Российские исследователи предложили способ получения антиоксидантного наноматериала для косметики и лекарств

Среди огромного разнообразия современных наноматериалов диоксид церия (CeO₂) занимает особое место, что связано с его уникальными физическими и химическими свойствами, важными с точки зрения практического использования. Диоксид церия способен эффективно поглощать ультрафиолетовое излучение, что делает его одним из наиболее перспективных компонентов солнцезащитных препаратов нового поколения, не содержащих токсичных оксидов цинка и титана. Крайне низкая растворимость данного материала обеспечивает безопасность его использования в составе косметических препаратов. 

Уникальность диоксида церия в нанокристаллическом состоянии связана с его способностью имитировать функции целого ряда ферментов, то есть выступать в качестве катализатора биологически важных процессов, связанных с кислородным и энергетическим обменом в живых системах. К настоящему времени экспериментально установлена ярко выраженная антиоксидантная активность нанодисперсного диоксида церия, благотворно влияющая на процессы роста и деления клеток, в том числе стволовых. 

Наиболее удобной формой для использования диоксида церия в составе биологически активных материалов, космецевтических (то есть «активных косметических») и фармацевтических препаратов являются коллоидные растворы — их можно точно дозировать, в них наночастицы долгое время сохраняют свои размеры и не меняют свойств. Существует множество методов приготовления коллоидных растворов диоксида церия в воде, однако способы получения стабильных коллоидных растворов CeO₂ в неполярных органических растворителях практически неизвестны. В то же время, такие материалы очень важны с точки зрения создания новых препаратов для терапии различных кожных заболеваний, в том числе ран.

«Стабилизировать нанокристаллический CeO₂ в неполярных органических растворителях крайне сложно, так как это соединение обладает очень высоким сродством к молекулам воды — на его поверхности она всегда присутствует в большом количестве. Тут работает известный со времен средневековья принцип, "подобное растворяется в подобном": растворить частицы, покрытые полярными молекулами воды, в неполярной органической среде просто невозможно. Для решения этой задачи нужно "обмануть" неполярный растворитель — изменить поверхность наночастиц так, чтобы она тоже стала неполярной. Для этого мы решили использовать молекулы каприловой кислоты (она входит в состав многих растительных жиров), которые одним фрагментом могут соединяться с диоксидом церия, а структура второго фрагмента придает частице сродство с органическим растворителем», — рассказывает автор статьи, член-корреспондент РАН Владимир Иванов.

Для получения наночастиц авторы использовали эффективный метод синтеза, не требующий использования высоких температур или дорогостоящих реагентов. Затем полученные коллоидные растворы диоксида церия исследовали в неполярных растворителях, и те показали выраженные антиоксидантные свойства. Полученные материалы в несколько сотен раз уменьшали концентрацию одной из наиболее активных форм кислорода супероксид анион-радикала, играющего ключевую роль в процессах окислительного повреждения клеток. Таким образом, наночастицы диоксида церия проявили свойства, присущие антиоксидантным ферментам — супероксиддисмутазам, — обеспечтвающих защиту живых систем от окислительного стресса. 

«Мы считаем, что полученные нами новые наноматериалы могут быть использованы для решения широкого круга задач — от создания композиций для терапии кожных заболеваний и солнцезащитных препаратов до получения присадок к моторным топливам, повышающих их эффективность и уменьшающих выбросы вредных продуктов сгорания. Предложенный нами простой и экологичный способ синтеза, без сомнения, ускорит внедрение наноматериалов на основе диоксида церия», — подводит итог Владимир Иванов.