Коллектив ученых из Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН и Сибирского федерального университета разработал биолюминесцентную ферментативную тест систему для оценки токсичности углеродных наноматериалов. Отличительными чертами разработанного теста являются его простота, быстрая скорость реакции и высокая чувствительность. Результаты исследования опубликованы в журнале Toxicology in Vitro.

Схематическое изображение работы ферментативног...

Схематическое изображение работы ферментативного биотеста. Рисунок предоставлен авторами статьи

Развитие нанотехнологий привело к широкому использованию наноматериалов в различных областях промышленности. В настоящее время искусственно созданные наночастицы, в первую очередь на основе углерода, активно применяются при производстве лекарств, косметических средств и в пищевой промышленности. С каждым годом спектр применений наноматериалов растет. Ожидается, что к 2025 году мировой рынок углеродных нанотрубок достигнет 145 тысяч тонн, они будут применяться практически во всех технологических сферах.

Безопасность новых материалов для живых организмов и человека всегда вызывает опасения. Отличительная черта современности — использование различных биологических тестов для проверки потенциальной опасности внедряемого в промышленность материала. Токсический эффект наноматериалов может быть связан с их воздействием на биологические молекулы. Например, связываясь с компонентами клетки, наночастицы могут подавлять активность ферментов или даже приводить к полной инактивации белковых молекул.

Коллектив красноярских ученых из Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН и Сибирского федерального университета предложил использовать биолюминесцентный реагент «Энзимолюм» для тестирования токсичности наноматериалов. «Энзимолюм» — это уникальная ферментативная система из нескольких молекул, выделенных из морских светящихся бактерий. Интенсивность свечения реагента меняется под действием различных добавок. Ученые протестировали способность таких коммерческих наноматериалов, как различные углеродные нанотрубки и фуллерены, подавлять свечение ферментативной системы. Наибольший ингибирующий эффект наблюдался для многостенных нанотрубок. Необходимо отметить, что негативные эффекты на свечение ферментов зафиксированы при концентрациях наноматериалов, превышающих их ожидаемые концентрации в окружающей среде. Однако с ростом их применения, можно ожидать и увеличения встречающихся в природе концентраций.

Внешний вид многокомпонентного реагента на осно...

Внешний вид многокомпонентного реагента на основе биферментной системы светящихся бактерий (слева: диски на основе желатина, справа — на основе крахмала).

«Мы разрабатываем тест системы “Энзимолюм» на протяжении последних 10 лет. На сегодня это простая в использовании технология. Реагент представляет собой небольшие высушенные диски с включенными в них ферментами. Каждый из дисков предназначен для проведения одного измерения. Диски могут долго храниться без потери свойств. Сам анализ проводится за 2-3 минуты. После этого у вас есть результат — влияет ли раствор изучаемого аналита на свечение биологического материала. На основании этого можно сделать вывод о его потенциальной токсичности. Тест-система уже проверена на способность быстро определять наличие в окружающей среде таких токсикантов, как тяжелые металлы или пестициды. Мы прогнозируем, что молекулярный экспресс биотест «Энзимолюм” найдет широкое применение в различных сферах», — рассказала о сути метода кандидат биологических наук, научный сотрудник Института биофизики ФИЦ КНЦ СО РАН Елена Есимбекова.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда в рамках проекта «Новая методология комплексной экспрессной оценки качества и загрязнения почвы на основе ферментативных биолюминесцентных систем».

Дополнительная информация для СМИ по тел.: 8 983-144-41-15, Екатерина Бурчевская, специалист группы научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН