ВЛИЯНИЕ НАНОЧАСТИЦ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ ПОЛНОЦЕННОСТЬ ТРОМБОЦИТОВ ЧЕЛОВЕКА

DOI: https://doi.org/None

М.С. Макаров, кандидат биологических наук ГБУЗ НИИ скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ, Российская Федерация, 129090, Москва, Б. Сухаревская пл., д. 3 Е-mail: [email protected]

В статье представлены данные о взаимодействии наночастиц разных типов с тромбоцитами человека in vitro и in vivo и его биологические последствия. Описано токсическое воздействие наночастиц на тромбоциты, которое может определяться как собственной природой наночастиц, так и содержащимися в них биологически активными веществами. В условиях in vitro и in vivo многие наночастицы способны вызывать спонтанную активацию тромбоцитов; в частности этим эффектом обладают наночастицы на основе оксида кремния (SiO2), золота, квантовые точки (CdSe и CdTe), углеродные нанотрубки, крупные положительно заряженные полиамидаминовые дендримеры, при этом разные наночастицы запускают разные механизмы активации тромбоцитов. Наноразмерные тромбоцитимитирующие липосомы могут быть использованы в качестве неканонического кофактора активации гемостаза. Наличие положительного электростатического заряда на поверхности наночастицы повышает ее проагрегантное действие, кроме того, активация тромбоцитов в присутствии наночастиц часто связана с увеличением проницаемости их мембран. Наличие покрытия из органических полимеров значительно повышает биосовместимость наночастиц.
Ключевые слова: 
наночастицы, тромбоциты, активация, дегрануляция
Для цитирования: 
Макаров М.С. ВЛИЯНИЕ НАНОЧАСТИЦ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ ПОЛНОЦЕННОСТЬ ТРОМБОЦИТОВ ЧЕЛОВЕКА. Молекулярная медицина, 2017; (6): -
Список литературы: 
  1. Kubik T., Bogunia-Kubik K., Sugisaka M. Nanotechnology on duty in medical applications. Curr. Pharm. Biotechnol. 2005; 6: 17–33.
  2. Bhirde A.A., Patel V., Gavard J., Zhang U., Sousa A.A., Masedunskas A., Leapman R.D., Weigert R., Gutkind J.S., Rusling J.F. Targeted killing of cancer cells in vivo and in vitro with EGF-directed carbon nanotube-based drug delivery. ACS Nano. 2009; 3: 307.
  3. Stevens K.N., Crespo-Biel O., van den Bosch E.E., Dias A.A., Knetsch M.L., Aldenhoff Y.B., van der Veen F.H., Maessen J.G., Stobberingh E.E., Koole L.H. The relationship between the antimicrobial effect of catheter coatings containing silver nanoparticles and the coagulation of contacting blood. Biomaterials. 2009; 30 (22): 3682–90.
  4. Гудков С.В., Брусков В.И., Куликов А.В., Шарапов М.Г., Куликов Д.А., Молочков А.В. Биоантиоксиданты (часть 2). Альманах клинической медицины. 2014; 31: 65–9. [Gudkov S.V., Bruscov V.I., Kulikov A.V., Sharapov M.G., Kulikov D.A., Molochkov A.V. Bioantioxidants (part 2). Almanac of clinical medicine. 2014; 31: 65–9 (in Russian)]
  5. Nagasaki Y. Construction of a densely poly(ethylene glycol)-chain-tethered surface and its performance. Polymer J. 2011; 43: 949–58.
  6. Silva G.A. Introduction to nanotechnology and its applications to medicine. Surg Neurol. 2004; 61: 216–20.
  7. Huang X., Jain P., El-Sayed I.H., El-Sayed M.A. Gold nanoparticles: interesting optical properties and recent applications in cancer diagnostics and therapy. Nanomedicine. 2007; 2: 681–93.
  8. Liao H., Nehl C.L., Hafner J.H. Biomedical applications of plasmon resonant metal nanoparticles. Nanomedicine. 2006; 1: 201–8.
  9. Гмошинский И.В., Смирнова В.В., Хотимченко С.А. Современное состояние проблемы оценки безопасности наноматериалов. Российские нанотехнологии. 2010; 9–10: 6–11. [Gmoshinskiĭ I.V., Smirnova V.V., Khotimchenko S.A. Current view on nanomaterials’ safety valuing. Russian Nanotechnologies. 2010; 9–10: 6–11 (in Russian)]
  10. Mayer A., Vadon M., Rinner B., Novak A., Wintersteiger R., Frohlich E. The role of nanoparticle size in hemocompatibility. Toxicology. 2009; 258: 139–47.
  11. Jin C.Y., Zhu B.S., Wang X.F., Lu Q.H. Cytotoxicity of titanium dioxide nanoparticles in mouse fibroblast cells. Chem. Res. Toxicol. 2008; 21 (9): 1871–7.
  12. Park E.J., Yi J., Chung K.H., Ryu D.Y. Oxidative stress and apoptosis induced by titanium dioxide nanoparticles in cultured BEAS-2B cells. Toxicol. Lett. 2008; 180 (3): 222–9.
  13. Brayner R., Ferrari-Iliou R., Brivois N., Djediat S., Benedetti M.F., Fiévet F. Toxicological impact studies based on Escherichia coli bacteria in ultrafine ZnO nanoparticles colloidal medium. Nano Lett. 2006; 6 (4): 866–70.
  14. Karlsson H.L., Cronholm P., Gustafsson J., Möller L. Copper oxide nanoparticles are highly toxic: a comparison between metal oxide nanoparticles and carbon nanotubes. Chem. Res. Toxicol. 2008; 21 (9): 1726–32.
  15. Šimundić M., Drašler B., Šuštar V., Zupanc J., Štukelj R., Makovec D., Erdogmus D., Hägerstrand H., Drobne D., Kralj-Iglič V. Effect of engineered TiO2 and ZnO nanoparticles on erythrocytes, platelet-rich plasma and giant unilamelar phospholipid vesicles. BMC Vet Res. 2013; 9: 7; 1–13.
  16. Zhu M.T., Feng W.Y., Wang Y. et al. Particokinetics and extrapulmonary translocation of intratracheally instilled ferric oxide nanoparticles in rats and the potential health risk assessment. Toxicol. Sci. 2009; 107 (2): 342–51.
  17. Бабушкин А.В., Чеканов А.В., Баранова О.А., Соловьева Э.Ю., Федин А.И., Левин А.Д., Мудров В.П., Казаринов К.Д., Стамм М.В. Влияние наночастиц золота на систему гемостаза человека. Медицинский алфавит. Современная лаборатория. 2013; 2: 25–8. [Babushkin A.V., Chekanov A.V., Baranova O.A., Solov’eva E.Yu., Fedin A.I. Levin A.D., Mudrov V.P., Kazarinov K.D., Stamm M.V. Nano-gold particles’ influence on human hemostasis system. Medicinskyj Alfavit. Sovremennaya Laboratorya. 2013; 2: 25–8 (in Russian)]
  18. Santos-Martinez M.J., Rahme K., Corbalan J.J., Faulkner C., Holmes J.D., Tajber L., Medina C., Radomski M.W. Pegylation increases platelet biocompatibility of gold nanoparticles. J. Biomed. Nanotechnol. 2014; 10 (6): 1004–15.
  19. Corbalan J.J., Medina C., Jacoby A., Malinski T., Radomski M.W. Amorphous silica nanoparticles aggregate human platelets: potential implications for vascular homeostasis. Int. J. Nanomedicine. 2012; 7: 631–9.
  20. Nemmar A., Yuvaraju P., Beegam S., Yasin J., Dhaheri R.A., Fahim M.A., Ali B.H. In vitro platelet aggregation and oxidative stress caused by amorphous silica nanoparticles. Int. J. Physiol. Pathophysiol. Pharmacol. 2015; 7 (1): 27–33.
  21. Kim D., Finkenstaedt-Quinn S., Hurley K.R., Buchman J.T., Haynes C.L. On-chip evaluation of platelet adhesion and aggregation upon exposure to mesoporous silica nanoparticles. Analyst. 2014; 139 (5): 906–13.
  22. Slowing I.I., Vivero-Escoto J.L., Wu C.W., Lin V.S. Mesoporous silica nanoparticles as controlled release drug delivery and gene transfection carriers. Adv. Drug Deliv. Rev. 2008; 60 (11): 1278–88.
  23. Shrivastava S., Singh S.K., Mukhopadhyay A., Sinha A.S., Mandal R.K., Dash D. Negative regulation of fibrin polymerization and clot formation by nanoparticles of silver. Colloids Surf B Biointerfaces. 2011; 82 (1): 241–6.
  24. Bandyopadhyay D., Baruah H., Gupta B., Sharma S. Silver nano particles prevent platelet adhesion on immobilized fibrinogen. Indian J. Clin. Biochem. 2012; 27 (2): 164–70.
  25. Макаров М.С. Положительные и отрицательные стороны адгезивной активности тромбоцитов человека. Российский медицинский журнал. 2015; 21 (5): 34–40. [Makarov M.S. Positive ans negative effects of human platelet adhesion. Rossijskyj medicinskyj zurnal. 2015; 21 (5): 34–40 (in Russian)]
  26. Васильев Р.Б., Дирин Д.Н. Квантовые точки: синтез, свойства, применение. М.: МГУ, 2007. [Vasil’ev R.B., Dyrin D.N. Quantum dots: synthesis, properties, use. M.: MSU, 2007 (in Russian)]
  27. Dunpall R., Nejo A.A., Pullabhotla V.S., Opoku A.R., Revaprasadu N., Shonhai A. An in vitro assessment of the interaction of cadmium selenide quantum dots with DNA, iron, and blood platelets. IUBMB Life. 2012; 64 (12): 995–1002.
  28. Zhang Y., Chen W., Zhang J. et al. In vitro and in vivo toxicity of CdTe nanoparticles. J. Nanoscience Nanotechnol. 2007; 7 (2): 497–503.
  29. Евсеев А.К., Пинчук А.В., Андреев В.Н., Гольдин М.М. Анализ зависимостей потенциала платинового электрода при разомкнутой цепи от времени в сыворотке крови. Физикохимия поверхности и защита материалов. 2014; 50 (4): 445–8. [Evseev A.K., Pynchuk A.V., Andreev V.N., Gol’din M.M. Time-dependent analysis of time-platinum electrode potential with disconnected chain in human serum. Physikochimia poverchnosty i zaschita materialov. 2014; 50 (4): 445–8 (in Russian)]
  30. Radomski A., Jurasz P., Alonso-Escolano D., Drews M, Morandi M, Malinski T, Radomski MW. et al. Nanoparticle-induced platelet aggregation and vascular thrombosis. Br. J. Pharmacol. 2005; 146 (6): 882–93.
  31. Semberova J., De Paoli Lacerda S.H., Simakova O., Holada K., Gelderman M.P., Simak J. Carbon nanotubes activate blood platelets by inducing extracellular Ca2+ influx sensitive to calcium entry inhibitors. Nano Lett. 2009; 9: 3312–7.
  32. Ding L.H., Stilwell J, Zhang H.J. et al. Molecular characterization of the cytotoxic mechanism of multiwall carbon nanotubes and nanoonions on human skin fibroblast. Nano Lett. 2005; 5 (12): 2448–64.
  33. Davoren M., Herzog E, Casey A. et al. In vitro toxicity evaluation of single walled carbon nanotubes on human A549 lung cells. Toxicol. In Vitro. 2007; 21 (3): 438–48.
  34. Peters A., Dockery D.W., Muller J.E., Mittleman M.A. Increased particulate air pollution and the triggering of myocardial infarction. Circulation. 2001; 103: 2810–15.
  35. Mazzatenta A., Giugliano M., Campidelli S., Gambazzi L., Businaro L., Markram H., Prato M., and Ballerini L. Interfacing Neurons with Carbon Nanotubes: Electrical Signal Transfer and Synaptic Stimulation in Cultured Brain Circuits. The Journal of Neuroscience. 2007; 27 (26): 6931–6.
  36. Ramtoola Z., Lyons P., Keohane K., Kerrigan S.W., Kirby B.P., Kelly J.G. Investigation of the interaction of biodegradable micro- and nanoparticulate drug delivery systems with platelets. J. Pharm. Pharmacol. 2011; 63 (1): 26–32.
  37. Gowda R., Jones N.R., Banerjee S., Robertson G.P. Use of Nanotechnology to Develop Multi-Drug Inhibitors For Cancer Therapy. J. Nanomed Nanotechnol. 2013; 4 (6): 184.
  38. Shimizu M., Yoshitomi T., Nagasaki Y. The behavior of ROS-scavenging nanoparticles in blood. J. Clin. Biochem. Nutr. 2014; 54 (3): 166–73.
  39. Smyth E., Solomon A., Vydyanath A., Luther P.K., Pitchford S., Tetley T.D., Emerson M. Induction and enhancement of platelet aggregation in vitro and in vivo by model polystyrene nanoparticles. Nanotoxicology. 2015; 9 (3): 356–64.
  40. Dobrovolskaia M.A., Patri A.K., Simak J., Hall J.B., Semberova J., De Paoli Lacerda S.H., McNeil S.E. Nanoparticle size and surface charge determine effects of PAMAM dendrimers on human platelets in vitro. Mol. Pharm. 2012; 9 (3): 382–93.
  41. Макаров М.С. Неканонические способы активации тромбоцитов человека. Медицинский алфавит. Современная лаборатория. 2015; 3 (11): 30–6. [Makarov M.S. Non-canonic ways of human platelets’ activation. Medicinskyj Alfavit. Sovremennaya Laboratorya. 2015; 3 (11): 30–6 (in Russian)]
  42. Pinto L.M., Pereira R., de Paula E., de Nucci G., Santana M.H., Donato J.L. Influence of liposomal local anesthetics on platelet aggregation in vitro. J. Liposome Res. 2004; 14 (1–2): 51–9.
  43. Kuznetsova N.R., Sevrin C., Lespineux D., Bovin N.V., Vodovozova E.L., Mészáros T., Szebeni J., Grandfils C. Hemocompatibility of liposomes loaded with lipophilic prodrugs of methotrexate and melphalan in the lipid bilayer. J. Control Release. 2012; 160 (2): 394–400.
  44. Суслина З.А., Прохоров Д.И., Шилова А.Г., Каплун А.П., Ионова В.Г., Сейфулла Р.Д. Влияние ацетилсалициловой кислоты в комплексе с липидными наноструктурами различного состава на агрегацию тромбоцитов человека. Экспериментальная и клиническая фармакология. 2011; 5: 31–4. [Suslina Z.A., Prokhorov D.I., Shilova A.G., Kaplun A.P., Ionova V.G., Seĭfulla R.D. Effect of acetylsalicylic acid in complex with lipid nanostructures of various compositions on human platelet aggregation. Eksp Klin Farmakol. 2011; 74 (5): 31–4 (in Russian)]
  45. Ravikumar M., Modery C.L., Wong T.L., Dzuricky M., Sen Gupta A. Mimicking adhesive functionalities of blood platelets using ligand-decorated liposomes. Bioconjug Chem. 2012; 23 (6): 1266–75.
  46. Srinivasan R., Marchant R.E., Gupta A.S. In vitro and in vivo platelet targeting by cyclic RGD-modified liposomes. J Biomed Mater Res A. 2010; 93 (3): 1004–15.
  47. Okamura Y., Takeoka S., Eto K., Maekawa I., Fujie T., Maruyama H., Ikeda Y., Handa M. Development of fibrinogen gamma-chain peptide-coated, adenosine diphosphate-encapsulated liposomes as a synthetic platelet substitute. J. Thromb. Haemost. 2009; 7 (3): 470–7.
  48. Hernández M.R., Urbán P., Casals E., Estelrich J., Escolar G., Galán A.M. Liposomes bearing fibrinogen could potentially interfere with platelet interaction and procoagulant activity. Int J. Nanomedicine. 2012; 7: 2339–47.
  49. Suzuki H., Okamura Y., Ikeda Y., Takeoka S., Handa M. Ultrastructural analysis of thrombin-induced interaction between human platelets and liposomes carrying fibrinogen γ-chain dodecapeptide as a synthetic platelet substitute. Thromb Res. 2011; 128 (6): 552–9.