«В PR-кампанию и рекламу продукции наноиндустрии вкладываются огромные средства»

Как серебро накапливается в мозге, почему потенциальную угрозу наночастиц увидели только недавно и зачем необходимо занижать самооценку, для проекта «Я в науке» рассказала кандидат физико-математических наук, и. о. начальника лаборатории безопасности нанотехнологий и наноматериалов НИЦ «Курчатовский институт», доцент ИНБИКСТ МФТИ Анна Анциферова.

— Почему продукция наноиндустрии может оказаться вредной для человека? В чем заключается основная опасность?

— Основная опасность заключается в том, что физические, химические и биологические свойства продукции наноиндустрии отличаются от материалов такой же химической природы, но в другой форме (например, макроскопических объектов). Дело в том, что наночастицы имеют большее количество атомов на поверхности в сравнении с (внутренним — прим. Indicator.Ru) объемом и поэтому более химически активны, чем макроскопические объекты. Второй причиной их высокой биологической активности является высокая проникающая способность, обусловленная наноразмерами. Белки в нативном состоянии, клеточные органеллы также имеют нанометровый масштаб. Так природой эволюционно созданы механизмы захвата клеткой наноразмерных объектов для обеспечения ее жизнедеятельности. Целый класс таких механизмов называется эндоцитоз. Поэтому искусственно синтезированные наночастицы могут мимикрировать и быть захваченными клеткой как «пища». Кроме того, в настоящее время имеются возможности синтеза наночастиц и нанообъектов с самыми разнообразными свойствами. Действие таких продуктов на биологические объекты неочевидно, и его необходимо тщательно изучать.

— Почему потенциальную угрозу некоторых наночастиц заметили только недавно?

— Нанотехнологии как отрасль сами по себе появились недавно, лишь с начала 2000-х годов. Хотя стоит отметить, что препараты на основе наночастиц (например, протаргол) начали производить еще в XIX столетии. А первые работы по изучению таких объектов пониженной размерности появились в 1980-х. Тогда терминов «наночастицы» и «нанотехнологии» еще не было — они пришли в эпоху бума рекламы суперсредств от всех болезней и, по моему мнению, были хорошим PR-ходом для коммерческих целей. Конечно, ученые задавались вопросом: насколько безопасны такие нанотехнологии? Очевидные риски стали изучать после ряда закономерных инцидентов на предприятии по производству наночастиц диоксида титана, где работницы начали страдать от онкологических заболеваний и была отмечена высокая смертность. Новизна хорошо забытого старого и удачная PR-кампания стали причиной того, что в нанотехнологиях увидели потенциальную угрозу лишь в первом десятилетии XXI века.

— Если посмотреть на состав современных солнцезащитных кремов, почти везде найдутся наночастицы диоксида титана. Специалисты высказывают разные мнения на этот счет: кто-то говорит, что это безопасно, а кто-то бьет тревогу. Каково ваше мнение?

— Если подробно изучить научную литературу, то становится очевидным, что на курортах солнцезащитные кремы на основе наночастиц диоксида титана наиболее опасны. Так, проводилось исследование на клеточных культурах человеческих кератиноцитов (клетки кожи). В данном случае изучали воздействие наночастиц диоксида титана при варьировании условий. Оказалось, что наихудшая выживаемость у культур кератиноцитов была при воздействии наночастиц диоксида титана, УФ-излучения и солей. Кроме того, другие исследования демонстрируют усугубление эффекта при пролонгированном воздействии наночастиц диоксида титана. Мое мнение таково, что если кожа хоть как-то склонна к загару (то есть вы не альбинос), то солнцезащитными кремами лучше не пользоваться, что я и делаю. Лучше приучить кожу к УФ-излучению и выработке меланина, если условия окружающей среды того требуют.

— Расскажите, как технически можно определить, что происходит с наночастицами в организме? Какие методы для этого существуют?

— Для этой цели существует значительное количество методов. С помощью одних — тестов на биомаркеры, антитела и т. п. — можно определить тип взаимодействия с организмом. На основе других методов можно определить биораспределение и биокинетику наночастиц в организме лабораторного животного. Это масс-спектрометрия, электронная микроскопия и, конечно, наиболее прецизионные и интегральные ядерно-физические методы. Например, можно облучить наночастицы (установить на них радиоактивные метки), а затем, после произведения нужной экспозиции такими наночастицами и декапитации животных, можно измерить гамма- и бета- спектры от целых органов и узнать массовое содержание наночастиц в этих органах. Другой аналогичный метод — нейтронно-активационный анализ — позволяет работать не с радиоактивными наночастицами, а облучать отдельные органы в канале ядерного реактора и после этого проводить гамма- и бета- спектрометрические измерения для того, чтобы узнать массу наночастиц в органах. Следует отметить и рентгенофлуоресцентный анализ на источниках синхротронного излучения, который также позволяет интегрально и прецизионно измерять массу определенного химического элемента в сложном биологическом матриксе. Единственным ощутимым недостатком этих методов является невысокая доступность мегаустановок, но в Курчатовском институте этой проблемы нет. Все остальные ранее перечисленные методы по исследованию биокинетики и биораспределения наночастиц сильно уступают ядерно-физическим методам и рентгенофлуоресцентному анализу по интегральности и чувствительности.

— Вы начинали свои исследования с биокинетики, а теперь изучаете влияние наночастиц на когнитивные функции. Почему вы решили немного сменить направление?

— Не совсем так. Я продолжаю исследования по изучению биокинетики новых типов наночастиц и нанообъектов. Я, скорее, расширила область своих исследований в плане изучения влияния отдельных типов наночастиц на когнитивные и поведенческие функции лабораторных млекопитающих. Все началось с наночастиц серебра, стабилизированных гидрофильным полимером. Исследования моей группы показали, что такие наночастицы серебра очень быстро накапливаются в головном мозге и очень медленно из него выводятся. Эксперимент был поставлен при пероральном введении наночастиц серебра сроком до восьми месяцев. В общем, эти нетривиальные данные и привели меня к нейро-когнитивным исследованиям.

— К каким результатам вам уже удалось прийти? Есть ли какие-то вредные воздействия, которых нам следует опасаться?

— Я достаточно длительное время посвятила изучению влияния наночастиц серебра на когнитивные и поведенческие функции. В эксперименте при пероральном введении наночастиц серебра млекопитающим сроком до шести месяцев были получены очень интересные результаты. Из них можно сделать следующий вывод: поведение лабораторных млекопитающих при интоксикации проходит через три стадии. Первая стадия – тревожность, вторая стадия – включение адаптационных механизмов и привыкание к токсину, третья стадия – достоверное ухудшение контекстуальной памяти и пассивность в поведении. Более того, на основе нейтронно-активационного анализа удалось с высокой точностью установить содержание серебра в отделах мозга и зафиксировать скачок концентрации серебра после четырех месяцев введения наночастиц в гиппокампе и мозжечке. Кроме того, начиная с этого срока выявлены нарушения морфологии в области гиппокампа, отвечающего за пространственную память и распознавание. Это действительно было уникальное по длительности и спектру примененных методов исследование, которое возможно провести, наверное, только у нас в Курчатовском институте, оснащенном ресурсными центрами практически любой направленности.

Наверное, надо было начать с того, что я изучала биологически активную добавку на основе наносеребра, которая свободно продается в аптеках. В целом, из этого исследования можно сделать вывод, что длительный систематический прием такой биологически активной добавки может привести к нарушению памяти и, возможно, психическим расстройствам, связанным с тревожными состояниями.

— Различные наночастицы, в частности, частицы серебра, повсеместно используются в косметологии. Параллельно с этим ведется поиск возможных негативных последствий их применения (к сожалению, успешный). Как получилось, что сначала нанопродукцию начали активно использовать, а потом только изучать, насколько она вредна?

— В PR-кампанию и рекламу продукции наноиндустрии вкладываются огромные средства. И в ряде случаев небезосновательно. Чудодейственные средства зачастую оказываются таковыми. Здесь важно рационально взвешивать риск и пользу. Ведь все есть яд и лишь доза делает его лекарством, как сказал Парацельс.

— Что вам больше всего нравится в исследовательском процессе?

— Откровенно говоря, мне нравится получать результаты моей деятельности в виде статей, РИДов (охраняемых результатов интеллектуальной деятельности — прим. Indicator.Ru), высокой оценки моих выступлений на конференциях, признания в научном сообществе и т. д. Также мне очень нравится размышлять над той или иной проблемой, подходить к каждой с философской точки зрения, нравится придумывать новые задачи. Да в общем, многое нравится, иначе я бы не занималась наукой.

— Какой совет вы бы дали молодым ученым?

— Быть перфекционистами и не задирать высоко нос до поры до времени. Несколько заниженная самооценка приводит к лучшему результату в плане получения новых знаний, навыков и способности мышления. В конечном итоге я бы пожелала научиться мыслить самостоятельно и предвидеть конечный результат просто из соображений здравого смысла, но это приходит только с опытом.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.