В развитии современных нанотехнологий значительную роль играют исследования наночастиц металлов. Наиболее используемыми являются наноматериалы на основе серебра. На сегодняшний день наночастицы серебра (НЧС), обладающие целым рядом уникальных характеристик (оптические свойства, прочность, высокая площадь поверхности, антибактериальное действие), применяют для диагностики илечения различных (в том числе онкологических) заболеваний, атакже виммунохимических методах исследования. Однако, только знание механизмов действия лекарственных средств (ЛС), содержащих НЧС, лежит воснове их фармакологического применения.
В настоящее время наиболее изучены механизмы бактерицидного действия НЧС. Некоторые НЧС имеют аналогичную структуру свирусами раковых опухолей, некоторыми аденовирусами, вирусами герпеса, ветряной оспы; инактивируют гены транспортных белков поринов OmpF иOmpC Escherichia coli; ингибируют планктонный рост иобразование биопленок Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa иSerratia proteamaculans идр. Ученые из Райсовского университета (США) доказали, что если лишить серебро возможности ионизироваться, оно станет практически безвредным для микроорганизмов– независимо от размера его НЧ. Согласно полученным ими данным, опасность для бактерий представляют только ионы серебра врастворе, окисляющиеся внепосредственной близости от бактерии.
Механизмы действия НЧС неразрывно связаны сих физико-химическими особенностями. Оптические свойства НЧС включают восновном два явления– поглощение ирассеяние света. Главной особенностью НЧС является наличие так называемого поверхностного плазмонного резонанса, т.е. резкого увеличения интенсивности поглощения ирассеяния при определённой длине волны падающего света, попадающей врезонанс ссобственной частотой колебаний электронного газа на поверхности частицы. НЧС очень интенсивно поглощают свет смаксимумом полосы плазмонного резонанса вфиолетовой части видимого спектра (390–450нм), что позволяет их использовать как новый класс меток висследованиях биологических процессов на разных уровнях ― на молекулах, клеточных органеллах, клетках, органах итканях.
Большая кривизна поверхности НЧС иизменение топологии связи атомов на поверхности приводит кизменению их химических потенциалов. Вследствие этого существенно увеличивается растворимость, реакционная икаталитическая способность НЧС иих компонентов. Очень высокая удельная поверхность (в расчете на единицу массы) наноматериалов увеличивает их адсорбционную емкость, химическую реакционную способность икаталитические свойства. Это может приводить, вчастности, кувеличению продукции свободных радикалов иактивных форм кислорода идалее кповреждению биологических структур (липиды, белки, нуклеиновые кислоты (НК), вчастности, ДНК). НЧС вследствие своих небольших размеров могут связываться сНК (вызывая, вчастности, образование аддуктов ДНК), белками, встраиваться вмембраны, проникать вклеточные органеллы итем самым изменять функции биоструктур.
Из-за своей высокоразвитой поверхности НЧС обладают свойствами высокоэффективных адсорбентов, т.е. способны поглощать на единицу своей массы во много раз больше адсорбируемых веществ, чем макроскопические дисперсии. Возможна также адсорбция на НЧС различных контаминантов иоблегчение их транспорта внутрь клетки, что резко увеличивает токсичность последних.
НЧС обладают высокой способностью каккумуляции иагрегации. Возможно, что из-за малого размера НЧС могут не распознаваться защитными системами организма, они не подвергаются биотрансформации ине выводятся из организма. Это ведет кнакоплению НЧ врастительных иживотных организмах, атакже увеличивает их поступление ворганизм человека. Первичные частицы могут быть вразличной степени агрегированы иагломерированы, при этом, чем меньше средний размер первичных частиц, тем сильнее выражен эффект образования агрегатов иагломератов.
Таким образом, следует понимать, что механизмы действия ЛС, содержащих НЧС, напрямую зависят от размера испособа получения НЧС– чем меньше размер материала, тем больше его удельная площадь итем больше степень токсичности материала.
Дальнейшее изучение физико-химических свойств ибиологических эффектов НЧС откроет перспективы для создания нового класса препаратов политропного действия, расширит возможности применения ЛС, содержащих НЧС, вразличных областях медицины.