Современные проблемы науки и образованияrae.ru
Сетевое научное издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428«Перечень» ВАКИФ РИНЦ = 0,936

ХИМИКО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ СКРИНИГ IN VITRO АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ НАНОЧАСТИЦ ДИОКСИДА ЦЕРИЯ В ПЕРСПЕКТИВЕ РАЗРАБОТКИ СРЕДСТВ ДЛЯ РАНОЗАЖИВЛЕНИЯ

1Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет)
2Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова» Министерства здравоохранения Российской Федерации
3Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»

Введение

Оксидативный стресс играет ключевую роль в процессе заживления ран, влияя на различные аспекты воспаления, пролиферации клеток и ремоделирования тканей [1; 2]. В процессе воспалительного ответа активные формы кислорода (АФК), с одной стороны, играют положительную роль: активация и усиление иммунного ответа, уничтожение микроорганизмов, удаление некротизированных тканей, регуляция процесса ангиогенеза и образование новой соединительной ткани. Однако избыточное образование АФК может усугублять воспалительный ответ и приводить к значительным повреждениям и развитию хронических незаживающих дефектов [3], что представляет собой одну из наиболее острых проблем современной медицины и здравоохранения [4; 5]. Ключевым звеном патогенеза длительно незаживающих ран является оксидативный стресс - состояние, при котором избыточная продукция активных форм кислорода (АФК) значительным образом превышает возможности естественной антиоксидантной системы защиты [6]. Гиперпродукция АФК ведет к деструкции внеклеточного матрикса, перекисному окислению липидов мембран и апоптозу фибробластов, что критически замедляет процессы регенерации [7].

Одной из терапевтических стратегий в разработке средств для регенерации ран является применение антиоксидантов, способных не просто элиминировать АФК, но и длительно функционировать в условиях агрессивной прооксидантной микросреды. В этом контексте особый интерес представляют наночастицы диоксида церия, обладающие свойством переменной валентности и миметической активностью ферментов антиоксидантной защиты [8-10]. В отличие от классических антиоксидантов оксид церия выступает в роли каталитического антиоксиданта, что потенциально может обеспечивать пролонгированный эффект. Но стоит отметить, что результаты ряда исследований в значительной степени разнятся, что, вероятно, зависит от метода синтеза и выбора стабилизаторов наночастиц, которые сами по себе не являются инертными [11; 12], поэтому важно принимать во внимание и эффекты самих модифицирующих агентов. Наиболее часто для этой цели применяют полисахариды [13; 14] и карбоновые кислоты, а именно лимонную кислоту. Несмотря на то, что использование лимонной кислоты в качестве стабилизатора наночастиц диоксида церия подробно описано в литературе и довольно хорошо изучено [15; 16], в настоящей работе впервые применяется комбинированный подход модификации золей лимонной кислотой и гиалуронатом натрия [17], что потенциально может отражаться на биологических эффектах наноцерия, в том числе на его антиоксидантной активности, и определяет ключевой научный аспект работы.

Для оценки антиоксидантной активности золей выбор метода имеет важное значение. Стоит отметить, что прямое определение свободных радикалов классическими аналитическими методами затруднено из-за их высокой реакционной способности, неустойчивости и крайне низкой стационарной концентрации в среде. Среди существующих методов детекции АФК метод хемилюминесценции (ХЛ) является одним из предпочтительных. Он отражает кинетику процесса в реальном времени и способен эффективно регистрировать даже самые активные короткоживущие радикалы, концентрация которых в изучаемой системе может быть критически низкой. Это делает ХЛ–анализ уникальным и высокочувствительным инструментом [18].

Таким образом, целью настоящего исследования была сравнительная оценка антиоксидантной активности оригинальных золей наночастиц диоксида церия, а также компонентов, применяемых для модификации поверхности наночастиц, методом хемилюминесцентного анализа в двух модельных реакциях in vitro: в реакции Фентона (как модели каталитической генерации гидроксильного радикала) и в системе АБАП (2,2'-азобис(2-амидинопропан)дигидрохлорид)-люминол, отражающих два разных, но взаимосвязанных механизма свободнорадикального повреждения, с последующим выбором наиболее эффективного золя и его оптимальной концентрации в перспективе разработки средств для заживления ран.

Материалы и методы исследования

Для данного исследования были синтезированы два золя диоксида церия, стабилизированных лимонной кислотой (СеО2Цит) и комбинацией гиалуроната натрия и лимонной кислоты (СеО2ЦитГNa). В первую очередь готовились два раствора прекурсора оксида церия: 1,086 г Ce(NO3)3*6H2O (99,99%, «ЛАНХИТ», РФ) растворяли в 50 мл воды дистиллированной. Затем при непрерывном перемешивании вводили стабилизаторы: в первом случае 0,48 г лимонной кислоты, во втором случае добавляли 5 мл предварительно приготовленного раствора (60 мл) из 4 г гиалуроната натрия (молекулярная масса < 5000Да) (Glentham Life Sciences Ltd, Великобритания) и 6 г лимонной кислоты (≥ 98%, Sigma-Aldrich, США). К полученным растворам быстро приливали 100 мл 3 М водного раствора аммиака. Растворы оставляли для гидролиза на 24 часа. После наночастицы оксида церия осаждали избытком изопропанола (ХимМед, Россия) и центрифугировали при 15 000 об./мин. в течение 5 минут. Полученный осадок редиспергировали в дистиллированной воде и определяли концентрацию методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (Elan DRC-e, Perkin Elmer, Испания). Значение pH каждого из исследуемых золей составляло 5,5. Стабильность образцов контролировали в течение трех месяцев после синтеза при хранении в стандартных условиях при комнатной температуре: в течение всего периода наблюдения золи оставались агрегативно и седиментационно устойчивыми. Золи также были охарактеризованы методами просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) с использованием электронного микроскопа JEM 2100 (JEOL Ltd., Токио, Япония) и динамического светорассеяния на приборе Photocor Compact-Z (ООО «Фотокор», Москва, РФ). По данным ПЭМ, размеры наночастиц золей CeO2Цит и CeO2ЦитГNa не превышали 3,5 нм (рис. 1).

Рис. 1. Изображения ПЭМ для золей диоксида церия СеО2Цит и СеО2ЦитГNa

Дзета-потенциал и гидродинамический радиус наночастиц для золя СеО2Цит составляли от -10 до -20 мВ и 5,00 нм (100%) соответственно. Для золя СеО2ЦитГNa дзета-потенциал составлял -23,9 мВ, а гидродинамический радиус был представлен двумя пиками: 1,70 нм (10,6%) и 4,66 нм (89,3%).

Антиоксидантную активность золей определяли методом хемилюминесцентного анализа в двух модельных реакциях: в реакции Фентона и в реакции термического разложения АБАП в присутствии люминола.

Антиоксидантную активность золей в реакции Фентона определяли на хемилюминометре Lum-100 (ДИСофт, РФ) с использованием программного обеспечения PowerGraph 3.3.12. Готовили раствор сульфата железа (II) с концентрацией 10-3 М (ч., «Русхим», РФ), подкисленный серной кислотой (pH=2) (х.ч., «Сигма Тек», РФ), и отбирали 100 мкл. Затем в пробу добавляли 100 мкл раствора L-метионина (фармакопейный класс, «ПанЭко», РФ) в концентрации 4*10-5 М и 2200 мкл воды дистиллированной, также подкисленной раствором серной кислоты (pH=2). Для контрольного опыта в пробирку вводили 100 мкл раствора пероксида водорода с концентрацией 3⋅10-3 М и сразу начинали регистрацию хемилюминесценции. Синтезированные золи, модифицирующие компоненты, а также антиоксидант сравнения (аскорбиновая кислота (сверхчистая, 99,7% Sisco Research Laboratories Pvt. Ltd, Индия)) добавляли в объеме 100 мкл до момента добавления перекиси водорода в концентрациях 10-2, 10-3, 10-4 М, объем дистиллированной воды в этом случае составлял 2100 мкл, а конечный объем пробы – 2500 мкл. Конечные концентрации исследуемых образцов в кювете составляли 4*10-4 М (при добавлении образцов в концентрации10-2 М), 4*10-5 М (при добавлении образцов в концентрации10-3 М), 4*10-6 М (при добавлении образцов в концентрации10-4 М) (для золей диоксида церия - в расчёте на CeO2, для гиалуроната натрия - в расчёте на мономерное звено, аскорбиновой кислоты, а также лимонной кислоты в расчёте на моногидрат).

Антиоксидантную активность золей исследовали методом термического разложения АБАП в присутствии люминола с использованием 12-канального хемилюминометра Lum-1200 («ДИСофт», РФ). В пробирку вводили 50 мкл 9,0 мМ люминола («Ленреактив», РФ), 200 мкл 20 мг/мл раствора AБAП (Sigma-Aldrich, США). Затем добавляли 20 мкл исследуемых образцов в концентрациях 10-2 М, 10-3 М, 10-4 М. Объём доводили до 1000 мкл трис-буфером («Ренам», РФ). Антиоксидантом сравнения также была аскорбиновая кислота. Конечные концентрации исследуемых образцов в кювете составляли 10-3 М, 10-4 М, 10-5 М, при анализе проб в концентрациях 10-2 М, 10-3 М и 10-4 М соответственно. Регистрацию сигнала проводили в условиях термостатирования при температуре 37 °C.

Число измерений в обоих экспериментах для контрольных опытов, каждой исследуемой концентрации золей диоксида церия, модифицирующих компонентов и аскорбиновой кислоты составляло 10 параллельных технических повторов. Зависимость интенсивности излучения выражалась в относительных единицах kPPS (килоимпульсы в секунду). На графиках хемилюминесценции, а также в приведенных таблицах и данных указаны концентрации вносимых растворов, добавляемых в строго фиксированном объёме 100 мкл.

Статистическая обработка данных проведена с помощью программы SPSS 25.0 (IBM Company, США). При оценке антиоксидантной активности данные были представлены в виде площади под кривой хемилюминесценции (AUC) и средней разницы площадей () под кривой ХЛ от контроля для межгрупповых сравнений и выражались в килоимпульсах (kPP). Прежде всего была оценена нормальность распределений показателей по критерию Шапиро - Уилка. Так как все данные были распределены нормально, они были представлены в виде среднего значения, стандартного отклонения, минимума, максимума. Для сравнительного анализа подгрупп был выполнен однофакторный дисперсионный анализ ANOVA. Различия считали статистически значимыми при p < 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

Одним из значимых свойств наночастиц оксида церия для эффективной регенерации ран является его антиоксидантная активность, так как избыточная и неконтролируемая продукция АФК приводит к инициации каскада окислительных реакций, которые лежат в основе выраженных повреждений тканей и хронизации раневого процесса [19]. Антиоксидантные свойства наночастиц диоксида церия обусловлены их переменной валентностью и способностью к цикличной смене фаз Ce3+ и Ce4+, что позволяет им эффективно нейтрализовать АФК [20; 21] и действовать достаточно продолжительное время. Несмотря на перспективность применения наночастиц оксида церия в биомедицине, обоснованность их использования в терапии ран требует четкого понимания механизмов действия в условиях моделирования конкретных звеньев свободнорадикального повреждения. В частности, способность эффективно ингибировать генерацию радикалов в реакции Фентона, имитирующей каталитическое расщепление H₂O₂ в присутствии железа [22]. Данная реакция развивается в первые часы повреждения тканей и сопровождает острую фазу воспалительного ответа. Если данная реакция протекает бесконтрольно, то это приводит к нарушению регенерации и хронизации раневого процесса. Кроме того, важно оценить способность оксида церия перехватывать органические пероксильные радикалы, генерируемые в системе термического разложения АБАП [23].

В нашей работе мы исследовали антиоксидантную активность не только двух синтезированных золей, но и активность модифицирующих компонентов, а также оксида церия без дополнительных модификаций поверхности наночастиц методом ХЛ: в модельной реакции Фентона и в реакции активированной хемилюминесценции с использованием AБAП.

По результатам исследования in vitro в реакции Фентона золи диоксида церия проявляли дозозависимую антиоксидантную активность. Данные описательной статистики приведены в таблице 1, графики ХЛ приведены на рисунке 2.

Таблица 1

Данные описательной статистики антиоксидантной активности, представленные в виде площадей под кривой ХЛ (AUC, kPP - килоимпульсы), аскорбиновой кислоты (антиоксидант сравнения), золей оксида церия и компонентов, применяемых для их модификации, в реакции Фентона

Образец

Минимум AUC

Среднее AUC

Максимум AUC

Стандартное отклонение

Контроль

68,26

70,07

71,43

1,11

Аскорбиновая кислота, 10-2 М

2,49

2,98

3,94

0,48

Аскорбиновая кислота, 10-3 М

57,41

59,46

61,44

1,57

Аскорбиновая кислота, 10-4 М

67,78

68,78

69,81

0,61

Лимонная кислота, 10-2 М

42,14

50,15

58,32

6,61

Лимонная кислота,10-3 М

56,12

59,80

65,19

3,36

Лимонная кислота,10-4 М

67,74

69,11

70,82

1,15

Гиалуронат натрия, 10-2 М

30,62

33,03

37,42

2,54

Гиалуронат натрия, 10-3 М

47,33

51,66

54,92

2,92

Гиалуронат натрия, 10-4 М

66,35

69,93

72,92

2,10

CeO2ЦитГNa, 10-2 М

5,00

5,76

6,67

0,60

CeO2ЦитГNa, 10-3 М

29,35

30,59

32,04

1,09

CeO2ЦитГNa, 10-4 М

63,19

66,25

69,32

2,33

CeO2Цит, 10-2 М

56,28

57,87

60,47

1,46

CeO2Цит, 10-3 М

57,25

59,17

61,24

1,43

CeO2Цит, 10-4 М

66,03

68,42

70,38

1,64

CeO2, 10-2 М

33,71

35,63

37,54

1,28

CeO2, 10-3 М

45,68

47,96

50,01

1,62

CeO2, 10-4 М

70,01

72,17

75,18

1,64

Примечание. Число измерений для каждой пробы составляло 10.

Рис. 2. Графики ХЛ в реакции Фентона для контрольного опыта, аскорбиновой кислоты (антиоксидант сравнения), золя диоксида церия, модифицированного гиалуронатом натрия и лимонной кислотой, золя диоксида церия, модифицированного лимонной кислотой, диоксида церия без дополнительных модификаций и модифицирующих компонентов в концентрациях 10-2, 10-3, 10-4 М

Золь CeO2ЦитГNa в концентрации 10-2 М подавлял уровень ХЛ в среднем на 91,8% (р < 0,05), статистически значимых отличий между его антиоксидантной активностью и аскорбиновой кислотой в аналогичной концентрации не было зарегистрировано. При этом его антиоксидантная активность была выше, чем у модифицирующих компонентов: в 3,2 (р < 0,05) и 1,7 (р < 0,05) раза выше, чем у лимонной кислоты и гиалуроната натрия соответственно. Золь CeO2Цит в концентрации 10-2 М обладал умеренной антиоксидантной активностью и подавлял уровень ХЛ в среднем на 17,4% (р < 0,05) и уступал по активности аскорбиновой кислоте и модифицирующему компоненту - лимонной кислоте. Диоксид церия без модификаций в концентрации 10-2 М подавлял уровень ХЛ в среднем на 49,2% (р < 0,05) (рис. 3).

Рис. 3. Разница средних площадей под кривой ХЛ () от контрольного опыта в модельной реакции Фентона для золей оксида церия и модифицирующих компонентов в концентрации 10-2 М. Антиоксидант сравнения аскорбиновая кислота в концентрации 10-2 М. Примечание: * – отличие от контроля (p < 0,05); # – отличие от аскорбиновой кислоты (p < 0,05) с учетом поправки Бонфферони на множественные сравнения

Золь CeO2ЦитГNa в концентрации 10-3 М обладал уже менее выраженной антиоксидантной активностью и подавлял уровень ХЛ в среднем на 56,3% (р < 0,05), а его эффективность была выше, чем у гиалуроната натрия и лимонной кислоты. Также в данной концентрации он был в 3,7 раза (р < 0,05) эффективнее аскорбиновой кислоты в аналогичной концентрации. Золь CeO2Цит в концентрации 10-3 М подавлял уровень ХЛ в среднем на 15,6% (р < 0,05), статистически значимых отличий между антиоксидантной активностью данного золя и лимонной и аскорбиновой кислотами не было зарегистрировано. Диоксид церия без модификаций в концентрации 10-3 М подавлял уровень ХЛ в среднем на 31,6% (р < 0,05) и был эффективнее аскорбиновой кислоты в 2,1 раза (р < 0,05) (рис. 4).

Рис. 4. Разница средних площадей под кривой ХЛ () от контрольного опыта в модельной реакции Фентона для золей оксида церия и модифицирующих компонентов в концентрации 10-3 М. Антиоксидант сравнения аскорбиновая кислота в концентрации 10-3 М.Примечание: * – отличие от контроля (p < 0,05); # – отличие от аскорбиновой кислоты (p < 0,05) с учетом поправки Бонфферони на множественные сравнения

Золь CeO2ЦитГNa в концентрации 10-4 М обладал низким, но статистически значимым уровнем антиоксидантной активности и подавлял уровень ХЛ в среднем на 5,5% (р < 0,05). Золь CeO2Цит в концентрации 10-4 М также проявлял слабые антиоксидантные свойства и подавлял уровень ХЛ в среднем на 2,4% (р < 0,05). Диоксид церия без модификаций проявлял слабые прооксидантные свойства и повышал уровень ХЛ на 3,0% (р < 0,05) (рис. 5).

Рис. 5. Разница средних площадей под кривой ХЛ () от контрольного опыта в модельной реакции Фентона для золей оксида церия и модифицирующих компонентов в концентрации 10-4 М. Антиоксидант сравнения аскорбиновая кислота в концентрации 10-4 М.Примечание: * – отличие от контроля (p < 0,05); # – отличие от аскорбиновой кислоты (p < 0,05) с учетом поправки Бонфферони на множественные сравнения

По результатам оценки антиоксидантной активности золей в системе АБАП–люминол они также проявляли дозозависимый эффект (табл. 2, рис. 6).

Таблица 2

Данные описательной статистики антиоксидантной активности, представленные в виде площадей под кривой ХЛ (AUC, kPP), аскорбиновой кислоты (антиоксидант сравнения), золей оксида церия и компонентов, применяемых для их модификации, в реакции термического разложения АБАП.

Образец

Минимум AUC

Среднее AUC

Максимум AUC

Стандартное отклонение

Контроль

1784,00

2416,50

2926,00

430,56

Аскорбиновая кислота, 10-2 М

2,09

3,02

5,08

0,88

Аскорбиновая кислота, 10-3 М

480,54

651,47

990,78

186,22

Аскорбиновая кислота, 10-4 М

1855,08

2355,00

3092,82

478,41

Лимонная кислота, 10-2 М

382,92

489,45

574,89

56,76

Лимонная кислота,10-3 М

600,96

950,73

1270,80

229,10

Лимонная кислота,10-4 М

1393,31

1743,36

2156,88

282,35

Гиалуронат натрия, 10-2 М

932,51

1332,26

1644,61

212,52

Гиалуронат натрия, 10-3 М

1184,54

1953,65

2362,63

360,32

Гиалуронат натрия, 10-4 М

1871,46

2280,10

2596,90

267,30

CeO2ЦитГNa, 10-2 М

0,92

3,55

7,49

2,58

CeO2ЦитГNa, 10-3 М

35,62

44,09

49,98

4,73

CeO2ЦитГNa, 10-4 М

319,16

375,09

433,49

43,49

CeO2Цит, 10-2 М

9,06

20,27

42,06

12,13

CeO2Цит, 10-3 М

226,70

384,67

467,10

70,82

CeO2Цит, 10-4 М

1616,26

1741,36

1937,88

109,30

CeO2, 10-2 М

578,38

783,92

981,02

149,60

CeO2, 10-3 М

1150,13

1614,29

2054,00

270,63

CeO2, 10-4 М

2308,44

2619,46

2891,76

202,35

Примечание. Число измерений для каждой пробы составляло 10.

 

Рис. 6. Графики ХЛ в реакции термического разложения АБАП для контрольного опыта, аскорбиновой кислоты (антиоксидант сравнения), золя диоксида церия, модифицированного гиалуронатом натрия и лимонной кислотой, золя диоксида церия, модифицированного лимонной кислотой, диоксида церия без дополнительных модификаций и модифицирующих компонентов в концентрациях 10-2, 10-3, 10-4 М

Золь CeO2ЦитГNa в концентрации 10-2 М снижал уровень ХЛ на 99,9% (р < 0,05), его эффективность была эквивалентна аскорбиновой кислоте в той же концентрации. Его антиоксидантная активность в данной реакции вновь была выше, чем у лимонной кислоты и гиалуроната натрия. Золь CeO2Цит в концентрации 10-2 М эффективно снижал уровень ХЛ в среднем на 99,2% (р < 0,05) в сравнении с контрольным опытом и не уступал по антиоксидантной активности аскорбиновой кислоте. Также он был эффективнее модифицирующего компонента - лимонной кислоты. Диоксид церия в концентрации 10-2М (без модификаций) в реакции термического разложения АБАП подавлял уровень ХЛ в среднем на 67,6% (р < 0,05) (рис. 7).

Рис. 7. Разница средних площадей под кривой ХЛ () от контрольного опыта в реакции термического разложения АБАП для золей оксида церия и модифицирующих компонентов в концентрации 10-2 М. Антиоксидант сравнения аскорбиновая кислота в концентрации 10-2 М.Примечание: * – отличие от контроля (p < 0,05);

# – отличие от аскорбиновой кислоты (p < 0,05) с учетом поправки Бонфферони на множественные сравнения

Золь CeO2ЦитГNa в концентрации 10-3 М по-прежнему сохранял свою выраженную способность снижать уровень ХЛ и в среднем подавлял ее на 98,2% (р < 0,05), его антиоксидантная активность была выше, чем у компонентов, применяемых для модификации, и аскорбиновой кислоты. Золь CeO2Цит в концентрации 10-3 М обладал уже менее выраженной антиоксидантной активностью, чем в концентрации 10-2 М, и снижал уровень ХЛ на 84,1% (р < 0,05) и был эквивалентен по эффективности аскорбиновой кислоте. Диоксид церия без модификаций в концентрации 10-3 М снижал уровень ХЛ в среднем на 33,2% (р < 0,05) (рис.8).

Рис. 8. Разница средних площадей под кривой ХЛ () от контрольного опыта в реакции термического разложения АБАП для золей оксида церия и модифицирующих компонентов в концентрации 10-3 М. Антиоксидант сравнения аскорбиновая кислота в концентрации 10-3 М.Примечание: * – отличие от контроля (p < 0,05); # – отличие от аскорбиновой кислоты (p < 0,05) с учетом поправки Бонфферони на множественные сравнения

Золь CeO2ЦитГNa в концентрации 10-4 М демонстрировал стабильно высокий уровень антиоксидантной активности и подавлял уровень ХЛ в среднем на 84,1% (р < 0,05) и был эффективнее аскорбиновой кислоты и модифицирующих компонентов. Золь CeO2Цит в концентрации 10-4 М проявлял менее выраженные антиоксидантные свойства и снижал уровень ХЛ в среднем на 27,9% (р < 0,05). Диоксид церия без модификаций в концентрации 10-4 М в реакции термического разложения АБАП проявлял слабые статистически незначимые прооксидантные свойства и повышал уровень ХЛ на 8,4% (рис. 9).

Рис. 9. Разница средних площадей под кривой ХЛ () от контрольного опыта в реакции термического разложения АБАП для золей оксида церия и модифицирующих компонентов в концентрации 10-4 М. Антиоксидант сравнения аскорбиновая кислота в концентрации 10-4 М.Примечание: * – отличие от контроля (p < 0,05); # – отличие от аскорбиновой кислоты (p < 0,05) с учетом поправки Бонфферони на множественные сравнения

Таким образом, по результатам нашего исследования, оба синтезированных золя в обеих реакциях проявляли дозозависимую антиоксидантную активность. Использованный нами метод ХЛ–анализа позволил оценить антиоксидантные свойства золей и провести быстрый скрининг способности наночастиц перехватывать свободные радикалы. Полученные данные хорошо согласуются с результатами других научных исследований, в том числе выполненными с привлечением иных методов анализа [24-26].

Стоит отметить, что антиоксидантные свойства золей значительно отличались между собой. Принимая во внимание тот факт, что в исследовании использовался диоксид церия, можно предположить, что важным является не только химическая формула, но и выбор стабилизатора [11; 27; 28], который может влиять на биологическую активность наночастиц. Наиболее эффективным антиоксидантом в реакциях Фентона и термического разложения АБАП был золь CeO2ЦитГNa: во всех трех концентрациях он превосходил эффективность модифицирующих компонентов и оксида церия без модификаций. Золь CeO2Цит проявлял умеренную антиоксидантную активность в реакции Фентона, но более эффективно снижал уровень ХЛ в системе АБАП–люминол.

Интересным наблюдением было то, что оксид церия без модификаций проявлял более высокий уровень антиоксидантной активности в реакции Фентона, чем золь CeO2Цит в концентрациях 10-2, 10-3 М, тогда как в концентрации 10-4 М он проявлял себя как прооксидант в обеих реакциях в отличие от CeO2Цит в аналогичной концентрации. Прооксидантный эффект оксида церия без модификаций в концентрации 10-4 М теоретически можно объяснить, во-первых, тем, что при низкой концентрации наночастиц радикалы кислорода не успевают нейтрализовываться и равновесие реакции смещается, во-вторых, сам кислород на поверхности оксида церия без модификаций может вступать в реакции с образованием радикалов. В реакции Фентона нейтрализация радикалов требует прямого участия ионов церия, поэтому более низкая эффективность золя CeO2Цит в сравнении с оксидом церия без модификации может быть объяснена экранированием поверхности лимонной кислотой. В случае золя CeO2ЦитГNa результаты были противоположными, вероятно, из-за того, что данная комбинация стабилизаторов способствует «раскрытию» поверхности диоксида церия и обеспечивает более выраженный антиоксидантный эффект, что согласуется с результатами других исследований [29]. Для нейтрализации органических пероксильных радикалов, образующихся в системе АБАП–люминол, преимущественно необходим перенос атома водорода, донорами которого могут выступать как поверхностные гидроксильные группы, так и адсорбированные органические лиганды, поэтому оба золя были эффективнее, чем оксид церия без модифицирующего покрытия. Тем не менее этот вопрос остается открытым и заслуживает отдельного изучения с применением более специфических методов.

Останавливая выбор на золе CeO2ЦитГNa, так как он был более эффективен в обеих реакциях, важно определиться с концентрацией. В контексте заживления ран роль АФК парадоксальна и двойственна. С одной стороны, они обладают повреждающим действием, но в физиологических концентрациях выступают в качестве важных сигнальных молекул, без которых нормальный процесс регенерации невозможен [30]. Поэтому применение золя CeO2ЦитГNa в концентрации 10-2 М, который обладал выраженной антиоксидантной активностью, не рационально. В связи с этим для последующих исследований с целью потенциальной разработки средства для ранозаживления наиболее перспективным является золь CeO2ЦитГNa в концентрации 10-3 М.

Заключение

По результатам нашего исследования, синтезированные золи диоксида церия в обеих реакциях проявляли антиоксидантную активность. Но их эффективность значительно разнилась, что еще раз подтверждает значимость выбора модифицирующих компонентов. Наибольший антиоксидантный эффект наблюдался у золя CeO2ЦитГNa: он эффективно снижал уровень ХЛ в реакции Фентона и в реакции термического разложения АБАП во всех трех концентрациях. Но поскольку его высокая антиоксидантная активность в концентрации 10-2 М может потенциально оказать негативное влияние на процессы регенерации, так как радикалы кислорода выполняют и положительные функции, для последующих этапов работы выбрана концентрация 10-3 М. Именно она представляется наиболее перспективной для проведения дальнейших исследований с целью разработки ранозаживляющего средства.


Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Финансирование
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда, грант № 23-65-10040.

Библиографическая ссылка

Круглова М.П., Ступин В.А., Мантурова Н.Е., Лазарева П.И., Измайлов Д.Ю., Силина Е.В. ХИМИКО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ СКРИНИГ IN VITRO АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ НАНОЧАСТИЦ ДИОКСИДА ЦЕРИЯ В ПЕРСПЕКТИВЕ РАЗРАБОТКИ СРЕДСТВ ДЛЯ РАНОЗАЖИВЛЕНИЯ // Современные проблемы науки и образования. 2026. № 9.;
URL: https://www.science-education.ru/article/view?id=34740 (дата обращения: 25.10.2026).
DOI: https://doi.org/10.17513/spno.34740