РусскийEnglishУкраїнська
  • Главная
  • Полезные ссылки
  • О журнале
  • Авторам
  • Редакционная коллегия

  • Статья
    Цехмистренко О.С, Цехмистренко С.И, Битюцкий В.С, Мельниченко А.Н, Олешко А.А.

    БИОМИМЕТИЧЕСКАЯ И АНТИОКСИДАНТНАЯ АКТИВНОСТЬ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ДИОКСИДА ЦЕРИЯ


    Об авторе: Цехмистренко О.С, Цехмистренко С.И, Битюцкий В.С, Мельниченко А.Н, Олешко А.А.
    Рубрика ОБЗОРЫ ЛИТЕРАТУРЫ
    Тип статьи Обзорная статья
    Аннотация Проведенный анализ научной литературы свидетельствует о широком применении в биологии и медицине наносоединений диоксида церия, которые проявляют биомиметическую и антиоксидантную активность. Высокая степень биосовместимости, низкая токсичность и каталитическая активность нанодисперсного диоксида церия позволяет рассматривать его как перспективный нанобиоматериал для биомедицинского применения. Характеризуется роль нанокристаллического диоксида церия в защите клеток от оксидативного стресса. Кислородная нестехиометрия и связанная с ней возможность участия в окислительно-восстановительных процессах в живой клетке, а также способность к ауторегенерации обеспечивает высокую эффективность применения нанодисперсного диоксида церия. Показано, что наноцерий может действовать как миметик супероксиддисмутазы, каталазы, некоторых оксидаз, оксидоредуктаз и фосфатазы, а также способен участвовать в инактивации активных форм азота.
    Ключевые слова наночастицы, диоксид церия, миметики, оксидативный стресс, супероксиддисмутаза
    Список цитируемой литературы
    • Kozik VV, Shcherbakov AB, Ivanova OS, Spivak NIa, Ivanov VK. Sintez i biomeditcinskie primeneniia nanodispersnogo dioksida tceriia. Tomsk: Izdatelskii Dom Tomskogo gos. universiteta; 2016. 476 s.
    • Tcekhmistrenko OS, Tcekhmistrenko SI. Ontogeneticheskie osobennosti funktcionirovaniia antioksidantnoi sistemy perepelov. Aktualnye problemy intensivnogo razvitiia zhivotnovodstva. Gorki. 2016; 19(2):335-9.
    • Chekman IS, Horchakova NO, Simonov PV. Biolohichno aktyvni rechovyny yak nanostruktury: biokhimichnyi aspekt. Klinichna farmatsiia. 2017; 21(2):15-22.
    • Shadura YuM, Bitiutskyi VS, Spivak MIa, Melnychenko OM, Shcherbakov OB, Demchenko OA, ta in. Doklinichni doslidzhennia hostroi toksychnosti nanokrystalichnoho dioksydu tseriiu. Visnyk ZhNAEU. Ser.: Veterynariia. 2015; 2(50):358-63.
    • Batinić-Haberle I. Rebouças JS, Spasojević I. Superoxide Dismutase Mimics: Chemistry, Pharmacology, and Therapeutic Potential. Antioxid Redox Signal. 2010; 13(6):877-918.
    • Bityutskyy VS, Tsekhmistrenko ОS, Tsekhmistrenko SI, Spyvack MY, ShaduraUM. Perspectives of cerium nanoparticles use in agriculture. The Animal Biology. 2017; 19(3):9-17.
    • Casals E, Gusta MF, Piella J, Casals G, Jiménez W, Puntes V. Intrinsic and Extrinsic Properties Affecting Innate Immune Responses to Nanoparticles: The Case of Cerium Oxide. Frontiers in Immunology. 2017; 8(970).
    • Celardo I. De Nicola M, Mandoli C, Pedersen J Z, Traversa E, Ghibelli L. Pharmacological potential of cerium oxide nanoparticles. Nanoscale. 2011; 3:1411-20.
    • Charbgoo F, Ramezani M, Darroudi M. Bio-sensing applications of cerium oxide nanoparticles: Advantages and disadvantages. Biosensors and Bioelectronics.2017; (15):33-43.
    • Dalapati R, Sakthivel B, Ghosalya MK, Dhakshinamoorthy A, Biswas S. A cerium-based metal-organic framework having inherent oxidase-like activity applicable for colorimetric sensing of biothiols and aerobic oxidation of thiols. CrystEngComm. 2017; 19(39):5915-25.
    • Das S, Dowding JM, Klump KE, McGinnis JF, Self W, Seal S. Cerium oxide nanoparticles: applications and prospects in nanomedicine. Nanomedicine (Lond). – 2013; 8(9):1483-508.
    • Dowding J.M, Seal S, Self WT. Cerium oxide nanoparticles accelerate the decay of peroxynitrite (ONOO−). Drug Delivery and Translational Research. 2013; 3(4):375-9.
    • Dowding J.M, Dosani T, Kumar A, Seal S, Self WT. Cerium oxide nanoparticles scavenge nitric oxide radical (˙NO). Chem. Commun. 2012; (48):4896-8.
    • Ferraro D, Tredici IG, Ghigna P, Castillio-Michel H, Falqui A, Di Benedetto C, et al. Dependence of the Ce(III)/Ce(IV) ratio on intracellular localization in ceria nanoparticles internalized by human cells. Nanoscale. 2017; 9(4):1527-38.
    • Gil D, Rodriguez J, Ward B, Vertegel A, Ivanov V, Reukov V. Antioxidant Activity of SOD and Catalase Conjugated with Nanocrystalline Ceria. Bioengineering. 2017; 4(1):18.
    • Grulke E, Reed K, Beck M, Huang X, Cormack A, Seal S. Nanoceria: factors affecting its pro- and antioxidant properties. Environmental Science: Nano. 2014; 1(5):429-44.
    • Jian He, Zhou L, Liu J, Yang L, Zou L, Xiang J, et al. Modulation of surface structure and catalytic properties of cerium oxide nanoparticles by thermal and microwave synthesis techniques. Applied Surface Science. 2017; 402:469-77.
    • Jiao X, Song H, Zhao H, Bai W, Zhang L, Lv Y. Well-redispersed ceria nanoparticles: Promising peroxidase mimetics for H2O2 and glucose detection. Anal. Methods. 2012; 4:3261-7.
    • Kwon H.J, Cha MY, Kim D, Kim DK, Soh M, Shin K, et al. Mitochondria-targeting ceria nanoparticles as antioxidants for Alzheimer’s disease. ACS Nano. 2016; 10:2860-70.
    • Lee SS, Song W, Cho M, Puppala HL, Nguyen P, Zhu H, et al. Antioxidant Properties of Cerium Oxide Nanocrystals as a Function of Nanocrystal Diameter and Surface Coating. ACS Nano. 2013; 7(11):9693–703.
    • Lushchak V.I. Free radicals, reactive oxygen species, oxidative stresses and their classifications. The Ukrainian Biochemical Journal. 2015; 87(6):11-8.
    • McCormack RN, Mendez P, Barkam S, Neal CJ, Das S, Seal S. Inhibition of nanoceria’s catalytic activity due to Ce3+ site-specific interaction with phosphate ions. The Journal of Physical Chemistry C. 2014; 118(33):18992-9006.
    • Naganuma T. Shape design of cerium oxide nanoparticles for enhancement of enzyme mimetic activity in therapeutic applications. Nano Research. 2017; 10(1):199-217.
    • Nelson BC, Johnson ME, Walker ML, Riley KR, Sims CM. Antioxidant cerium oxide nanoparticles in biology and medicine. Antioxidants. 2016; (5):15.
    • Pezzini I, Marino A, Del Turco S, Nesti C, Doccini S, Cappello V, et al. Cerium oxide nanoparticles: the regenerative redox machine in bioenergetic imbalance. Nanomedicine (Lond). 2017; 12(4):403-16.
    • Pirmohamed T, Dowding JM, Singh S, Wasserman B, Heckert E, Karakoti AS, et al. Nanoceria exhibit redox state-dependent catalase mimetic activity. Chemical Communications (Cambridge, England). 2010; 46(16):2736-8.
    • Pruchniak M.P, Araźna M, Demkow U. Biochemistry of Oxidative Stress. Adv Exp Med Biol. 2016; 878):9-19.
    • Roll N, Tsehmistrenko S. Processes of peroxidation of lipids and proteins in organs of rabbits considering the age-old aspect. Вісник Львівського університету. Сер. Біологічна. 2016; 73:191-6.
    • Singh S. Cerium oxide based nanozymes: Redox phenomenon at biointerfaces Biointerphases. 2016; 11(4):04B202(12).
    • Sun L, Ding Y, Jiang Y, Liu Q. Montmorillonite-loaded ceria nanocomposites with superior peroxidase-like activity for rapid colorimetric detection of H2O2. Sensors and Actuators B: Chemical. 2017; 239:848-56.
    • Tsai YY, Oca-Cossio J, Agering K, Simpson NE, Atkinson MA, Wasserfall CH, et al. Novel synthesis of cerium oxide nanoparticles for free radical scavenging. Nanomedicine (Lond). 2007; 2(3):325-32.
    • Walkey C, Das S, Seal S, Erlichman J, Heckman K, Ghibelli L, et al. Catalytic Properties and Biomedical Applications of Cerium Oxide Nanoparticles. Environmental science Nano. 2015; 2(1):33-53.
    • Wang G, Zhang J, He X, Zhang Z, Zhao Y. Ceria Nanoparticles as Enzyme Mimetics. Chinese Journal of Chemistry. 2017; 35(6):791-800(10).
    • Wei H, Wang E. Nanomaterials with enzyme-like characteristics (nanozymes): next-generation artificial enzymes. Chem Soc Rev. 2013; 42(14):6060–93.
    • Xue Y, Luan Q, Yang D, Yao X, Zhou K. Direct Evidence for Hydroxyl Radical Scavenging Activity of Cerium Oxide Nanoparticles. J. Phys. Chem. 2011; 115(11):4433-8.
    • Zhang J, Naka T, Ohara S, Kaneko K, Trevethan T, Shluger A, et al. Surface ligand assisted valence change in ceria nanocrystals. Phys. Rev. B. 2011; 84:045411.
    • Zhang Z, Zhang X, Liu B, Liu J. Molecular Imprinting on Inorganic Nanozymes for Hundred-fold Enzyme Specificity. Journal of the American Chemical Society. 2017; 139(15):5412-9.
    • Zhu A, Sun K, Petty H. Titanium doping reduces superoxide dismutase activity, but not oxidase activity, of catalytic CeO2 nanoparticles. Inorg Chem. Commun. 2012; 15:235-7.
    Публикация статьи «Мир Медицины и Биологии» №1(63), 2018 год, 196-201 страницы, код УДК 577.1:620.3:546.655.3/4
    DOI 10.267254/2079-8334-2018-1-63-196-201