Ви є тут

Головна » БТФ №2 2022

Вплив наночастинок діоксиду церію на метаболічні процеси в організмі курчат-бройлерів

У роботі розглянуто сферу застосування діоксиду церію та його особливі фізико-хімічні властивості. Вплив розмірного фактору на властивості нанодисперсного діоксиду церію обумовлює біологічну активність матеріалу, низьку токсичність і високу кисневу нестехіометрію. Специфічними властивостями CeO 2 є і здатність до регенерації кисневої нестехіометрії, яка виражається у здатності наночастинок діоксиду церію після участі в окисно-відновному процесі за порівняно невеликий проміжок часу повертатися до вихідного стану, що забезпечує можливість їх багаторазового використання. Наночастинки завдяки маленьким розмірам легко проникають у організм через органи дихання, травлення, шкіру та проявляють більш виражену біологічну активність внаслідок великої площі поверхні на одиницю маси. Зміна фізико-хімічних механізмів дії наночастинок зумовлена тим, що більшість атомів знаходиться на поверхні. Таке розташування змінює фізичні, хімічні, біологічні, токсикологічні властивості речовини та сприяє полегшенню взаємодії наночастинок з живим організмом. Потрапивши у біологічну систему, наночастинки стикаються з низкою фізичних і хімічних особливостей організму, які впливають на їх властивості та здатні змінити відповідь. Ці особливості значною мірою обумовлені здатністю до проходження у окисно-відновному циклі між двома природними станами окиснення (Ce3+ і Ce4+). Встановлений вплив наночастинок діоксиду церію на метаболічні процеси в організмі курчат-бройлерів. Їх введення сприяло підвищенню у крові вмісту загальних ліпідів на 24,6–31,3 %, альбумінів – на 16–22 % та зниженню вмісту сечової кислоти до рівня 63–67 % від контролю. Встановлена не токсичність м’яса птиці, що отримувала нано-церій, для споживачів. Високий ступінь біосумісності, низька токсичність і каталітична активність нанодисперсного діоксиду церію дає змогу його розглядати як перспективний нанобіоматеріал для застосування у біології, медицині та сільському господарстві.

Ключові слова: нанобіотехнології, наночастинки, діоксид церію, кури-несучки, ліпіди.

ЦЕХМІСТРЕНКО О.С. https://orcid.org/0000-0003-0509-4627


БІТЮЦЬКИЙ В.С. https://orcid.org/0000-0002-2699-3974


ЦЕХМІСТРЕНКО С.І. https://orcid.org/0000-0002-7813-6798


ДЕМЧЕНКО О.А. https://orcid.org/0000-0003-1457-143X


СПІВАК М.Я.


  1. Aneggi, E., de Leitenburg, C., Boaro, M., Fornasiero, P., Trovarelli, A. (2020). Catalytic applications of cerium dioxide. In Cerium Oxide (CeO2): Synthesis, Properties and Applications. Elsevier, pp. 45–108.
  2. Bao, Y., Pan, C., Liu, W., Li, Y., Ma, C., Xing, B. (2019). Iron plaque reduces cerium uptake and translocation in rice seedlings (Oryza sativa L.) exposed to CeO 2 nanoparticles with different sizes. Science of the Total Environment. 661, pp. 767–777.
  3. Bityutskyy, V.S., Tsekhmistrenko, О.S., Tsekhmistrenko, S.I., Spyvack, M.Y., Shadura, U.M. (2017). Perspectives of cerium nanoparticles use in agriculture. The Animal Biology, 19(3), pp. 9–17.
  4. Bubnov, R., Babenko, L., Lazarenko, L., Kryvtsova, M., Shcherbakov, O., Zholobak, N., Spivak, M. (2019). Can tailored nanoceria act as a prebiotic? Report on improved lipid profile and gut microbiota in obese mice. EPMA Journal, 10(4), pp. 317–335.
  5. Cheng, Y., Xie, Y., Shi, L., Xing, Y., Guo, S., Gao, Y., Shi, B. (2022). Effects of rare earth-chitosan chelate on growth performance, antioxidative and immune function in broilers. Italian Journal of Animal Science, 21(1), pp. 303–313.
  6. Estevez, A.Y., Ganesana, M., Trentini, J.F., Olson, J. E., Li, G., Boateng, Y.O., Lipps, J.M., Yablonski, S.E.R., Erlichman, J.S. (2019). Antioxidant Enzyme-Mimetic Activity and Neuroprotective Effects of Cerium Oxide Nanoparticles Stabilized with Various Ratios of Citric Acid and EDTA. Biomolecules. 9(10), 562 p.
  7. Gouhua, L., Pirzado, S.A. (2020). Effect of Azomite With Low Energy Diet On Growth, Carcass Performance and Blood Biochemical Indexes In Broiler Chickens. Journal of Aquaculture & Livestock Production, SRC/JALP-105, 3 p.
  8. Gunawan, C., Lord, M.S., Lovell, E., Wong, R.J., Jung, M.S., Mann, R., Amal, R. (2019). Oxygen-vacancy engineering of cerium-oxide nanoparticles for antioxidant activity. ACS omega. 4(5), pp. 9473–9479.
  9. Kobyliak, N., Virchenko, O., Falalyeyeva, T., Kondro, M., Beregova, T., Bodnar, P., Shcherbakov, R., Bubnov, M., Caprnda, D., Sabo, J. (2017). Cerium dioxide nanoparticles possess anti-inflammatory properties in the conditions of the obesity-associated NAFLD in rats. Biomedicine & Pharmacotherapy, 90, pp. 608–614.
  10. Loddo, V., Yurdakal, S., Parrino, F. (2020). Economical aspects, toxicity, and environmental fate of cerium oxide. In Cerium Oxide (CeO₂): Synthesis, Properties and Applications. Elsevier. pp. 359–373.
  11. Melchionna, M., Trovarelli, A., Fornasiero, P. (2020). Synthesis and properties of cerium oxide-based materials. In Cerium Oxide (CeO₂): Synthesis, Properties and Applications. Elsevier. pp. 13–43.
  12. Parra-Robert, M., Casals, E., Massana, N., Zeng, M., Perramón, M., Fernández-Varo, G., Morales-Ruiz, M., Puntes, V., Casals, G. (2019). Beyond the Scavenging of Reactive Oxygen Species (ROS): Direct effect of cerium oxide nanoparticles in reducing fatty acids content in an In vitro Model of Hepatocellular Steatosis. Biomolecules, 9(9), 425 p.
  13. Reka, D., Thavasiappan, V., Selvaraj, P., Arivuchelvan, A., Visha, P. (2019). Influence of rare earth elements on production performance in post peaklayer chickens. J. Entomol. Zool. Stud, 7(2), pp. 292–295.
  14. Röhder, L.A., Brandt, T., Sigg, L., Behra, R. (2014). Influence of agglomeration of cerium oxide nanoparticles and speciation of cerium (III) on short term effects to the green algae Chlamydomonas reinhardtii. Aquatic toxicology, 152, pp. 121–130.
  15. Römer, I., Briffa, S.M., Arroyo Rojas Dasilva, Y., Hapiuk, D., Trouillet, V., Palmer, R.E., Valsami-Jones, E. (2019). Impact of particle size, oxidation state and capping agent of different cerium dioxide nanoparticles on the phosphate-induced transformations at different pH and concentration. PLoSOne, 14(6), e0217483.
  16. Roudbaneh, S.Z.K., Kahbasi, S., Sohrabi, M.J., Hasan, A., Salihi, A., Mirzaie, A., Falahati, M. (2019). Albumin binding, antioxidant and antibacterial effects of cerium oxide nanoparticles. Journal of Molecular Liquids, 296, 111839 p.
  17. Scirè, S., Palmisano, L. (2020). Cerium and cerium oxide: A brief introduction. In Cerium Oxide (CeO₂): Synthesis, Properties and Applications. Elsevier. 19, pp. 1–12.
  18. Shcherbakov, A.B., Zholobak, N.M., Ivanov, V.K. (2020). Biological, biomedical and pharmaceutical applications of cerium oxide. In Cerium Oxide (CeO2): Synthesis, Properties and Applications. Elsevier. pp. 279–358.
  19. Suman, T.Y., Pei, D.S. (2022). Nanomaterial waste management. In Nanomaterials Recycling. Elsevier. pp. 21–36.
  20. Tsekhmistrenko, O.S., Bityutskyy, V.S., Tsekhmistrenko, S.I., Spivak, M.Y. (2020). Influence of cerium dioxide nanoparticles on biochemical indicators in the organism of broiler chicken. Veterinary science, technologies of animal husbandry and nature management. 6, pp. 112–117.
  21. Zholobak, N.M., Shcherbakov, A.B., Ivanova, O.S., Reukov, V., Baranchikov, A.E., Ivanov, V.K. (2020). Nanoceria-curcumin conjugate: Synthesis and selective cytotoxicity against cancer cells under oxidative stress conditions. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 209, 111921 p.
  22. Bityutskyy, V.S., Spivak, M.Ya., Tsekhmistrenko, O.S., Shadura, Yu.M. (2016). Use of cerium compounds in animal husbandry. State science and practice conf. "Agrarian science for production" (November 17, 2016, Bila Tserkva). pp. 84–85. (in Ukrainian)
  23. Bityutskyy, V.S., Tsekhmistrenko, O.S. (2017). Methods of obtaining nanocrystalline cerium dioxide and the use of its compounds. "Latest technologies of production and processing of animal husbandry products". State science and practice conf. of young scientists, graduate students and doctoral students, (May 18, 2017, Bila Tserkva). pp. 14–15. (in Ukrainian)
  24. Koshevoy, V.P., Onishchenko, O.V., Klochkov, V.K., Malyukin, Yu.V. (2015). Deficiency of colostral immunoglobulins in cows with mastodystrophy: prediction and screening methods. Veterinary Medicine of Ukraine, (3), pp. 17–22. (in Ukrainian).
  25. Spivak, M.Ya., Demchenko, O.A., Zholobak, N.M., Shcherbakov, O.B., Zotsenko, V.M., Ivanov, V.K. (2013). Effect of nanocrystalline ceriumdioxide on quail's egg productivity. Modern poultry farming, (3), pp. 22–24. (in Ukrainian)
  26. Spivak, M.Ya., Oksamitny, V.M., Demchenko, O.A., Zholobak, N.M., Shcherbakov, O.B., Ivanov, V.K., Grynevych, OH. (2013). The influence of ceriumdioxide nanoparticles on the intensity of growth and feed con sumption of young quails. Veterinary Medicine, (97), pp. 470–472. (in Ukrainian).
  27. Tsekhmistrenko, O.S., Tsekhmistrenko, S.I., Bityutskyy, V.S., Melnychenko, O.M., Oleshko, O.A. (2018). Biomimetic and antioxidant activity of nanocrystalline ceriumdioxide. World of medicine and biology, 1 (63), pp. 196–201. (in Ukrainian)
  28. Tsekhmistrenko, S.I., Bityutskyy, V.S., Tsekhmistrenko, O.S. (2021). Use of cerium compounds in agriculture. Theory, practice and science. Abstracts of XXIII International Scientific and Practical Conference. Tokyo, Japan, pp. 26–31. (in Ukrainian)
  29. Tsekhmistrenko, S.I., Bityutskyy, V.S., Tsekhmistrenko, O.S., Demchenko, O.A., Tymoshok, N.O., Melnychenko, O.M. (2022). Ecological biotechnologies of "green" synthesis of nanoparticles of metals, metaloxides, metalloids and the iruse. 270 p. (in Ukrainian)
  30. Shably, V.Ya., Dolgov, V.A., Boykov, Y.I. (1983). Methodological recommendations for the use of Tetrahymenapyri form is infusoria for toxicological and biological assessment of agricultural products. Kyiv, 15 p. (in Ukrainian)
ДолученняРозмір
PDF icon tsekhmistrenko_2_2022.pdf517.53 КБ
БТФ №2 2022