные материалы с наночастицами различных химических веществ, обладающие не только бактерицидными, но и иммуномодулирующими свойствами.

Цель  работы

Цель  работы: изучить  острую  токсичность  полимерных  нанокомпозитов  на  основе  сополимера 1-винил-1,2,4-триазола с N-винилпирролидоном с наночастицами серебра, золота и селена и их действие на функциональное состояние клеток иммунной системы в условиях in vitro.

Материалы и методы

Материалы и методы.Изучение острой токсичности проводили на белых беспородных мышах. Ак-тивность  супероксиддисмутазы  и  глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы  исследовали  у  перитонеальных макрофагов морских свинок. Оценку спонтанной и индуцированной нанокомпозитами продукции про- (интерферон-γ  и  фактор  некроза  опухоли-α)  и  противовоспалительных  (интерлейкин-4)  цитокинов клетками крови проводили с использованием клинического материала, полученного от добровольцев, методом твердофазного иммуноферментного анализа.

Результаты

Результаты.Установлено, что нанокомпозиты с наночастицами серебра и золота не вызывают гибель белых мышей, повышение у них температуры и снижение массы тела. Определена среднелетальная доза для нанокомпозита с наночастицами селена – 1 грамм на килограмм массы животного. Показано, что тестируемые нанокомпозиты обладают стимулирующим влиянием на продукцию цитокинов клетка-ми крови человека в условиях in vitro. Нанокомпозит с наночастицами селена повышает активность супероксиддисмутазы  и  глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы.  Проведён  сравнительный  анализ  действия изучаемых нанокомпозитов с коммерческими препаратами биологического происхождения, обладающими иммуномодулирующими свойствами.

Заключение

Заключение. Полученные  данные  позволяют  обосновать  необходимость  дальнейшего  всесто-роннего  исследования  действий  нанокомпозитов  на  основе  сополимера  1-винил-1,2,4-триазола  с N-винилпирролидоном  с  наночастицами  серебра,  золота  и  селена  на  макроорганизм  в  условиях  как in vitro, так и in vivo.

Introduction

Introduction. The current direction in medicine is the creation of immunobiological preparations to increase the effectiveness of specific immunotherapy and immunoprophylaxis, containing immunomodulators in their composition. These natural or synthetic substances can have a regulating effect on the immune system. At present, water-soluble organic-inorganic polymeric materials with nanoparticles of various chemical substances with bactericidal and immunomodulating properties can serve as such promising compounds.The aimof the work is to study the acute toxicity of polymer nanocomposites based on 1-vinil-1,2,4-triazole copolymer with N-vinylpyrrolidone with silver, gold and selenium nanoparticles and their effect on the functional state of immune system cells in vitro.

Materials and methods

Materials and methods.The study of acute toxicity was performed on outbred white mice. The activity of superoxide dismutase and glucose-6-phosphate dehydrogenase were studied in guinea pig peritoneal macrophages. The study of spontaneous and nanocomposite-induced production of pro- (interferon gamma and tumor necrosis factor alpha) and anti-inflammatory (interleukin-4) cytokines by blood cells was carried out using clinical material obtained from volunteers using the ELISA method. Results. It has been established that nanocomposites with silver and gold nanoparticles do not cause the death of white mice, their temperature increase and body weight decrease. The average lethal dose for a nanocomposite with selenium nanoparticles was determined as 1 gram per 1 kilogram of animal mass. It was shown that the tested nanocomposites have a stimulating effect on the production of cytokines by human blood cells in vitro. It was established that a nanocomposite with selenium nanoparticles increases the activity of superoxide dismutase and glucose-6-phosphate dehydrogenase. A comparative analysis of their actions with the actions of commercial preparations of biological origin, with immunomodulatory properties.

Conclusion

Conclusion. The data obtained allow us to substantiate the need for further research on the effects of nanocomposites based on 1-vinyl-1,2,4-triazole copolymer with N-vinylpyrrolidone with silver, gold and selenium nanoparticles on the macroorganism in both in vitro and in vivo conditions.

нанокомпозитынаночастицыострая токсичностьмакрофагиглюкозо-6-фосфатдегидрогеназасупероксиддисмутазаклетки кровицитокиныnanocompositenanoparticleacute toxicitymacrophageglucose-6-phosphate dehydrogenasesuperoxide dismutaseblood cellcytokineReferencesНемировская Т.И., Ковтун В.П., Абрамцева М.В., Александрова Н.В., Тарасов А.П., Салахова Р.Д., Волков В.А., Меркулов В.А. Иммуномодуляторы бактериальной при-роды, зарегистрированные в Российской Федерации. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2014; (3): 19-26.Nemirovskaya TI, Kovtun VP, Abramtseva MV, Alexandrova NV, Tarasov AP, Salakhova RD, Volkov VA, Merkulov VA. Immunomodulators of bacterial origin registered in the Russian Federation. BIOpreparaty. Profilaktika, diagnostika, lechenie. 2014; (3): 19-26. (In Russ.)Хаитов Р.М., Пинегин Б.В. Современные иммуно-модуляторы. Классификация. Механизм действия. M.: ФАРМАРУС ПРИНТ; 2005.Khaitov RM, Pinegin BV. Modern immunomodulators. Classification. Mechanism of action. M.: FARMARUS PRINT; 2005. (In Russ.)Романцов М.Г., Шульдякова О.Г., Коваленко А.Л. Иммуномодуляторы с противовирусной активностью: опыт применения метилглюкамина акридонацетата в педиатрической практике. Фундаментальные исследования.2004; 1: 29-33.Romantsov MG, Shuldyakova OG, Polyakov VK, Kovalenko AL. Immunomodulators with antiviral activity: methylglucamine acridoneacetate in pediatrics. Fundamental’nye issledovaniya. 2004; 1: 29-33. (In Russ.)Смирнов В.С. Профилактика и лечение гриппа и острых респираторных вирусных инфекций. СПб.: АЙСИНГ; 2012.Smirnov VS. Prevention and treatment of influenza and acute respiratory viral infections. Sankt-Peterburg: AYSING; 2012. (In Russ.)Bascones-Martinez A, Mattila R, Gomez-Font R, Meurman JH. Immunomodulatory drugs: Oral and systemic adverse effects. Med Oral Patol Oral Cir Bucal.2014; 19(1): 24-31.Bascones-Martinez A, Mattila R, Gomez-Font R, Meurman JH. Immunomodulatory drugs: Oral and systemic adverse effects. Med Oral Patol Oral Cir Bucal.2014; 19(1): 24-31.Балахонов С.В. (ред.) Иммуномодулирующее действие металлосодержащих нанокомпозитов. Иркутск: Мегапринт; 2017.Balakhonov SV. (ed.) Immunomodulatory effects of metal-containing nanocomposites.Irkutsk: Megaprint; 2017. (In Russ.)Broz P. Polymer-Based Nanostructures: Medical Applications. RSC Publishing, Cambridge; 2010.Broz P. Polymer-Based Nanostructures: Medical Applications. RSC Publishing, Cambridge; 2010.Jones CF, Grainger DW. In vitro assessments of nanomaterial toxicity. Adv Drug Deliv Rev. 2009; 61 (6): 438-456. doi.org/10.1016/j.addr.2009.03.005Jones CF, Grainger DW. In vitro assessments of nanomaterial toxicity. Adv Drug Deliv Rev. 2009; 61(6): 438-456. doi.org/10.1016/j.addr.2009.03.005Дубровина В.И., Витязева С.А., Корытов К.М., Пятидесятникова А.Б., Войткова В.В., Прозорова Г.Ф., Поздняков А.С., Иванова А.А., Балахонов С.В. Функцио-нальное состояние клеток иммунофагоцитарной системы под действием сополимера 1-винил-1,2,4-триазола с N-винилпирролидоном и металлосодержащих нано-композитов. Acta biomedica scientifica.2018; 3(5): 132-136. https://doi.org/10.29413/ABS.2018-3.5.19Dubrovina VI, Vityazeva SA, Korytov KM, Pyatidesyatnikova AB, Voytkova VV, Prozorova GF, Pozdnyakov AS, Ivanova AA, Balakhonov SV. Action of 1-Vinyl-1,2,4-Triazole Copolymer with N-Vinylpirolidone and Metal-Containing Nanocomposites on Functional State of Phagocytic Cells. Acta biomedica scientifica.2018; 3(5): 132-136. doi.org/10.29413/ABS.2018-3.5.19 (In Russ.)Прозорова Г.Ф., Коржова С.А., Поздняков А.С., Емельянов А.И., Ермакова Т.Г., Дубровина В.И. Иммуномо-дулирующие свойства серебросодержащего нанокомпо-зита на основе поливинилтриазола. Известия Академии наук. Серия химическая. 2015; 64(6): 1437-1439.Prozorova GF, Korzhova SA, Pozdnyakov AS, Emeĺyanov AI, Ermakova TG, Dubrovina VI. Immunomodulatory properties of silver-containing nanocomposite on the basis of polyvinyltriazole. Izvestiya Akademii nauk. Seriya khimicheskaya. 2015; 64(6): 1437-1439. (In Russ.)Dallas P, Zboril R, Sharma VK. Silver polymeric nanocomposites as advanced antimicrobial agents: classification, synthetic paths, applications, and perspectives. Adv Colloid Interface Sci. 2011; 166(1-2): 119-135. doi.org/10.1016/j.cis.2011.05.008Dallas P, Zboril R, Sharma VK. Silver polymeric nanocomposites as advanced antimicrobial agents: classification, synthetic paths, applications, and perspectives. Adv Colloid Interface Sci.2011; 166(1-2): 119-135. doi.org/10.1016/j.cis.2011.05.008Dubrovina VI, Balakhonov SV, Voitkova VV, Vityazeva SA, Starovoitova TP, Korytov KM, Prozorova GF, Aleksandrova GP, Kolesnikov SI. Effect of metal-containing nanocomposites on functional status of the thymus in experimental animals. Bull Exp Biol Med.2017; 162(5): 666-670. doi.org/10.1007/s10517-017-3683-4Dubrovina VI, Balakhonov SV, Voitkova VV, Vityazeva SA, Starovoitova TP, Korytov KM, Prozorova GF, Aleksandrova GP, Kolesnikov SI. Effect of metal-containing nanocomposites on functional status of the thymus in experimental animals. Bull Exp Biol Med.2017; 162(5): 666-670. doi.org/10.1007/s10517-017-3683-4Поздняков А.С., Иванова А.А., Емельянов А.И., Ермакова Т.Г., Прозорова Г.Ф. Нанокомпозиты с наноча-стицами серебра на основе сополимера 1-винил-1,2,4-триазола с N-винилпирролидоном. Известия Академии наук. Серия химическая. 2017; (6): 1099-1103.Pozdnyakov AS, Ivanova AA, Emelyanov AI, Ermakova TG, Prozorova GF. Nanocomposites with silver nanoparticles based on сopolymer of 1-vinyl-1,2,4-triazole with N-vinylpyrrolidone. Izvestiya Akademii nauk. Seriya khimicheskaya. 2017; (6): 1099-1103. (In Russ.)Каркищенко Н.Н., Грачев С.В. (ред.) Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских технологиях. М.: Профиль; 2010.Karkishchenko NN, Grachev SV. (Ed.) Guidelines to work with laboratory animals and alternative models in biomedical technologies. M.: Profil’; 2010. (In Russ.)Дубровина В.И., Коновалова Ж.А., Колеснико-ва О.Б. Методические рекомендации по определение функционального состояния фагоцитов в качестве пока-зателя неспецифической защиты организма. Иркутский НИПЧИ; 2008.Dubrovina VI, Konovalova ZA, Kolesnikova OB. Guidelines for determining the functional state of phagocytes as an indicator of nonspecific protection of the organism. Irkutskiy NIPChI; 2008. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.