Механизмы оксидативного стресса и токсичности, индуцированных наночастицами

Быстро развивающаяся нанотехнология открыла возможности для инновационных разработок в медицинском, промышленном и потребительском секторах. Уникальные физико-химические и электрические свойства инженерных наночастиц делают их весьма востребованными в различных областях применения. Однако эти новые свойства связаны с рисками воздействия на окружающую среду и на рабочих местах. Изменения структурных и физико-химических свойств наночастиц могут приводить к изменениям биологической активности, включая образование активных форм кислорода, что относится к числу наиболее часто описываемых видов токсичности, ассоциированной с наночастицами. Оксидативный стресс, индуцированный инженерными наночастицами, обусловлен внеклеточными факторами, такими как поверхность частиц, их размер, состав и наличие металлов, тогда как клеточные ответы, включая митохондриальное дыхание, взаимодействие наночастиц с клеткой и активацию иммунных клеток, ответственны за повреждение, опосредованное активными формами кислорода. Реакции оксидативного стресса, вызванные наночастицами, лежат в основе дальнейших патофизиологических эффектов, включая генотоксичность, воспаление и фиброз, что подтверждается активацией соответствующих сигнальных путей в клетке. Поскольку оксидативный стресс является ключевым детерминантом повреждения, вызываемого наночастицами, необходимо охарактеризовать ответ активных форм кислорода, возникающий при их воздействии. На основе физико-химической характеристики и понимания множественных сигнальных каскадов, активируемых активными формами кислорода, индуцированными наночастицами, можно разработать систему скрининга системной токсичности с оксидативным стрессом в качестве предиктивной модели повреждения, вызываемого наночастицами.