npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562925010166PGHMXAnpe-554Research ArticleМедицинская физика и биофизикаMedical Physics and BiophysicsКОМБИНИРОВАННЫЙ ЭФФЕКТ НАНОЧАСТИЦ ЗОЛОТА И ПУЧКОВ ПРОТОНОВ В ЭКСПЕРИМЕНТАХ IN VIVO НА МОДЕЛИ БЕСПОЗВОНОЧНОГО ЖИВОТНОГОCOMBINED EFFECT OF GOLD NANOPARTICLES AND PROTON BEAMS IN IN VIVO EXPERIMENTS WITH INVERTEBRATESПетросоваД. Т.PetrosovaD. T.УскаловаД. В.UskalovaD. V.КузьмичеваО. В.KuzmichevaO. V.ШаховП. В.ShakhovP. V.КорякинС. Н.KoryakinS. N.СарапульцеваЕ. И.SarapultsevaE. I.Обнинский институт атомной энергетики – филиал Национального исследовательского ядерного университета “МИФИ”РоссияObninsk Institute of Nuclear Power Engineering, National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics InstituteRussian FederationНациональный исследовательский ядерный университет “МИФИ”РоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)Russian FederationОбнинский институт атомной энергетики – филиал Национального исследовательского ядерного университета “МИФИ”; Медицинский радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба – филиал Национального медицинского исследовательского центра радиологии МЗ РФРоссияObninsk Institute of Nuclear Power Engineering, National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute; Tsyb Medical Radiological Research Centre, National Medical Research Radiological Center, Ministry of Health of the Russian FederationRussian FederationОбнинский институт атомной энергетики – филиал Национального исследовательского ядерного университета “МИФИ”; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”РоссияObninsk Institute of Nuclear Power Engineering, National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute; National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)Russian Federation202526122025165681686Copyright © Петросова Д.Т., Ускалова Д.В., Кузьмичева О.В., Шахов П.В., Корякин С.Н., Сарапульцева Е.И., 20252025Петросова Д.Т., Ускалова Д.В., Кузьмичева О.В., Шахов П.В., Корякин С.Н., Сарапульцева Е.И.Petrosova D.T., Uskalova D.V., Kuzmicheva O.V., Shakhov P.V., Koryakin S.N., Sarapultseva E.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/554

В статье проанализирована биоэффективность применения наночастиц золота (AuНЧ) сферической формы размером 50 нм в сочетании с облучением протонами в дозе 30 Гр (энергия 150 МэВ) с целью усиления цитотоксического эффекта бинарной терапии. Анализ проведен в опытах in vivo на примере модельного беспозвоночного животного из подотряда ракообразные Daphnia magna. Изучено биораспределение AuНЧ в организме животного и проанализирован биохимический эффект раздельного и сочетанного с облучением действия AuНЧ. Обнаружено накопление AuНЧ в кишечнике D. magna, а также в формирующихся яйцах и эмбрионах следующего поколения. МТТ- и МДА-тестом выявлено усиление наночастицами цитотоксического действия облучения.

The article analyzes the effectiveness of using spherical gold nanoparticles (AuNPs) with a size of 50 nm in combination with proton irradiation at a dose of 30 Gy (energy 150 MeV) in order to enhance the cytotoxic effect of binary therapy. The analysis was carried out in vivo experiments using the model invertebrate animal Daphnia magna. The biodistribution of AuNPs in the animal body was studied and the biochemical effect of the separate and combined action of the AuNPs with irradiation was analyzed. Accumulation of AuNPs in the intestine as well as in the eggs and embryos of the next generation was detected. Analysis of the level of free radicals and malondialdehyde revealed an increase in the cytotoxic effect of irradiation with nanoparticles.

наночастицы золотаоблучение протонамиDaphnia magnaвизуализацияцитотоксичностьМТТ-тестмалоновый диальдегидgold nanoparticlesproton irradiationDaphnia magnavisualizationcytotoxicityMTT testmalondialdehydeРабота выполнена при финансовой поддержке РНФ в рамках научного проекта № 23-24-10041. Облучение осуществлено на оборудовании ЦКП “Радиологические и клеточныетехнологии” ФГБУ “НМИЦ радиология” Минздрава России.ReferencesБушманов А.Ю., Шейно И.Н., Липенгольц А.А., Соловьев А.Н., Корякин С.Н. // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2019. Т. 64 (3). С. 11–18. https://doi.org/10.12737/article_5cf237bf846b67.57514871Бушманов А.Ю., Шейно И.Н., Липенгольц А.А., Соловьев А.Н., Корякин С.Н. // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2019. Т. 64 (3). С. 11–18. https://doi.org/10.12737/article_5cf237bf846b67.57514871Peukert D., Kempson I., Douglass M., Bezak E. // Med. Phys. 2020. V. 47 (2). P. 651–661. https://doi.org/10.1002/mp.13923Peukert D., Kempson I., Douglass M., Bezak E. // Med. Phys. 2020. V. 47 (2). P. 651–661. https://doi.org/10.1002/mp.13923Liu A., Ye B. // Clin. Lab. 2013. V. 59. P. 23–36.Liu A., Ye B. // Clin. Lab. 2013. V. 59. P. 23–36.Финогенова Ю.А., Липенгольц A.A., Скрибицкий В.А., Шпакова K.E., Смирнова A.В., Скрибицкая A.В., Сычева Н.Н., Григорьева Е.Ю. // Медицинская физика. 2023. №3. С. 70–86. https://doi.org/10.52775/1810-200x-2023-99-3-70-86Финогенова Ю.А., Липенгольц A.A., Скрибицкий В.А., Шпакова K.E., Смирнова A.В., Скрибицкая A.В., Сычева Н.Н., Григорьева Е.Ю. // Медицинская физика. 2023. №3. С. 70–86. https://doi.org/10.52775/1810-200x-2023-99-3-70-86Марченков Н.С., Марченко Н.В. // Медицинская физика. 2014. № 4 (64). С. 64–77.Марченков Н.С., Марченко Н.В. // Медицинская физика. 2014. № 4 (64). С. 64–77.Steckiewicz K.P., Barcinska E., Malankowska A., Zauszkiewicz-Pawlak A., Nowaczyk G., Zaleska–Medynska A., Inkielewicz–Stepniak I. // Mater. Sci. Mater. Med. 2019. V. 30 (22). https://doi.org/10.1007/s10856-019-6221-2Steckiewicz K.P., Barcinska E., Malankowska A., Zauszkiewicz-Pawlak A., Nowaczyk G., Zaleska–Medynska A., Inkielewicz–Stepniak I. // Mater. Sci. Mater. Med. 2019. V. 30 (22). https://doi.org/10.1007/s10856-019-6221-2Zhang X.-D., Wu D., Shen X., Liu P.-X., Yang N., Zhao B., Zhang H., Sun Y.-M., Zhang L.-A., Fan F.-Y. // Int. J. Nanomed. 2011. V. 6. P. 2071–2081. https://doi.org/10.2147/IJN.S21657Zhang X.-D., Wu D., Shen X., Liu P.-X., Yang N., Zhao B., Zhang H., Sun Y.-M., Zhang L.-A., Fan F.-Y. // Int. J. Nanomed. 2011. V. 6. P. 2071–2081. https://doi.org/10.2147/IJN.S21657Shah V., Belozerova I. // Water Air Soil Pollut. 2009. V. 197. P. 143–148.Shah V., Belozerova I. // Water Air Soil Pollut. 2009. V. 197. P. 143–148.Tsoukalas D. // Philos. Trans. R. Soc. A. 2009. P. 4169–4179.Tsoukalas D. // Philos. Trans. R. Soc. A. 2009. P. 4169–4179.Baun A., Hartmann N.B., Grieger K., Kusk K.O. // Ecotoxicology. 2008. V. 17 (5). P. 387–395. https://doi.org/10.1007/s10646-008-0208-yBaun A., Hartmann N.B., Grieger K., Kusk K.O. // Ecotoxicology. 2008. V. 17 (5). P. 387–395. https://doi.org/10.1007/s10646-008-0208-yFuller N., Lerebours A., Smith J.T., Ford A.T. // Aquat. Toxicol. 2015. V. 167. P. 55–67. http://doi.org/10.1016/j.aquatox.2015.07.013Fuller N., Lerebours A., Smith J.T., Ford A.T. // Aquat. Toxicol. 2015. V. 167. P. 55–67. http://doi.org/10.1016/j.aquatox.2015.07.013Сарапульцева Е.И. // Радиационная биология. Радиоэкология 2017. Т. 57 (4). С. 414–428.Сарапульцева Е.И. // Радиационная биология. Радиоэкология 2017. Т. 57 (4). С. 414–428.Feswick A., Griffitt R.J., Siebein K., Barber D.S. // Aquat Toxicol. 2013. V. 15 (130–131). P. 210–218. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2013.01.002Feswick A., Griffitt R.J., Siebein K., Barber D.S. // Aquat Toxicol. 2013. V. 15 (130–131). P. 210–218. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2013.01.002Lee B.T., Ranville J.F. // Hazard. Mater. 2012. V. 30. P. 213–214:434–9. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.02.025Lee B.T., Ranville J.F. // Hazard. Mater. 2012. V. 30. P. 213–214:434–9. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.02.025Lovern S.B., Owen H.A., Klaper R. // Nanotoxicology. 2008. V. 2. P. 43–48.Lovern S.B., Owen H.A., Klaper R. // Nanotoxicology. 2008. V. 2. P. 43–48.Петросова Д.Т., Ускалова Д.В., Кузьмичева О.В., Сабуров В.O., Сарапульцева Е.И. // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2024. Т. 69 (4). С. 13–19.Петросова Д.Т., Ускалова Д.В., Кузьмичева О.В., Сабуров В.O., Сарапульцева Е.И. // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2024. Т. 69 (4). С. 13–19.Скрибицкий В.A., Позднякова Н.В., Липенгольц A.A., Попов A.A., Тихоновский Г.В., Финогенова Ю.А., Смирнова A.В., Григорьева E.Ю. // Биофизика. 2021. Т. 67 (1). С. 30–36. https://doi.org/10.31857/S0006302922010045Скрибицкий В.A., Позднякова Н.В., Липенгольц A.A., Попов A.A., Тихоновский Г.В., Финогенова Ю.А., Смирнова A.В., Григорьева E.Ю. // Биофизика. 2021. Т. 67 (1). С. 30–36. https://doi.org/10.31857/S0006302922010045Cunningham C., de Kock M., Engelbrecht M., Miles X., Slabbert J., Vandevoorde C. // Front. Public Health. 2021. V. 29 (9). P. 699822.Cunningham C., de Kock M., Engelbrecht M., Miles X., Slabbert J., Vandevoorde C. // Front. Public Health. 2021. V. 29 (9). P. 699822.OECD Guidelines for the Testing of Chemicals. Section 2. 2012. https://doi.org/10.1787/20745761OECD Guidelines for the Testing of Chemicals. Section 2. 2012. https://doi.org/10.1787/20745761Cancer Cell Culture. Methods and Protocols. 2nd Ed. Cree I.A. (Ed.). 2011. New York: Humana Press. https://doi.org/10.1007/978-1-61779-080-5 P. 237–244.Cancer Cell Culture. Methods and Protocols. 2nd Ed. Cree I.A. (Ed.). 2011. New York: Humana Press. https://doi.org/10.1007/978-1-61779-080-5 P. 237–244.Сарапульцева E.И., Рябченко Н.И., Иголкина Ю.В., Иванник Б.П. // Радиационная биология. Радиоэкология. 2013. Т. 53 (6). С. 634–638.Сарапульцева E.И., Рябченко Н.И., Иголкина Ю.В., Иванник Б.П. // Радиационная биология. Радиоэкология. 2013. Т. 53 (6). С. 634–638.Belaid C., Sbartai I. // Chemosphere. 2021. V. 268. P. 128808.Belaid C., Sbartai I. // Chemosphere. 2021. V. 268. P. 128808.Kwon D., Kim M. J., Park C., Park J., Choi K., Yoon T.H. // Aquatic Toxicol. 2012. V. 114. P. 217–222. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2012.02.033Kwon D., Kim M. J., Park C., Park J., Choi K., Yoon T.H. // Aquatic Toxicol. 2012. V. 114. P. 217–222. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2012.02.033Smirnov N. Physiology of the Cladocera. 2017. Boston: Academic.Smirnov N. Physiology of the Cladocera. 2017. Boston: Academic.Жалнина A.A., Ускалова Д.В., Савина Н.Б., Якимова A.O., Сарапульцева E.И. // Тез. докл. XVI Междунар. конф. “Безопасность АЭС и подготовка кадров”. 26–27 окт. 2023. Обнинск, Россия. 2023. Обнинск: ООО “Оптима-Пресс”. С. 201–203.Жалнина A.A., Ускалова Д.В., Савина Н.Б., Якимова A.O., Сарапульцева E.И. // Тез. докл. XVI Междунар. конф. “Безопасность АЭС и подготовка кадров”. 26–27 окт. 2023. Обнинск, Россия. 2023. Обнинск: ООО “Оптима-Пресс”. С. 201–203.Tian F., Clift M.J.D., Casey A., del Pino P., Pelaz B., Conde J., Byrne H.J., Rothen-Rutishauser B., Estrada G., de la Fuente J.M., Stoeger T. // Nanomedicine. 2015. V. 10. P. 2643–2657. https://doi.org/10.2217/nnm.15.103.Tian F., Clift M.J.D., Casey A., del Pino P., Pelaz B., Conde J., Byrne H.J., Rothen-Rutishauser B., Estrada G., de la Fuente J.M., Stoeger T. // Nanomedicine. 2015. V. 10. P. 2643–2657. https://doi.org/10.2217/nnm.15.103.Fawzy N., El-Batal A., Yara A., Hawas A., Hassan S., Eid N. // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. P. 9640. https://doi.org/10.3390/ijms23179640Fawzy N., El-Batal A., Yara A., Hawas A., Hassan S., Eid N. // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. P. 9640. https://doi.org/10.3390/ijms23179640

The authors declare that there are no conflicts of interest present.