scbmtБИОМЕДИЦИНАJournal Biomed2074-59822713-0428Scientific center of biomedical technologies of Federal Medical and Biological Agencyscbmt-891Research ArticleСтатьиНанобезопасность: новые подходы к оценке рисков и токсичности наноматериаловКаркищенкоН. Н.noemail@neicon.ruНаучный центр биомедицинских технологий РАМН, МоскваRussian Federation20091302202011527Copyright © Каркищенко Н.Н., 20202020Каркищенко Н.Н.Каркищенко Н.Н.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.scbmt.ru/jour/article/view/891

Уникальные свойства наночастиц ограничивают возможности прогнозов, которые мо- гут быть сделаны из наших знаний о больших веществах. Необходимо собирать ин- формацию о размерах частиц, их структуре и квантово-механических механизмах, а также о функциях, способности взаимодействовать с протеинами и тканями. Необхо- димы тесты in vitro для определения безопасности или рисков от использования нано- частиц, выяснения их избирательной токсичности и токсикокинетики. Присоединение к фуллеренам С60 пиридинов и пиримидинов усиливало их избирательную нейротропную активность, но в 3-5 раз повышало их общую токсичность. Опыты in vitro должны стать основой для лучшего предсказания возможной токсичности наночастиц и снижения числа использованных животных. Необходимы применение гетерогенных и генномо- дифицированных линий животных, переход от моделей-животных к животным моделям и использование компьютерного моделирования в нанобиотехнологиях.

нанорискинаномишенифуллереныизбирательная нанотоксич- ностьбиомоделирование нанопроцессовмодели животныхReferencesКаркищенко Н.Н. Классические и альтернативные модели лекарствен- ной токсикологии. // Биомедицина № 4, с. 5-23, 2006.Каркищенко Н.Н. Классические и альтернативные модели лекарствен- ной токсикологии. // Биомедицина № 4, с. 5-23, 2006.Каркищенко Н.Н. Альтернативы биомедицины. Т.1. Основы биомедици- ны и фармако-моделирования. - М.: Изд- во ВПК, 2007.Каркищенко Н.Н. Альтернативы биомедицины. Т.1. Основы биомедици- ны и фармако-моделирования. - М.: Изд- во ВПК, 2007.Каркищенко Н.Н. Альтернативы биомедицины. Т.2. Классика и альтерна- тивы фармакотоксикологии. - М.: Изд-во ВПК, 2007.Каркищенко Н.Н. Альтернативы биомедицины. Т.2. Классика и альтерна- тивы фармакотоксикологии. - М.: Изд-во ВПК, 2007.Косенко Е.А., Соломадин И.Н., Маров Н.В. и др. Роль гликолиза и ан- тиокислительных ферментов в токсиче- ском действии β-амилоидного пептида Аβ25-35 на эритроциты // Биоорг. химия, 34 (5): 654-660, 2008.Косенко Е.А., Соломадин И.Н., Маров Н.В. и др. Роль гликолиза и ан- тиокислительных ферментов в токсиче- ском действии β-амилоидного пептида Аβ25-35 на эритроциты // Биоорг. химия, 34 (5): 654-660, 2008.Методологические проблемы из- учения и оценки био- и нанотехнологий (нановолны, частицы, структуры, про- цессы, биообъекты) в экологии человека и гигиене окружающей среды / Под ред. Ю.А. Рахманина. - Москва, 2007.Методологические проблемы из- учения и оценки био- и нанотехнологий (нановолны, частицы, структуры, про- цессы, биообъекты) в экологии человека и гигиене окружающей среды / Под ред. Ю.А. Рахманина. - Москва, 2007.Пиотровский Л.Б., Киселев О.И. Фуллерены в биологии. - СПб: Изд-во Росток, 2006.Пиотровский Л.Б., Киселев О.И. Фуллерены в биологии. - СПб: Изд-во Росток, 2006.Соломадин И.Н., Маров Н.В., Ве- недиктова Н.И. и др. Токсическое дей- ствие Аβ25-35 и фуллерена С60 на эри- троциты // Изв. РАН, сер. биол., № 4, с. 507-512, 2008.Соломадин И.Н., Маров Н.В., Ве- недиктова Н.И. и др. Токсическое дей- ствие Аβ25-35 и фуллерена С60 на эри- троциты // Изв. РАН, сер. биол., № 4, с. 507-512, 2008.Сарвилина И.В., Каркищенко В.Н., Горшкова Ю.В. Междисциплинар- ные исследования в медицине. - М.: Тех- носфера, 2007.Сарвилина И.В., Каркищенко В.Н., Горшкова Ю.В. Междисциплинар- ные исследования в медицине. - М.: Тех- носфера, 2007.Albert A. The physico-chemical basis of therapy // 9th Edition, London-NT, 2007.Albert A. The physico-chemical basis of therapy // 9th Edition, London-NT, 2007.Bermudez E., Mangum J.B., Wong B.A. et al. Pulmonary responses of mice, rats and hamsters to subchronic inhalation of ultrafine titanium dioxide particles // Toxicol. Sci., 77, 347-357, 2004.Bermudez E., Mangum J.B., Wong B.A. et al. Pulmonary responses of mice, rats and hamsters to subchronic inhalation of ultrafine titanium dioxide particles // Toxicol. Sci., 77, 347-357, 2004.Challenge and opportnunity on the critical path to new medical products. - Rockville, MD, USA: US food and drug administration (FDA, 2004) // http:// www.fda.gov/oc/initiatives/criticalpath/ whitepaper.html /Challenge and opportnunity on the critical path to new medical products. - Rockville, MD, USA: US food and drug administration (FDA, 2004) // http:// www.fda.gov/oc/initiatives/criticalpath/ whitepaper.html /Chia R., Achilli F., Festing M.F.W., Fisher E.M. The origins and uses of mouse outbread stocks // Nature Genetics, 37, pp. 1181-1186, 2005.Chia R., Achilli F., Festing M.F.W., Fisher E.M. The origins and uses of mouse outbread stocks // Nature Genetics, 37, pp. 1181-1186, 2005.Committee on Toxicity testing and assessment of environmental agents. Toxicity testing in the 21st century a vision and a strategy. - Washington, DC, USA: The National Academies Press, v-196, 2007.Committee on Toxicity testing and assessment of environmental agents. Toxicity testing in the 21st century a vision and a strategy. - Washington, DC, USA: The National Academies Press, v-196, 2007.Corona-Morales A.A., Castell A., Escobar A. et al. Fullerene C60 and ascorbic acid protect cultured chromaffin cells against levodopa toxicity // J. Neurosci. Res., Jan 1;71(1):121-6, 2003.Corona-Morales A.A., Castell A., Escobar A. et al. Fullerene C60 and ascorbic acid protect cultured chromaffin cells against levodopa toxicity // J. Neurosci. Res., Jan 1;71(1):121-6, 2003.Cui D., Gao H. Advance and prospect of bionanomaterials // Biotechnol. Prog., 19, 683-692, 2003.Cui D., Gao H. Advance and prospect of bionanomaterials // Biotechnol. Prog., 19, 683-692, 2003.Dockery D.W., Pope C.A., Xu X. et al. An association between air pollution and mortality in six U.S. cities // N.Engl. J. Med., 329, 1753-1759, 1993.Dockery D.W., Pope C.A., Xu X. et al. An association between air pollution and mortality in six U.S. cities // N.Engl. J. Med., 329, 1753-1759, 1993.Festing M.F.W. Fifty years after Russell and Burch, toxicologists continue to ignore genetic variation in their test animals // ATLA, 37, pp. 1-5, 2009.Festing M.F.W. Fifty years after Russell and Burch, toxicologists continue to ignore genetic variation in their test animals // ATLA, 37, pp. 1-5, 2009.Festing M.F.W. Genetic variation in human and laboratory animal populations and its implications for toxicological research and human risk assessment // Molecular and cellular mechanisms in toxicology, pp. 165-184. - Boca Raton, Fl, USA: CRC Press, Inc., 1995.Festing M.F.W. Genetic variation in human and laboratory animal populations and its implications for toxicological research and human risk assessment // Molecular and cellular mechanisms in toxicology, pp. 165-184. - Boca Raton, Fl, USA: CRC Press, Inc., 1995.Gribaldo L., Gennari A., Blackburn K. et al. Acute Toxicity // ATLA 33 Suppl. 1, p.27-34, 2005.Gribaldo L., Gennari A., Blackburn K. et al. Acute Toxicity // ATLA 33 Suppl. 1, p.27-34, 2005.Holsapple M.P., Farland W.H., Landry T.D. et al. Research strategies for safety evaluation of nanomaterials, part II: toxicological and safety evaluation of nanomaterials, current challenges and data needs // Toxicological Sciences, 88(1):12- 17, 2005.Holsapple M.P., Farland W.H., Landry T.D. et al. Research strategies for safety evaluation of nanomaterials, part II: toxicological and safety evaluation of nanomaterials, current challenges and data needs // Toxicological Sciences, 88(1):12- 17, 2005.Hu Z., Guan W., Wang W. et al. Synthesis of beta-alanine C60 derivative and its protective effect on hydrogen peroxide- induced apoptosis in rat pheochromocytoma cells // Cell Biol. Int., Aug;31(8):798-804, 2007.Hu Z., Guan W., Wang W. et al. Synthesis of beta-alanine C60 derivative and its protective effect on hydrogen peroxide- induced apoptosis in rat pheochromocytoma cells // Cell Biol. Int., Aug;31(8):798-804, 2007.Injac R., Perse M., Cerne M. et al. Protective effects of fullerenol C60(OH)24 against doxorubicin-induced cardiotoxicity and hepatotoxicity in rats with colorectal cancer // Biomaterials, Feb;30(6):1184-96, 2009.Injac R., Perse M., Cerne M. et al. Protective effects of fullerenol C60(OH)24 against doxorubicin-induced cardiotoxicity and hepatotoxicity in rats with colorectal cancer // Biomaterials, Feb;30(6):1184-96, 2009.Isakovic A., Markovic Z., Todorovic-Markovic B. et al. Distinct cytotoxic mechanisms of pristine versus hydroxylated fullerene // Toxicol. Sci., May;91(1):173-83, 2006.Isakovic A., Markovic Z., Todorovic-Markovic B. et al. Distinct cytotoxic mechanisms of pristine versus hydroxylated fullerene // Toxicol. Sci., May;91(1):173-83, 2006.James A.C., Stahlhofen W., Rudolf G. et al. The respiratory tract deposition model proposed by the ICRR Task Group // Radiation Protection Dosimetry, 38, 159- 165, 1991.James A.C., Stahlhofen W., Rudolf G. et al. The respiratory tract deposition model proposed by the ICRR Task Group // Radiation Protection Dosimetry, 38, 159- 165, 1991.Jensen A.W., Wilson S.R., Schuster D.I. Biological applications of fullerenes // Bioorg. Med. Chem., vol. 4. P. 767-779, 1996.Jensen A.W., Wilson S.R., Schuster D.I. Biological applications of fullerenes // Bioorg. Med. Chem., vol. 4. P. 767-779, 1996.Liu Y., Zhao Y.-L., Chen Y., et al. A water-soluble β-cyclodextrin derivative possessing a fullerene tether as an efficient photodriven DNA-cleavage reagent // Tethrahedron Lett., vol. 46, pp. 2507-2511, 2005.Liu Y., Zhao Y.-L., Chen Y., et al. A water-soluble β-cyclodextrin derivative possessing a fullerene tether as an efficient photodriven DNA-cleavage reagent // Tethrahedron Lett., vol. 46, pp. 2507-2511, 2005.Maxvell G., Aleksic M., Aptula A. et al. Assuring consumer safety without animal testing: a feasibility case study for skin sensitization // ATLA, 36, pp. 557-568, 2008.Maxvell G., Aleksic M., Aptula A. et al. Assuring consumer safety without animal testing: a feasibility case study for skin sensitization // ATLA, 36, pp. 557-568, 2008.Monteiro-Riviere N.A., Nemanich R.J., Inman A.O. et al. Multi-walled carbon nanotube interactions with human epidermal keratinocytes // Toxicol. Lett., 155, 377-384, 2005.Monteiro-Riviere N.A., Nemanich R.J., Inman A.O. et al. Multi-walled carbon nanotube interactions with human epidermal keratinocytes // Toxicol. Lett., 155, 377-384, 2005.Nanoparticale safety: are animal tests fit for the purpose? // Frame News, No.63, p.3, 2009.Nanoparticale safety: are animal tests fit for the purpose? // Frame News, No.63, p.3, 2009.Oberdorster E. Manufactured nanomaterials (fullerenes, C60) induce oxidative stress in the brain of juvenile largemouth bass // Environ. Health Perspect., 112, 1158-1062, 2004.Oberdorster E. Manufactured nanomaterials (fullerenes, C60) induce oxidative stress in the brain of juvenile largemouth bass // Environ. Health Perspect., 112, 1158-1062, 2004.Oberdorster G., Utell M.J. Ultrafine particles in the urban air: To the respiratory tract- and beyond? // Environ. Health Perspect., 110, A440-A441, 2002.Oberdorster G., Utell M.J. Ultrafine particles in the urban air: To the respiratory tract- and beyond? // Environ. Health Perspect., 110, A440-A441, 2002.Radomski A., Jurasz P., Alonso-Escolano D. et al. Nanoparticle-induced platelet aggregation and vascular thrombosis // Br. J. Pharmacol., Nov;146(6):882-93, 2005.Radomski A., Jurasz P., Alonso-Escolano D. et al. Nanoparticle-induced platelet aggregation and vascular thrombosis // Br. J. Pharmacol., Nov;146(6):882-93, 2005.Russell W.M.S., Burch R.L. The Principles of Human Experimental Technique. - London, UK: Methuen. 238 pp., 1959.Russell W.M.S., Burch R.L. The Principles of Human Experimental Technique. - London, UK: Methuen. 238 pp., 1959.Selvi B.R., Jagadeesan D., Suma B.S. et al. Intrinsically fluorescent carbon nanospheres as a nuclear targeting vector: deliveryofmembrane-impermeable molecule to modulate gene expression in vivo // Nano Lett., Oct;8(10):3182-8, 2008.Selvi B.R., Jagadeesan D., Suma B.S. et al. Intrinsically fluorescent carbon nanospheres as a nuclear targeting vector: deliveryofmembrane-impermeable molecule to modulate gene expression in vivo // Nano Lett., Oct;8(10):3182-8, 2008.Semmler M., Seitz J., Erbe F. et al. Long-term clearance kinetics of inhaled ultrafine insoluble iridium particles from rat lung, including transient translocation into secondary organs // Inhal. Toxicol., 16, 453- 459, 2004.Semmler M., Seitz J., Erbe F. et al. Long-term clearance kinetics of inhaled ultrafine insoluble iridium particles from rat lung, including transient translocation into secondary organs // Inhal. Toxicol., 16, 453- 459, 2004.Trajković S., Dobrić S., Jaćević V. et al. Tissue-protective effects of fullerenol C60(OH)24 and amifostine in irradiated rats // Colloids Surf B Biointerfaces, Jul 1;58(1):39-43, 2007.Trajković S., Dobrić S., Jaćević V. et al. Tissue-protective effects of fullerenol C60(OH)24 and amifostine in irradiated rats // Colloids Surf B Biointerfaces, Jul 1;58(1):39-43, 2007.Tykhomyrov A.A., Nedzvetsky V.S., Klochkov V.K., Andrievsky G.V. Nanostructures of hydrated C60 fullerene (C60HyFn) protect rat brain against alcohol impact and attenuate behavioral impairments of alcoholized animals // Toxicology, Apr 18;246(2-3):158-65, 2008.Tykhomyrov A.A., Nedzvetsky V.S., Klochkov V.K., Andrievsky G.V. Nanostructures of hydrated C60 fullerene (C60HyFn) protect rat brain against alcohol impact and attenuate behavioral impairments of alcoholized animals // Toxicology, Apr 18;246(2-3):158-65, 2008.Yamashita K., Iwataki T., Hatta T. et al. Fluorescence microscopic visualization of a DNA-cationic fullerene complex // Nucleic Acid Symp. Ser., No. 44, pp.173- 174, 2000.Yamashita K., Iwataki T., Hatta T. et al. Fluorescence microscopic visualization of a DNA-cationic fullerene complex // Nucleic Acid Symp. Ser., No. 44, pp.173- 174, 2000.Zuang V., Alonso M.A., Botham P.A. et al. Skin Irritation and Corrosion // ATLA 33, Suppl. 1, 35-46, 2005.Zuang V., Alonso M.A., Botham P.A. et al. Skin Irritation and Corrosion // ATLA 33, Suppl. 1, 35-46, 2005.

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