Настоящее исследование показало, что наночастицы (НЧ) меди как металла переменной валентности мультиплексно способствуют выработке АФК и развитию генетических повреждений пшеницы. Первичный эффект объясняется увеличением флуоресценции DCF и окислением молекул фенольной фракции пшеницы. Подтверждением этого является и индукция синтеза ферментов-антиоксидантов — супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы (КАТ).
Многими исследователями указывалось, что резкая активация вторичных эффектов НЧ представлена в виде образования аддуктов с молекулой ДНК, окислительной деструкции и апоптотической фрагментации ДНК. Однако наши исследования не показали апоптотической деструкции ДНК, а свидетельствовали о некротическом разрушении молекулы после 24-часовой инкубации в среде НЧ меди, а в случае с наночастицами железа исключили ДНК-повреждающий эффект.
Многие авторы указывают, что НЧ способны противодействовать окислительному стрессу клеток, препятствуя образованию АФК. На наш взгляд, учитывая высокую степень агрегированности НЧ железа в воде и возможности высвобождения ионов железа, причиной меньшего токсического эффекта железа может быть осаждение агрегатов и, вследствие этого, малая концентрация НЧ в растворе. Ранее показано, что наночастицы меди Cu0 в высокой концентрации вызывают отрицательное воздействие на рост проростков, пересекают клеточную мембрану и образуют агрегаты с клеточными компонентами, могут блокировать водные каналы и увеличивать вероятность проникновения свободных радикалов в корни растений. В другой работе в тесте Triticum aestivum было показано ингибирование роста побегов после воздействия различных концентраций НЧ Cu0, причем в данном исследовании токсичность явно обусловлена воздействием наноформ Cu0, а не высвобожденных из нее ионов Cu2+.
Совокупность полученных данных показала значительное снижение жизнеспособности после 24 часов инкубации с НЧ, особенно токсичными явились НЧ меди. В частности, НЧ Cu0 приводят к увеличению синтеза ТБК-активных продуктов и АФК, запускающих реакции перекисного окисления липидов и разрушающих мембрану клеток, и приводят к некрозу. Вероятным механизмом токсичности служит повреждающий эффект наночастиц на молекулы ДНК в виде бессистемной деградации до недискретных фрагментов из легкоподвижных нуклеотидов с переходом основной массы ДНК в область менее 1 000 н. п., что скорее свидетельствует о первоначальной некрозной деструкции клетки. Проанализировав полученные результаты, можно констатировать наличие связи между внесением в среду наночастиц и показателями генерации АФК, содержанием продукта ПОЛ и гибелью клеток.