350 rub
Journal №6 for 2011 г.
Article in number:
Biological Activity of Ions, Nano- and Micro-Sized Cu and Fe Particles Determined with a Bioluminescence Inhibition Assay
Keywords: copper iron nanoparticles bioluminescence E. coli
Authors:
D.G. Deryabin, E.S. Aleshina, T.D. Deryabina, L.V. Efremova
Abstract:
Luminescence intensity of the Escherichia coli recombinant strain with cloned luxCDABE-genes of Photobacterium leiognathi in influence of equimolar concentrations ions, nano- and micro-sized Cu and Fe particles has been investigated. It is established the EC50 toxic effect decreased among ions → nanoparticles → microparticles, where the copper demonstrated superior activity compared to the iron. Cu2 + formed the expressed toxic effect by 60th minute of contact and slightly increased it to ЕС50=0,058±0,0003 mM at the further increase in duration of influence. Nano- and micro-sized Cu particles had essentially lower speed and expressiveness of toxic effects which were significant only from 120th minute of contact, and by 180th minute more than in 30-fold (ЕС50 = 1,5±0,0075 mM) and 1500-fold (ЕС50 = 75±3,5 mM) less to activity of ions. Among the iron probes only Fe2 + inhibited a bacterial bioluminescence already on early terms of influence and insignificantly changed further activity to ЕС50=0,06±0,0003 mM. Nano- and micro-sized Fe particles at testing by a bioluminescent method had no toxicity in concentration 100 mM and less. This results are discussed in a context of nanocopper and nanoiron as the novel pharmacological substances.
Pages: 31-37
References
  1. Кобаяси Н. Введение в нанотехнологию. М.: Бином. Лаборатория знаний. 2007. 134 с.
  2. Коваленко Л.В., Фолманис Г.Э. Биологически активные нанопорошки железа. М.: Наука. 2006. 124 с.
  3. Cioffi N., Torsi L., Ditaranto N., et al. Copper nanoparticle/polymer composites with antifungal and bacteriostatic properties // Chem. Mater. 2005. V. 17. № 21. P. 5255-5262.
  4. Chen Z., Meng H., Xing G., et al. Acute toxicological effects of copper nanoparticles in vivo // Toxicol. Letters. 2006. V. 163. № 2. P.109-120.
  5. Gottschalk F., Sonderer T., Scholz R.W., Nowack B. Modeled environmental concentrations of engineered nanomaterials (TiO2, ZnO, Ag, CNT, Fullerenes) for different regions // Environ. Sci. Technol. 2009. V. 43. № 24. P. 9216-9222.
  6. Дерябин Д.Г. Бактериальная биолюминесценция: фундаментальные и прикладные аспекты. М.: Наука. 2009. 246 с.
  7. Mortimer M., Kasemets K., Heinlaan M., et al. High throughput kinetic Vibrio fischeri bioluminescence inhibition assay for study of toxic effects of nanoparticles // Toxicol. in Vitro. 2008. V. 22. № 5. P.1412 - 1417.
  8. Heinlaan M., Ivask A., Blinova I., et al. Toxicity of nanosized and bulk ZnO, CuO and TiO2 to bacteria Vibrio fischeri and crustaceans Daphnia magna and Thamnocephalus platyurus // Chemosphere. 2008. V. 71. № 7. P. 1308-1316.
  9. МУ 1.2.2634-10  «Микробиологическая и молекулярно-генетическая оценка воздействия наноматериалов на представителей микробиоценоза». М.: Федеральный Центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора. 2010.
  10. Ген М.Я., Миллер А.В. Авторское свидетельство СССР № 814432. Бюллетень изобретений. 1981. № 11. С. 25.
  11. Арсентьева И.П., Зотова Е.С., Фолманис Г.Э. и др. Аттестация наночастиц металлов, используемых в качестве биологически активных препаратов // Нанотехника. 2007. №10. С. 72-77.
  12. Арсентьева И.П., Байтукалов Т.А., Глущенко Н.Н., Зотова Е.С., Сидорова Е.П., Богословская О.А., Дзидзигури Э.Л. Аттестация и применение в медицине наночастиц меди и магния // Материаловедение. 2007. № 4. С. 54-57.
  13. Арсентьева И.П., Зотова Е.С., Фолманис Г.Э. и др. Аттестация и применение наночастиц металлов в качестве биологически активных препаратов // Нанотехника. Спец. Выпуск. Нанотехнологии-медицине. 2007. №2 (10). С. 72-77.
  14. Данилов В.С., Зарубина А.П., Ерошников Г.Е. и др. Сенсорные биолюминесцентные системы на основе lux-оперонов разных видов люминесцентных бактерий // Вестник Московского ун-та. Сер.16. Биология. 2002. № 3. С. 20-24.
  15. Deryabin D., Aleshina E. Development of the novel luminescent screening assay for nanocarbon biotoxicity detection // Luminescence. 2010. V. 25. № 2. Р. 122.
  16. Дерябин Д.Г., Каримов И.Ф. Особенности реагирования природного и рекомбинантного люминесцирующих микроорганизмов в присутствии ионов Fe2+ // Прикл. биохим. и микробиол. 2010. Т. 46. № 1. С. 35-40.
  17. Бабушкина И.В., Бородулин В.Б., Коршунов Г.В., Пучиньян Д.М. Изучение антибактериального действия наночастиц меди и железа на клинические штаммы Staphylococcus aureus // Саратовский научно-медицинский журнал. 2010. Т. 6. № 1. С. 11-14.
  18. Глущенко Н.Н., Богословская О.А., Ольховская И.П. Сравнительная токсичность солей и наночастиц металлов и особенность их биологического действия // Нанотехнология - технология XXI века: Тез. докл. М. 2006. С. 93-95.
  19. Глущенко Н.Н., Володина Л.А. Снижение бактериальной резистентности к антибиотикам за счет их синергизма с медью // Биотехнология: состояние и проспективы развития: Материалы II Московского международного конгресса: Тез. докл. Ч. 1. М. 2003. С. 88.