ВЛИЯНИЕ СТРОЕНИЯ НАНОЧАСТИЦ НА МЕХАНИЗМ ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ЖИВЫМИ СИСТЕМАМИ
Authors: Polischuk S.D. , Churilov G.I. , Churilov D.G. , Churilova V.V. , Arapov I.S. , Lomova J.V. 
Published: February 2020

Биологическая активность наночастиц зависит от физико-химических характеристик частиц. Химическое взаимодействие наночастиц с жидкой средой, по-нашему мнению, является одним из определяющих факторов их биологической активности. Изменение рН среды за счет высокой восстановительной способности наночастиц повышает проницаемость мембран, способствуя биоаккумуляции наночастиц или усилению их биосовместимости. Данная способность зависит от той информации (тех свойств), которой обладают частицы разных размеров, состава и физико-химических характеристик. Высокой биологической активностью обладают наночастицы металлов железа, кобальта, меди размером 35-60 нм в количестве 0,01-10,0 г на тонну семян, полученные низкотемпературной металлизацией нанодисперсных порошков гидроксидов. Наночастицы оксидов металлов размером 20-80 нм снижают рост и развитие растений, и в отличие от наночастиц металлов, они аккумулируются в структурах растений, понижая активность фитогормонов и ферментов. При этом аномальная дозовая зависимость эффекта в области сверхнизких концентраций биологически активных веществ зарегистрирована на уровне ответа не только клетки или целостного организма (растения), но и отдельных биомакромолекул (ферментов). В наших исследованиях мы обнаружили, что всякий раз при введении сверхмалых доз биологически активного вещества в организм животного, клеточную культуру или в модельную систему, содержащую суспензиюмембран, отмечается изменение структурных характеристик мембран. В свою очередь изменения структуры мембран могут приводить к изменению функционального состояния клетки, а наличие полимодальности в ответе можно объяснить сменой механизма действия вещества в том или ином концентрационном интервале на структуру мембраны

The biological activity of nanoparticles depends on the physical-chemical characteristics of the particles. The chemical interaction of nanoparticles with a liquid medium, in our opinion, is one of the determining factors in their biological activity. A change in the pH of the medium due to the high reducing bility of nanoparticles increases the permeability of membranes, promoting bio-accumulation of nanoparticles or enhancing theirbio-compatibility. This ability depends on the information (those properties) of particles of different sizes, their composition and physical-chemical characteristics. Metal nanoparticles of iron, cobalt, copper of 35-60 nm in the amount of 0.01-10.0 g per ton of seeds, obtained by low-temperature metallization of nanodispersed hydroxide powders, possess high biological activity. Nanoparticles of metal oxides with a size of 20-80 nm reduce plant growth and development, and unlike metal nanoparticles, they accumulate in plant structures, reducing the activity of phytohormones and enzymes. In this case, an abnormal dose dependence of the effect of ultra-low concentrations of biologically active substances is recorded at the level of response not only of the cell or the whole organism (plant), but also of individual bio-macromolecules (enzymes). The studies showed that every time an ultra-low dose of a biologically active substance is introduced into an animal, a cell culture, or into a model system containing a suspension of membranes, a change in the structural characteristics of the membranes is noted. In turn, changes in the structure of membranes can lead to a change in the functional state of the cell, and the presence of polymodality in the response can be explained by a change in the mechanism of action of a substance in a particular concentration range on the membrane structure.