В эксперименте использованы наночастицы ферригидрита, синтезированные химическим и биологическим способом. После перорального введения данных частиц были отмечены изменения некоторых показателей крови в группе, получавшей биогенные наночастицы, по сравнения с контролем.

Ключевые слова: наночастицы; ферригидрит; Klebsiella oxytoca; показатели крови

1. Введение. Наночастицы (НЧ) железа имеют большую привлекательность в биомедицинских приложениях, так как данные частицы обладают как магнитными, так и полупроводниковыми свойствами [1]. Магнитные НЧ являются отличным выбором например в качестве модуля доставки лекарств [2]. Но, медицинское применение НЧ требует всестороннего изучения, поэтому целью данной работы является анализ гематологических показателей мышей при пероральном введении биогенных и синтетических НЧ ферригидрита.

2. Материалы и методы. Биогенные наночастицы ферригидрита получали из культуры бактерий Klebsiella oxytoca, выращенных на питательных средах, содержащих Fe2+ оксалат и Fe3+ цитрат. Выделение ферригидрита из осадка и получения золя проводилось по стандартной методике, описанной ранее [3]. В результате получали золь наночастиц, который сушили при комнатной температуре. Образцы синтетического ферригидрита были получены гидролизом нитрата железа (III).

Объекты исследования – мыши, самцы. Всего в эксперименте участвовало 65 особей, разделенных на 3 группы: Контрольная группа: 15 особей, 16 гр корма в сутки на голову; 1 опытная группа: 25 особей, 16 гр корма + 0,049 г золя синтетических наночастиц на голову; 2 опытная группа: 25 особей, 16 гр корма + 0,034 г золя биогенных наночастиц на голову. Эксперимент проводили в динамике в течении 36 дней. Контрольными точками были выбраны 1й день, 21й день и 36й день. В первый день эксперимента 5 особей были усыплены для получения контрольных гематологических показателей. На 22й и 37й дни были усыплены 25 мышей (5 особей из контрольной группы, по 10 особей из каждой опытной группы). Анализ цельной крови с антикоагулянтом производили наанализаторе «Heska Element HT5». Статистическую обработку проводили с помощью программы STATISTICA 10 Trial.

3. Результаты исследования.

После обработки результатов на 36 день в группе биогенных НЧ количество гемоглобина было на 4,8% (р = 0,001) выше группы синтетических НЧ, увеличилось количество лейкоцитов у 1 (122%, р = 0,034) и 2 (162% , р = 0,023) групп относительно контрольных измерений 1 дня, отмечалось увеличение количества эритроцитов на 8,75% (р = 0,008) у 2 группы относительно показателей на 21 день.

Наблюдалось незначительное снижение средней концентрации гемоглобина 1 (1,4% р = 0,009) и 2 (0,4% р = 0,009) опытных групп относительно контроля на 21 день и увеличение этого показателя на 3,3% ( р = 0,004) у 2 группы относительно 1 на 36 день. Так же у группы 1 снижается среднее количество тромбоцитов на 29,9% (р = 0,01) к концу эксперимента относительно 21 дня.

У 2 группы на 36 день на 6,3%(р = 0,02) увеличился гематокрит относительно 21 дня и среднее содержание гемоглобина в эритроците на 4,6% (р= 0,031) относительно 1 дня. У 1 группы к концу эксперимента, относительно 21 дня, на 28,5% (р = 0,01) снизилась средняя плотность тромбоцитов. На 21 день эксперимента средний показатель различия эритроцитов по объему увеличился на 6,4% (р = 0,04) у 2 группы относительно 1. Средний объем тромбоцита в крови 2 группы на 21 день был на 9% (р = 0,005) ниже группы контроля.

4. Обсуждение. Полученные данные могут говорить о значительном влиянии наночастиц биогенного происхождения на кровь исследуемых животных, так как внутри данной опытной группы при обработке результатов отмечалось наибольшее количество достоверных различий в течении эксперимента. Разной степени увеличение показателей 2 группы, таких как MCHC, MCV, RBC, HCT, а так же повышение уровня гемоглобина на 36 день и показателя RDW на 21 день у 2 группы относительно 1, может говорить о увеличении активности эритропоэза. Влияние наночастиц синтетического на тромбоциты крови (снижение их количества, средней плотности и увеличение объема) требует дальнейшего изучения. Разница влияния различных наночастиц на гематологические показатели мышей при пероральном ведении в сухом виде с кормом может быть объяснена различной степенью биодоступности. Можно предположить, что наночастицы ферригидрита биогенного происхождения лучше усваиваются в процессе пищеварения.

5. Заключение. Наименьшее влияние на гематологические показатели мышей оказывают наночастицы ферригидрита синтетического происхождения. Можно предположить, что при добавлении в прикорм наночастиц ферригидрита синтетического происхождения происходит замедление роста объема эритроцитов и тромбоцитов крови. Наночастицы биогенного происхождения при пероральном введении могут вызвать значительное увеличение уровня гемоглобина.

Список литературы

1. Anik, MI, Hossain, MK, Hossain, I, Mahfuz, AMUB, Rahman, MT, Ahmed, I. Recent progress of magnetic nanoparticles in biomedical applications: A review. Nano Select. 2021; 2: 1146– 1186.

2. Z. M. Avval, L. Malekpour, F. Raeisi, A. Babapoor, S. M. Mousavi, S. A. Hashemi, M. Salari, Drug Metab. Rev. 2020, 52, 157.

3. Stolyar, S.V.; Ladygina, V.P.; Boldyreva, A.V.; Kolenchukova, O.A.; Vorotynov, A.M.; Bairmani, M.S.; Yaroslavtsev, R.N.; Iskhakov, R.S. Synthesis, Properties, and in vivo Testing of Biogenic Ferrihydrite Nanoparticles

Ferrihydrite nanoparticles synthesized by chemical and biological methods were used in the experiment. After oral administration of these particles, changes in some blood parameters were noted in the group receiving biogenic nanoparticles, compared with the control. Keywords: nanoparticles; ferrihydrite; Klebsiella oxytocin; blood parameters 1. Introduction. Iron nanoparticles (NPS) have great appeal in biomedical applications, since these particles have both magnetic and semiconductor properties [1]. Magnetic woofers are an excellent choice, for example, as a drug delivery module [2]. However, the medical use of NPS requires a comprehensive study, so the purpose of this work is to analyze the hematological parameters of mice with oral administration of biogenic and synthetic NPS ferrihydrite.

2. Materials and methods. Biogenic ferrihydrite nanoparticles were obtained from a culture of Klebsiella oxytoca bacteria grown on nutrient media containing Fe2+ oxalate and Fe3+ citrate. Ferrihydrite was isolated from the sediment and sol was obtained according to the standard procedure described earlier [3]. As a result, nanoparticle sol was obtained, which was dried at room temperature. Synthetic ferrihydrite samples were obtained by hydrolysis of iron (III) nitrate. The objects of the study are mice, males. In total, 65 individuals participated in the experiment, divided into 3 groups: Control group: 15 individuals, 16 grams of feed per day per head; 1 experimental group: 25 individuals, 16 grams of feed + 0.049 g of synthetic nanoparticle sol per head; 2 experimental group: 25 individuals, 16 grams of feed + 0.034 g of biogenic sol nanoparticles per head. The experiment was carried out in dynamics for 36 days. The 1st day, 21st day and 36th day were selected as control points. On the first day of the experiment, 5 individuals were euthanized to obtain control hematological parameters. On the 22nd and 37th days, 25 mice were euthanized (5 individuals from the control group, 10 individuals from each experimental group). Whole blood analysis with anticoagulant was performed on the "Heska Element HT5" analyzer. Statistical processing was carried out using the program Trial version of STATISTICA 10.

3. The results of the study. After processing the results on day 36 in the group of biogenic NPS, the amount of hemoglobin was 4.8% (p = 0.001) higher than the group of synthetic NPS, the number of leukocytes increased in 1 (122%, p = 0.034) and 2 (162%, p = 0.023) groups relative to the control measurements of 1 day, there was an increase in the number of erythrocytes by 8.75% (p = 0.008) in 2 groups relative to the indicators for 21 days. There was a slight decrease in the average hemoglobin concentration of 1 (1.4% p = 0.009) and 2 (0.4% p = 0.009) of the experimental groups relative to the control on day 21 and an increase in this indicator by 3.3% (p = 0.004) in group 2 relative to 1 on day 36. Also, in group 1, the average number of platelets decreases by 29.9% (p = 0.01) by the end of the experiment relative to 21 days. In group 2, on day 36, the hematocrit increased by 6.3% (p = 0.02) relative to 21 days and the average hemoglobin content in the erythrocyte increased by 4.6% (p= 0.031) relative to 1 day. In group 1, by the end of the experiment, relative to 21 days, the average platelet density decreased by 28.5% (p = 0.01). On the 21st day of the experiment, the average difference in red blood cells by volume increased by 6.4% (p = 0.04) in group 2 relative to group 1. The average platelet volume in the blood of group 2 on day 21 was 9% (p = 0.005) lower than the control group.

4. Discussion. The obtained data may indicate a significant effect of biogenic nanoparticles on the blood of the studied animals, since within this experimental group, when processing the results, the greatest number of significant differences were noted during the experiment. To varying degrees, an increase in group 2 indicators, such as MSNS, MCV, RBC, hematocrit, as well as an increase in hemoglobin levels on day 36 and CDV on day 21 in group 2 relative to 1, may indicate an increase in erythropoiesis activity. The effect of synthetic nanoparticles on blood platelets (decrease in their number, average density and increase in volume) requires further study. The difference in the effect of different nanoparticles on the hematological parameters of mice when administered orally in dry form with food can be explained by different degrees of bioavailability. It can be assumed that biogenic ferrihydrite nanoparticles are better absorbed during digestion. 5. Conclusion. Nanoparticles of ferrihydrite of synthetic origin have the least effect on the hematological parameters of mice. It can be assumed that when nanoparticles of ferrihydrite of synthetic origin are added to the bait, the growth of the volume of red blood cells and blood platelets slows down. Biogenic nanoparticles, when administered orally, can cause a significant increase in hemoglobin levels.

List of literature 1. Anik, M.I., Hossein, M.K., Hossein, I., Mahfouz, AMOUB, Rahman, M.T., Ahmed, I. Recent progress of magnetic nanoparticles in biomedical applications: a review. Nano Select. 2021; 2: 1146– 1186. 2. Z. M. Avval, L. Malekpour, F. Raisi, A. Babapur, S. M. Mousavi, S. A. Hashemi, M. Salari, Metabolic drug. 2020, 52, 157.3. Stolyar S.V.; Ladygina V.P.; Boldyreva A.V.; Kolenchukova O.A.; Vorotynov A.M.; Bairmani M.S.; Yaroslavtsev R.N.; Iskhakov R.S. Synthesis, properties and in vivo testing of biogenic ferrihydrite nanoparticles