Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2023, 14 (6), 644–651
Cerium dioxide nanoparticles modulate the oxidative metabolism of neutrophils upon blood irradiation with a pulsed broadband UV source
Madina M. Sozarukova – Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia; s_madinam@bk.ru
Polina A. Chilikina – Scientific and Industrial Enterprise “MELITTA” Ltd, Moscow, Russia; p.chilikina@gmail.com
Dmitry O. Novikov – Joint Stock Company “Experimental Factory for Scientific Engineering of the Russian Academy of Sciences”, Moscow region, Chernogolovka, Russia; zerooo@list.ru
Elena V. Proskurnina – Research Centre for Medical Genetics, Moscow, Russia; proskurnina@gmail.com
Alexander E. Baranchikov – Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia; a.baranchikov@yandex.ru
Vladimir K. Ivanov – Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia; van@igic.ras.ru
Corresponding author: Vladimir K. Ivanov, van@igic.ras.ru
PACS 68.65.k, 81.20.n, 82.70.Dd, 87.85.Rs
DOI 10.17586/2220-8054-2023-14-6-644-651
ABSTRACT The effect of CeO2 nanoparticles on the oxidative activity of neutrophils under UV irradiation with a pulsed broadband UV source (210 mJ/cm2) was analyzed. The effects of citrate-stabilized CeO2 sol on spontaneous and stimulated by phorbol-12-myristate-13-acetate (PMA) and N-formylmethionyl-leucyl-phenylalanine (fMLP) luminol-dependent chemiluminescence of neutrophils were evaluated. The activating effect of CeO2 nanoparticles on the spontaneous and suppressive effect on the stimulated chemiluminescence of blood neutrophils from apparently healthy donors was shown, with the most pronounced activating effect of CeO2 nanoparticles revealed in the blood sample with initially high radical-producing cell activity. Under UV irradiation of blood at a dose of 210 mJ/cm2 CeO2 nanoparticles enhance both spontaneous and stimulated radical-producing function of neutrophils. Probably, the suppressive and activating effects of citrate-stabilised cerium dioxide sol may be due to the antioxidant activity of CeO2 nanoparticles with respect to hypochlorite ions and prooxidant activity with respect to hydrogen peroxide.
KEYWORDS nanozymes, cerium dioxide nanoparticles, neutrophils, UV radiation, pulsed xenon UV lamp, chemiluminescence
ACKNOWLEDGEMENTS This work was supported by the Russian Science Foundation (project 21-73-00251).
FOR CITATION Sozarukova M.M., Chilikina P.A., Novikov D.O., Proskurnina E.V., Baranchikov A.E., Ivanov V.K. Cerium dioxide nanoparticles modulate the oxidative metabolism of neutrophils upon blood irradiation with a pulsed broadband UV source. Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2023, 14 (6), 644–651.
[In Russian] М.М. Созарукова, П.А. Чиликина, Д.О. Новиков, Е.В. Проскурнина, А.Е. Баранчиков, В.К. Иванов
Наночастицы диоксида церия модулируют оксидативный метаболизм нейтрофилов при облучении крови импульсным широкополосным источником УФ-излучения
АННОТАЦИЯ Проведен анализ влияния наночастиц СеО2 на оксидативную активность нейтрофилов при облучении импульсным широкополосным источником УФ-излучения (210 мДж/см2). Оценены эффекты цитрат-стабилизированного золя СеО2 на спонтанную и стимулированную с помощью форбол-12-миристат-13-ацетата (ФМА) и N-формилметионил-лейцил-фенилаланина (фМЛФ) люминол-зависимую хемилюминесценцию нейтрофилов. Показано активирующее влияние наночастиц СеО2 на спонтанную хемилюминесценцию и супрессорное действие на стимулированную хемилюминесценцию нейтрофилов крови практически здоровых доноров, при этом наиболее выраженный активирующий эффект нанодисперсный СеО2 проявляет в отношении образца крови с изначально высокой радикал-продуцирующей активностью клеток. При УФ-облучении крови в дозе 210 мДж/см2 наночастицы СеО2 усиливают как спонтанную, так и стимулированную радикал-продуцирующую функцию нейтрофилов. Супрессорное и активирующее действие цитратного золя диоксида церия может быть обусловлено антиоксидантной активностью наночастиц СеО2 по отношению к гипохлорит-ионам и прооксидантной активностью по отношению к пероксиду водорода, соответственно.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА нанозимы, наночастицы диоксида церия, нейтрофилы, УФ-излучение, импульсная ксеноновая УФ-лампа, хемилюминесценция
