Токсикологическая характеристика фармакологической композиции на основе водного раствора фуллерена С60, цинка, витамина D3, c и кверцетина для животных

Производные фуллерена – относительно новый класс органических соединений, относящийся к наноразмерным материалам. Эти материалы открыли новые возможности в нанотехнологиях, а также в биологической науке [2].

В настоящее время соединения фуллеренов широко применяются в косметологии, электронике и наномедицине, которые используют уникальные свойства фуллерена, такие как высокое сродство к электрону и способность к переносу электронов, а также антиоксидантную активность и активность по удалению радикалов [4].

Широкое применение материалов на основе фуллеренов в настоящее время, и особенно в обозримом будущем, требует внимания к оценке безопасности материалов на основе фуллеренов для организма [1].

Разработка новых наночастиц в качестве терапевтической лекарственной платформы нового поколения является актуальной областью исследований в области химической и биологической наук. В последние годы наночастицам фуллеренов уделяется большое внимание благодаря их уникальным физическим и химическим свойствам. Правильно модифицированные наночастицы фуллеренов обладают отличной биосовместимостью и выраженной антиоксидантной и противоопухолевой активностью, что обуславливает широкие перспективы их применения в области биомедицины. Поэтому понимание антиоксидантного и противоопухолевого механизма фуллереновых наночастиц имеет большое значение для проектирования и разработки противоопухолевых препаратов с низкой токсичностью и высокой направленностью [2, 3, 4].

Целью работы явилось изучение токсикологических характеристик водного раствора фуллерена С 60 , цинка, витамина D 3 , C и кверцетина для лабораторных животных.

Материал и методы исследований.

Исследования были выполнены в 2022– 2023 гг. в лаборатории кафедры морфологии, патологии животных и биологии ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии имени Н.И. Вавилова»

Острую токсичность препарата на основе водных растворов фуллерена С 60 изучали на беспородных белых мышах (24 животных) и белых крысах (36 животных).

Белым крысам препарат вводили подкожно в дозах, мг/кг массы тела:

• 1    группа – водный раствор фуллерена С 60 – 1 мл, 1мг действующего вещества, цинк – 12 мг, витамин D 3 – 500 МЕ, витамин С – 90 мг, кверцетин – 10 мг. Общий объём вводимого раствора составил 1 мл;

• 2    группа – водный раствор фуллерена С 60 – 2 мл, 2 мг действующего вещества, цинк – 24 мг, витамин D 3 – 1000 МЕ, витамин С – 180 мг, кверцетин –

20 мг. Общий объём вводимого раствора составил 2 мл;

• 3    группа – водный раствор фуллерена С 60 – 3 мл, 3 мг действующего вещества, цинк – 36 мг, витамин D 3 – 1500 МЕ, витамин С – 270 мг, кверцетин – 30 мг. Общий объём вводимого раствора составил 3 мл;

• 4    группа - водный раствор фуллерена С 60 – 4 мл, 4 мг действующего вещества, цинк – 48 мг, витамин D 3 – 2000 МЕ, витамин С – 360 мг, кверцетин – 40 мг. Общий объём вводимого раствора составил 4 мл;

• 5    группа - включающего водный раствор фуллерена С 60 – 5 мл, 5 мг действующего вещества, цинк – 60 мг, витамин D 3 – 2500 МЕ, витамин С – 450 мг, кверцетин – 50 мг. Общий объём вводимого раствора составил 5 мл;

• 6    группа – водный раствор фуллерена С 60 – 5 мл, 5 мг действующего вещества. Служила контролем.

Белым мышам соединения вводили внутрижелудочно в дозах, мг/кг массы тела:

• 1    группа – водный раствор фуллерена С 60 – 1 мл, 1мг действующего вещества, цинк – 12 мг, витамин D 3 – 500 МЕ, витамин С – 90 мг, кверцетин – 10 мг. Общий объём вводимого раствора составил 1 мл;

• 2    группа – водный раствор фуллерена С 60 – 2 мл, 2 мг действующего вещества, цинк – 24 мг, витамин D 3 – 1000 МЕ, витамин С – 180 мг, кверцетин – 20 мг. Общий объём вводимого раствора составил 2 мл;

• 3    группа – водный раствор фуллерена С 60 – 3 мл, 3 мг действующего вещества, цинк – 36 мг, витамин D 3 – 1500 МЕ, витамин С – 270 мг, кверцетин – 30 мг. Общий объём вводимого раствора составил 3 мл;

• 4    группа – водный раствор фуллерена С 60 – 3 мл, 3 мг действующего вещества. Служила контролем.

Среднюю смертельную дозу (LD 50 ) рассчитывали по методу Кербера. В качестве контроля служили животные, которым вводили стерильный водный раствор фуллерена С 60 .

Для постановки конъюнктивальной и кожно-резорбтивной пробы были использованы морские свинки в количестве 5 животных в группе. ««Морским свинкам 1 опытной группы применяли препарат на основе водного раствора фуллерена С 60 – 1 мл, 1мг действующего вещества, цинк – 12 мг, витамин D 3 – 500 МЕ, витамин С – 90 мг, кверцетин – 10 мг. Готовые растворы по 1 капле вводили глазной пипеткой под верхнее веко правого глаза, а в левый глаз, который служил контролем, вводили дистиллированную воду.

Морским свинкам 2 опытной группы наносили на кожу водный раствор фуллерена С 60 – 5 мл, 5 мг действующего вещества, цинк – 60 мг, витамин D 3 – 2500 МЕ, витамин С – 450 мг, кверцетин – 50 мг.

Результат исследований. Результаты исследований по изучению острой токсичности соединения фуллерена С 60 приведены в таблицах 1 и

Таблица 1 – Острая токсичность соединения на основе водного раствора фуллерена С 60 , цинка, витамина D 3 , C и кверцетина для белых крыс при подкожном введении

Группа животных	Количество животных в опыте	Наблюдавшийся эффект		Клинические проявления интоксикации
		пало	выжило
1	6	0	6	Отсутствуют
2	6	0	6	Отсутствуют
3	6	0	6	Отсутствуют
4	6	0	6	Беспокойство, возбуждение, снижение реакции на внешние раздражители в 1 сутки
5	6	0	6	Заторможенная реакция, дыхательная активность снижена, мелкая дрожь в теле в 1 сутки
6	6	0	6	Отсутствуют

Таблица 2 – Острая токсичность соединения на основе водного раствора фуллерена С 60 , цинка, витамина D 3 , C и кверцетина для белых мышей при внутрижелудочном введении

Группа животных	Количество животных в опыте	Наблюдавшийся эффект		Клинические проявления интоксикации
		пало	выжило
1	6	0	6	Отсутствуют
2	6	0	6	Отсутствуют
3	6	0	6	Беспокойство, возбуждение, снижение реакции на внешние раздражители в 1 сутки
4	6	0	6	Отсутствуют

В течение 14 суток исследований гибели подопытных животных не отмечено. Объем вводимого раствора достиг максимальных значений для данных видов животных. В связи с этим установить LD 50 не представилось возможным. Это позволяет считать соединение на основе водного раствора фуллерена С 60 , цинка, витаминов D 3 , C и кверцетина для животных нетоксичным в испытанном диапазоне и варьировать его дозами в широких пределах. Клиника токсического действия при подкожном введении соединения на основе водного раствора фуллерена С 60 , цинка, витаминов D 3 , C и кверцетина для животных у белых крыс сопровождалась следующими симптомами.

Животные, получавшие препарат на основе водного раствора фуллерена С60, цинка, витаминов D3, C и кверцетина для животных в изучаемых дозах, в течение всего периода наблюдения (14 суток) активно передвигались по клеткам, по пищевому и питьевому поведению мало отличались от крыс контрольной группы, адекватная реакция на внешние раздражители (звук, свет) была на уровне контроля. Белые крысы 5 группы в течение первых суток были угнетены, малоподвижны, отказывались от корма. Реакция на внешние раздражители была понижена. На вторые сутки после введения соединения восстанавливалось пищевое и питьевое поведение, реакции на внешние раздражители. При изучении острой токсичности для белых мышей установлено, что после введения соединения у животных третьей группы наблюдалось беспокойство, возбуждение, снижение реакции на внешние раздражители на 1 сутки.

Проведенные исследования по оценке раздражающего действия на кожу соединения на основе водного раствора фуллерена С 60 , цинка, витаминов D 3 , C и кверцетина для животных позволяют сделать вывод о том, что композиция не вызывает выраженных изменений на участках кожи у опытных животных.

«Гиперчувствительность немедленного типа оценивали через 15 минут после введения препаратов. Гиперчувствительность замедленного типа оценивали через 24-48 ч. Результаты исследований оценивали по шкале оценки аппликационных кожных тестов по Паттерсону (Таблица 3).

Таблица 3 – Шкала оценки аппликационных кожных тестов по Паттерсону

Результат реакции	Обозначение	Описание реакции
Отрицательный		Изменения кожи отсутствуют
Сомнительный	+	Небольшая эритема без отёка
Слабо положительный	+	Наличие эритемы без отёка
Положительный	++	Эритема и отёк в месте аппликации
Резко положительный	+++	В месте аппликации эритема, отёк, папулы, изолированные везикулы
Очень резко положительный	++++	В месте аппликации гиперемия, отёк, папулы, слившиеся везикулы

В течение 6 ч наблюдения за животными изменений в клиническом состоянии организма морских свинок после нанесения препарата на конъюнктиву зарегистрировано не было. После 24часового и 48-часового периода наблюдения, в состоянии морских свинок также не было зарегистрировано изменений.

Заключение. Установлено, что изучаемое соединение не обладает выраженными токсическими эффектами. Кратковременное отрицательное воздействие соединения, проходящее в течение первых суток, установлено только у белых крыс 4-5 групп и белых мышей – 3 группы.

Нанесение изучаемого соединения на кожу и конъюнктиву глаза не вызывает выраженных раздражений.

Таким образом, разработанную фармакологическую композицию можно отнести к 4 классу опасности химических веществ.

Работа выполнена при продержке гранта РНФ № 22-26-00019 «Разработка антиоксидантных и противоопухолевых ветеринарных препаратов на основе нанофуллеренов».

Резюме

В статье изложены результаты исследований по изучению токсикологических свойств водного раствора фуллерена С 60 , цинка, витамина D 3 , C и кверцетина для лабораторных животных. Установлено, что изучаемое соединение не обладает выраженными токсическими эффектами. Кратковременное отрицательное воздействие соединения, проходящее в течение первых суток, установлено только у белых крыс 4–5 групп и белых мышей 3 группы. Нанесение изучаемого соединения на кожу и конъюнктиву глаза не вызывает выраженных раздражений. Таким образом, разработанную фармакологическую композицию можно отнести к 4 классу опасности химических веществ.