Перспектива применения биогенных квантовых точек наночастиц сульфидов серебра, кадмия и цинка для создания полимерных бионанокомпозитных материалов

The possibility of applying silver, cadmium and zinc sulfide nanoparticles (npAg2S, npCdS and npZnS) obtained using Shewanella oneidensis MR-1 and Bacillus subtilis 168 bacterial cultures for the creation of a new class of polymeric bionanocomposite materials was investigated. Biogenic nanoparticles obtained in aqueous solutions of the corresponding salts in the presence of various types of microorganisms are characterized by the presence of protein molecules on their surface. The molecules composition is determined by the bacterial culture. Proteins stabilize them and allow the nanoparticles to covalently join the active groups of polymeric carriers. Aminated chloromethylated polystyrene microspheres, as well as ion-exchange resins of various types, were used as polymeric matrices. Analysis of interaction with them can be used as a method for studying the properties of biogenic nanoparticles of metal sulfides for subsequent successful selection of a polymeric carrier. The immobilization of biogenic nanoparticles of metal sulfides onto the surface of aminated chloromethylated polystyrene microspheres was found to depend on the level of stability of aqueous nanoparticle suspensions and is determined by the negative charge of biogenic npAg2S, npCdS and npZnS, which suggests covalent binding and the electrostatic interaction of the components in the composition of the polymer bionanocomposite. A comparative analysis of the parameters of nanoparticles depending on the strain used in the biosynthesis was carried out. Analysis of the main physicochemical characteristics of npCdS and npZnS showed that the small size of nanoparticles (npCdS - 5 nm, npZnS - up to 2 nm) and the presence of luminescence peaks at wavelengths less than 400 nm classify them in the blue region of the fluorescence spectrum and identify them as quantum dots. Thus, the possibility of introducing fluorescent quantum dots of nanoparticles of metal sulfides of biogenic origin into various polymeric matrices has been demonstrated, which contributes to the expansion of the horizons for using a new class of nanoparticles to create polymeric bionanocomposites.Исследована возможность применения наночастиц сульфида серебра, кадмия и цинка (npAg2S, npCdS и npZnS), полученных с использованием бактериальных культур Shewanella oneidensis MR-1 и Bacillus subtilis 168, для создания нового класса полимерных бионанокомпозитных материалов. Биогенные наночастицы, полученные в водных растворах соответствующих солей в присутствии различных типов микроорганизмов, характеризуются наличием на их поверхности белковых молекул, состав которых определяется бактериальной культурой. Белки стабилизируют наночастицы и позволяют им ковалентно присоединяться к активным группам полимерных носителей. В качестве полимерных матриц использовали аминированные хлорм,етилирован-ные полистирольные микросферы, а также ионообменные смолы различных типов. Анализ взаилюдействия с ними люжет быть использован в качестве лъетода изучения свойств биогенных наночастиц сульфидов металлов для последующего успешного выбора полимерного носителя. Установлено, что иммобилизация биогенных наночастиц сульфидов металлов на поверхности аминированных хлорметилированных полистирольных микросфер зависит от уровня стабильности водных суспензий наночастиц и определяется отрицательным зарядом биогенных npAg2S, npCdS и npZnS, что предполагает ковалентное связывание и электростатическое взаимодействие компонентов в составе полимерного бионанокомпозита. Проведен сравнительный анализ параметров наночастиц в зависимости от штамма, используемого в биосинтезе. Анализ основных физико-химических характеристик npCdS и npZnS показал, что небольшие размеры наночастиц (npCdS - 5 нм, npZnS - до 2 нм) и наличие люминесцентных пиков на длинах волн менее 400 нм, что относит их к синей области спектра флуоресценции, позволяет классифицировать их как квантовые точки. Таким образом, была продемонстрирована возможность введения флуоресцентных квантовых точек наночастиц сульфидов металлов биогенного происхождения в различные полимерные матрицы, что способствует расширению горизонтов использования нового класса наночастиц для создания полимерных бионанокомпозитов

Prospects of Applying Biogenic Quantum Dots of Silver, Cadmium and Zinc Sulfides Nanoparticles to Create Polymeric Bionanocomposite Materials

The possibility of applying silver, cadmium and zinc sulfide nanoparticles (npAg2S, npCdS and npZnS) obtained using Shewanella oneidensis MR-1 and Bacillus subtilis 168 bacterial cultures for the creation of a new class of polymeric bionanocomposite materials was investigated. Biogenic nanoparticles obtained in aqueous solutions of the corresponding salts in the presence of various types of microorganisms are characterized by the presence of protein molecules on their surface. The molecules composition is determined by the bacterial culture. Proteins stabilize them and allow the nanoparticles to covalently join the active groups of polymeric carriers. Aminated chloromethylated polystyrene microspheres, as well as ion-exchange resins of various types, were used as polymeric matrices. Analysis of interaction with them can be used as a method for studying the properties of biogenic nanoparticles of metal sulfides for subsequent successful selection of a polymeric carrier. The immobilization of biogenic nanoparticles of metal sulfides onto the surface of aminated chloromethylated polystyrene microspheres was found to depend on the level of stability of aqueous nanoparticle suspensions and is determined by the negative charge of biogenic npAg2S, npCdS and npZnS, which suggests covalent binding and the electrostatic interaction of the components in the composition of the polymer bionanocomposite. A comparative analysis of the parameters of nanoparticles depending on the strain used in the biosynthesis was carried out. Analysis of the main physicochemical characteristics of npCdS and npZnS showed that the small size of nanoparticles (npCdS - 5 nm, npZnS - up to 2 nm) and the presence of luminescence peaks at wavelengths less than 400 nm classify them in the blue region of the fluorescence spectrum and identify them as quantum dots. Thus, the possibility of introducing fluorescent quantum dots of nanoparticles of metal sulfides of biogenic origin into various polymeric matrices has been demonstrated, which contributes to the expansion of the horizons for using a new class of nanoparticles to create polymeric bionanocomposites

Biochemical changes in the exocrine portion of the pancreas in rats kept on hypocaloric diet

Захворювання підшлункової залози наразі мають безліч недостатньо вивчених етіологічних чинників, одним з яких є незбалансоване харчування, яке призводить до дісферментозів. Метою дослідження є вивчення впливу гіпокалорійного харчування на морфофункціональний стан екзокринної частини підшлункової залози щурів. Експеримент проводився на 20 щурах, які були розділені на 2 групи по 10 щурів. В першу групу входили щури на гіпокалорійному харчуванні (57,4 калорій на добу). Тварини групи контролю отримали збалансоване харчування (104,5 калорій). При біохімічному дослідженні визначалися рівні ліпази, α-амілази і α1-антитрипсину в сироватці крові. Аналіз зовнішньосекреторної активності підшлункової залози у щурів показав, що у 100% експериментальних тварин основної групи має місце екзокринна панкреатична дисфункція. Виявлено, що показники рівня ліпази і α-амілази підвищено в порівнянні з групою контролю, при цьому показник α1-антитрипсину знижений. Подібні біохімічні зміни в сироватки крові тварин основної групи швидше за все є наслідком тривалої гіпертріпсінеміі, яка обумовлена недостатньою активністю антіпротеіназної системи, а також активним споживанням плазмових інгібіторів протеаз. Гіперферментемія у щурів 1-ї групи обумовлена: стимулюючим нейрогуморальним впливом на ациноцити, наприклад «ваготонією», пошкодженням панкреацитів, наслідком «феномена ухилення ферментів». Гіпокалорійне харчування несприятливо впливає на роботу екзокринної частини підшлункової залози щурів, викликаючи її гіперфункцію, на що вказує підвищення рівня ферментів в крові. Через тривалу гіпертріпсінемію відбувається виснаження антипротеазної системи з подальшою інтоксикацією і пошкодженням активними ферментами підшлункової залози клітин організму. Незбалансоване харчування являє собою фактор ризику розвитку функціональних і органічних патологій підшлункової залози з подальшим залученням інших систем і органів в патологічний процес.Заболевания поджелудочной железы на данный момент имеют множество недостаточно изученных этиологических факторов, одним из которых является несбалансированное питание, приводящее к дисферментозам. Целью исследования является изучение влияния гипокалорийного питания на морфофункциональное состояние экзокринной части поджелудочной железы крыс. Эксперимент проводился на 20 крысах, которые были разделены на 2 группы по 10 крыс. В первую группу входили крысы на гипокалорийном питании (57,4 калорий в сутки). Животные группы контроля получили сбалансированное питание (104,5 калорий). При биохимическом исследовании определялись уровни липазы, α-амилазы и α1-антитрипсина в сыворотке крови. Анализ внешнесекреторной активности поджелудочной железы у крыс показал, что у 100% экспериментальных животных основной группы имеет место экзокринная панкреатическая дисфункции. Выявлено, что показатели уровня липазы и α-амилазы повышены по сравнению с группой контроля, при этом показатель α1-антитрипсина снижен. Подобные биохимические изменения в сыворотки крови животных основной группы скорее всего являются следствием длительной гипертрипсинемии, которая обусловлена недостаточной активностью антипротеиназной системы, а также активным потреблением плазменных ингибиторов протеаз. Гиперферментемия у крыс 1-й группы обусловлена: стимулирующим нейрогуморальным влиянием на ациноциты, например «ваготонией», повреждением панкреацитов, следствием «феномена уклонения ферментов». Гипокалорийное питание неблагоприятно воздействует на работу экзокринной части поджелудочной железы крыс, вызывая ее гиперфункцию, на что указывает повышение уровня ферментов в крови. После длительной гипертрипсинемии происходит истощение антипротеазной системы с последующей интоксикацией и повреждением активными ферментами поджелудочной железы клеток организма. Несбалансированное питание представляет собой фактор риска развития функциональных и органических патологий поджелудочной железы с последующим вовлечением других систем и органов в патологический процесс.Introduction. The urgent problems of the modern world are diseases of the digestive and endocrine system, namely, diseases of the pancreas (P). The number of patients with pancreas pathology is steadily increasing, moreover now there is a tendency towards the growth of pancreatic diseases in children. It has been reliably known that when the correlation of the concentration of nutrients in the blood changes, the risk of pancreatic diseases increases. Scientists suggest that dysfermentoses and other metabolic disorders of the pancreas can develop because of malnutrition. The aim of the study is to elucidate the effect of hypocaloric nutrition on the morphofunctional state of the exocrine portion of the pancreas in rats. Materials and methods. The experiment was carried out on 20 rats, divided into 2 groups of 10 rats in each. The group 1 included rats kept on hypocaloric diet (57.4 calories per day). This group was exposed to modeled alimentary protein deficiency. The animals of the control group (group 2) received a balanced diet (104.5 calories per day). In a biochemical study, a spectrometric method was used to assess the levels of lipase and αamylase in blood serum, and an immunoturbidimetric method for determining the level of α1-antitrypsin. All the obtained digital data were processed by the single-factor analysis of variance. All procedures on animals, as well as the removal of animals from the experiment by decapitation, were performed under anesthesia using thiopental anesthesia in accordance with national generally accepted ethical principles. Results of research. Changes in the caloric content of the ration of animals caused morphological changes in the pancreas in the rats of the main group that probably contributed to functional changes in the disturbance of the secretory activity of the pancreas. Analysis of the exocrine activity of the pancreas in rats has shown that 100% of the animals in the group 1 demonstrate a deviation of the level of enzyme from the normative values that indicates exocrine pancreatic dysfunction. Such biochemical changes in blood serum of the animals of the main group are most likely a consequence of prolonged hypertrypsinemia, which is caused by insufficient activity of the blood plasma antiproteinase system due to protein deficiency in the diet, as well as active consumption of plasma inhibitors. Hyperenzymemia in rats receiving hypocaloric nutrition is probably due to a stimulating neurohumoral effect on the acinocytes, for example "vagotonia," and damage to pancreatic cells or the consequence of the "enzyme evasion phenomenon". Conclusions. Hypocaloric nutrition negatively affects the function of the exocrine part of the pancreas, causing its hyperfunctioning, as indicated by an increase in the level of enzymes. Due to the long-term hypertrypsinemia, the antiprotease system is depleted, causing intoxication and damage cells of the body by the active enzymes of the pancreas. Unbalanced nutrition is a risk factor for the pathology of the pancreas with subsequent involvement of other systems and organs in the pathological process