Ученые Инженерной школы природных ресурсов Томского политеха изучают причины появления редкоземельных металлов — лантаноидов — в живых организмах и их влияние на них. Это одно из немногих исследований в России на эту тему.
Ученые проводят комплексное исследование образцов растений, почв, горных пород, животных Приморья, Алтая, Республики Саха. Они уже выяснили, что организм дифференцированно распределяет лантаноиды по органам и тканям животных, а их дисбаланс может приводить к патологиям.
Исследование проводится при поддержке гранта Российского научного фонда «Влияние литолого-геохимической специфики горных ландшафтов Сибири и Дальнего Востока на формирование элементного состава организма млекопитающих» и является продолжением работы, посвященной исследованию отражения литолого-химической специфики территории в элементном составе организма. В перспективе полученные результаты приблизят ученых-медиков к пониманию природы различных заболеваний.
Повышенный интерес к изучению редкоземельных металлов в окружающей среде связан с активным развитием нанотехнологий. Это приводит к широкому использованию данной группы химических элементов в электронике, автомобилестроении, оптике, сельском хозяйстве, медицине, что увеличивает вероятность проникновения лантаноидов в живые организмы. В том числе в организм человека.
В рамках исследования ученые Томского политеха совместно с коллегами из Тихоокеанского института географии Дальневосточного отделения РАН рассматривают взаимосвязи редкоземельных металлов в комплексе компонентов природной среды (почвы, растений, горных пород) и организме млекопитающих.
«Химический состав среды обитания в различных регионах разный, он формирует живые организмы. Доказано, что элементный состав организма меняется в зависимости от миграционных свойств химических элементов, форм их содержания в средах, геохимической специфики пород, формирующих состав вод, растений, употребляемых животными. Поэтому необходимо изучать разные регионы для выявления общих тенденций. Кроме того, важно проводить комплексное исследование компонентов природной среды, чтобы понимать закономерности и механизм попадания химических элементов в организм млекопитающих при взаимодействии с объектами природы. В случае с человеком механизм будет аналогичный», — поясняет профессор отделения геологии Томского политеха Наталья Барановская.
Для определения элементного состава образцов растений, почв, горных пород, животных ученые проводят анализы при помощи масс-спектроскопии с индуктивно связанной плазмой, сканирующей электронной микроскопии и других высокотехнологичных методов. На основе полученных результатов составляется база данных. После чего проводится их сравнительный анализ. В ходе исследования ученые выявили содержание в ультрамикроскопических количествах редкоземельных металлов в этих образцах.
«Ранее проведенные исследования показали, что на состояние живых организмов влияют не только химические элементы, но и их наноминеральные формы. Особенность лантаноидов заключается в том, что они легко встраиваются в клетки и образуют металл-органические компоненты, свойства которых еще не изучены. При этом наши совместные с коллегами из Сибирского государственного медицинского университета исследования по саркоидозу, а также исследования ученых из Индии говорят о том, что лантаноиды могут вызывать патологические процессы в организме.
В частности, есть предположение, что они способствуют концентрации особой группы микроорганизмов, которые вызывают дисбаланс различных процессов и влияют на функции органов и систем. Кроме того, на основании изучения образцов млекопитающих наша группа выяснила, что редкоземельные металлы способны преодолевать плацентарный барьер», — поясняет Наталья Барановская.
Исследование направлено на понимание механизмов попадания лантаноидов в живые организмы, закономерностей их накопления и распределения в органах и тканях, а также влияния на этот процесс природного и техногенного факторов. Решение данной фундаментальной задачи в перспективе может помочь в профилактике заболеваний людей и животных, вызванных присутствием в их элементном составе редкоземельных металлов.