Октябрь 2015, № 10 (185)

УДК: 579.26Давыдова О.К., Алешина Е.С., Жиленков А.В. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛЮМИНЕСЦИРУЮЩИХ ШТАММОВ МИКРООРГАНИЗМОВ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ЗАВИСИМОСТИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДНЫХ ФУЛЛЕРЕНОВ ОТ ЗНАЧЕНИЯ ИХ ПОВЕХНОСТНОГО ЗАРЯДАПроизводство наноматериалов и успешное применение в различных сферах вызывают озабоченность по поводу их неконтролируемого поступления в окружающую среду и, как следствие, воздействия на живые организмы, что ставит вопрос о разработке экспресс-анализа опасности/безопасности наноматериалов с использованием оригинальных сенсорных и репортерных тест-систем на основе микроорганизмов, в том числе люминесцирующих. В представленной работе произведена оценка биологической (антимикробной) активности производных С60- и С70-фуллеренов и обсуждены механизмы, лежащие в ее основе и определяемые формированием физического контакта с бактериальными клетками-мишенями. Методом биолюминесцентного анализа определены концентрации 12 оригинально синтезированных производных С60- и С70-фуллеренов, вызывающие подавление биолюминесценции к 60-й минуте контакта на 50 % от контрольных значений (ЕС50). Выявлено, что использование сенсорного штамма Escherichia coli K12 TG1 позволяет выявлять антибактериальную активность у большего количества функционализированных производных фуллеренов (у 6 из 12) и имеет большую чувствительность, нежели при использовании Bacillus subtilis B-10548 (у 3 из 12). Применение модифицированного метода гель-электрофореза позволило оценить значение и величину электрофоретической подвижности использованных производных С60- и С70-фуллеренов и роль электростатических взаимодействий в формируемой ими биологической активности. Полученные данные могут явиться основой для создания инновационных нанодезинфектантов, представляющих интерес для практического использования в медицине и ветеринарии. Ключевые слова: бактериальные биосенсоры, Escherichia coli, Bacillus subtilis, производные фуллеренов, биологическая активность.

Загрузить

Список использованной литературы:

1. Buzea С., Pacheco I.I., Robbie K. Nanomaterials and nanoparticles: Sources and toxicity // Biointerphases. — 2007. –V. 2. — №4. — P. MR17–MR71.

2. Terekhova V. A., Gladkova M. M. Engineered nanomaterials in soil: Problems in assessing their effect on living organisms // Eurasian Soil Science. — 2013. — V. 46. — №12. — P. 1203–1210.

3. Johnston H. J., Hutchison G. R., Christensen F. M., Aschberger K., Stone V. The biological mechanisms and physicochemical characteristics responsible for driving fullerene toxicity // Toxicol. Sci. — 2010. — V. 114. — №2. — Р. 162–182.

4. Medvedeva S.E., Tyulkova N.A., Kuznetsov A.M., Rodicheva E.K. Bioluminescent bioassays based on luminous bacteria // J. of Sib. Fed. Univ. Biol. — 2009. — V. 4. — №2. — P. 418–452.

5. Kubatova H., Zemanova E., Klouda K., Bilek K., Kadukova J. Evaluation of Effects of C60 fullerene and its derivatives on selected microorganisms // J. of Materials Science and Engineering B. — 2013. — V.3. — №7. — P. 409–417.

6. Blickley T.M., McClellan-Green P. Toxicity of aqueous fullerene in adult and larval Fundulus heteroclitus // Environ Toxicol Chem. — 2008. — V. 27. — №9.– P. 1964–1971.

7. Henry T.B., Petersen E.J., Compton R.N. Aqueous fullerene aggregates (nC60) generate minimal reactive oxygen species and are of low toxicity in fish: a revision of previous reports // Curr Opin Biotechnol. — 2011. — V. 22. — №4. — Р. 533–537.

8. Tang Y.J., Ashcroft J.M., Chen D., Min G., Kim C.H., Murkhejee B. et al. Charge-associated effects of fullerene derivatives on microbial structural integrity and central metabolism // Nano Lett. — 2007. — V.7. — №3. — P. 754–760.

9. Deryabin D.G., Davydova O.K., Yankina Z.Zh., Vasilchenko A.S., Miroshnikov S.A., Kornev A.B., Ivanchikhina A.V., Troshin P.A. The Activity of [60]fullerene derivatives bearing amine and carboxylic solubilizing groups against Escherichia coli: a comparative study // J. of Nanomaterials. — 2014. V. 2014. — 9 p.

10. Li Q., Mahendra S., Lyon D.Y., Brunet L., Liga M.V., Li D., Alvarez P.J.J. Antimicrobial nanomaterials for water disinfection and microbial control: potential applications and implications // Water research. –2008. — V. 42. –P. 4591–4602.

11. Huh A.J., Kwon Y.J. "Nanoantibiotics": A new paradigm for treating infectious diseases using nanomaterials in the antibiotics resistant era // J. of Contr. Release. — 2011. — V. 156. — P. 128–145.

12. Сорокина Е.В., Юдина Т. п., Бубнов И.А., Данилов В.С. Оценка токсичности железа с помощью люминесцентного бактериального теста на рекомбинантном штамме Escherichia coli // Микробиология. — 2013. — Т. 82. — №4. — С. 428–433.

13. Дерябин Д.Г., Алешина Е.С., Ефремова Л.В. Применение теста ингибирования бактериальной биолюминесценции для оценки биотоксичности углеродных наноматериалов // Микробиология. — 2012. –Т.81.–№4.–С. 532–538.

14. Алешина Е.С., Болодурина И.П., Дерябин Д.Г., Кучеренко М.Г. Коррекция результатов биолюминесцентного анализа с учетом оптических свойств исследуемых углеродных наноматериалов // Вестник Оренбургского гос. ун-та. — 2010. — №6. — С. 123–128.

15. Hartnagel U., Balbinot D., Jux N., Hirsch A. Electrophoresis of electrostatically assembled fullerene–porphyrin conjugates // Org. Biomol. Chem. — 2006. — V. 4. — P. 1785–1795.

О статье

Авторы: Давыдова О.К., Алешина Е.С., Жиленков А.В.

Год: 2015

Главный редактор

Сергей Александрович
МИРОШНИКОВ

© Электронное периодическое издание: ВЕСТНИК ОГУ on-line (VESTNIK OSU on-line), ISSN on-line 1814-6465
Зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
Свидетельство о регистрации СМИ: Эл № ФС77-37678 от 29 сентября 2009 г.
Учредитель: Оренбургский государственный университет (ОГУ)
Главный редактор: С.А. Мирошников
Адрес редакции: 460018, г. Оренбург, проспект Победы, д. 13, к. 2335
Тел./факс: (3532)37-27-78 E-mail: vestnik@mail.osu.ru