Токсична ли молекула фуллерена С60?, или к вопросу: "какой свет будет дан фуллереновым нанотехнологиям - красный или все-таки зеленый?"

Тезисы критических заметок по поводу некоторых поспешных наблюдений и выводов о свойствах различных водных дисперсий наночастиц фуллерена С₆₀

Андриевский Г.В^©., Клочков В.К., Деревянченко Л.И.
Институт Терапии АМН Украины, 2-а, пр. Постышева, 61039, Харьков, Украина.

В последнее время в научной и в общественной прессе, в частности в газете Нью Йорк Таймс, в Интернете (слова для поиска = "фуллерен (fullerene)" и "токсичность (toxicity)"), появился ряд сообщений по биологическим испытаниям неких водных дисперсий C₆₀ фуллерена, которые ставят под сомнение безопасность для живых организмов и для окружающей среды чистых фуллеренов в целом [1,2,3,4,5].

Ниже мы приводим ряд критических замечаний по поводу причин, которые обусловливают отрицательные биологические эффекты сложных коллоидных дисперсий C₆₀.

В свою очередь, мы приводим также ряд аргументов и доказательств, которые свидетельствуют о том, что чистые фуллерены не являются токсичными, а супрамолекулярная система "фуллерен-вода" обладает широким спектром положительной биологической активности.

Прежде всего следует отметить то, что наша группа является пожалуй одной из немногих в мире, которая на протяжении более 10 лет систематически занимается как получением водных дисперсий фуллеренов, так и изучением их физико-химических и биологических свойств. За этот период времени по материалам наших исследований было опубликовано более 30-ти статей в престижных научных жуналах, а также сделано более 60-ти научных сообщений на различных международных конференциях. Обширный круг исследований систем “фуллерены - вода” проводится нами в сотрудничестве со многими ведущими научными организациями, круг которых постоянно расширяется.

Обсуждаемые дисперсии получают, например, путем смешивания раствора C₆₀ в органическом растворителе с водой, причем выбирается такой растворитель (как правило - полярный), который сам способен хорошо растворяться в воде [3,5,6,7,8].

Ранее мы предпринимали попытки получить водные фуллереновые дисперсии с использованием растворов C₆₀ или в тетрагидрофуране (ТГФ) [см. напр. 9 и ссылки в ней], или в N-метил-пирролидоне (НМП), или в других полярных растворителях. Однако, мы отказались использовать подобные дисперсии для биологического тестирования по многим причинам, в т.ч. и потому, что они состояли из частиц с непостоянным составом. Наряду с этим такие частицы содержали много как органического растворителя (т.е. они были подобными кристаллосольватам), так и иных примесей. Все это, в конечном итоге, могло извращать истинные биологические свойства чистых фуллеренов.

Также мы убедились, что типично кристаллические nC₆₀ дисперсии в воде невозможно получить с помощью "простого" смешивания раствора C₆₀ в органическом растворителе с водой. Причина этому - образование донорно-акцепторных комплексов C₆₀ с полярными молекулами органических растворителей [10,11,12 и соотв. доп. ссылки там], которые препятствуют формированию типичных кристаллических структуры C₆₀.

Тем не менее, недавно методика получения водных дисперсий nC₆₀ или "nano-C₆₀" фуллеренов, с которыми работают E. Oberdorster и V. Colvin (Rice University, USA), и которые описаны в их статьях [3*,5], была воспроизведена нами четырежды. Получены стабильные растворы с концентрациями 40 мг/л и больше (вплоть до 390 мг/л) (образец №1 на рис.1). Изучены основные свойства, и, основываясь на данных работ [9,13], проведен сравнительный спектрофотолюминесцентный анализ. В основном эти дисперсии являются сходными с теми, которые известны из литературы [напр., 8,14].

E. Oberdorster, V. Colvin and S. Deguchi используют очень сходные методические подходы, что приводит к образованию сложных дисперсных частиц с размерами 30 – 100 нм. При этом, такие дисперсные частицы содержат около 10 % вес. органических примесей (напр., ТГФ). Тогда, простой расчет дает молярное соотношение ТГФ/C₆₀ ³ 1, т.е. в коллоидной частице, фактически, в кристаллосольвате, на одну молекулу C₆₀ приходится минимум 1 молекула органического растворителя и, следовательно, эти частицы нельзя обозначать, как nC₆₀!

Также известно, что такие частицы не экстрагируются толуолом из водной фазы. Подобная ситуация может быть только в том случае, если поверхность частиц покрыта прочным слоем, состоящем из молекул воды. Этот слой не позволяет молекулам толуола непосредственно контактировать с C₆₀, и поэтому фуллерены не могут перейти из водной фазы в органическую [9,13,15].

Поэтому формулу обсуждаемых частиц можно записать, как (nС₆₀*xM)*mH₂O, где M – молекула органического растворителя и, что не исключено, продукты ее каталитического расщепления, деградации.

Таким образом, дисперсии, изучаемые by E. Oberdorster, V. Colvin and S. Deguchi [2,3,4,5,8] не являются водными дисперсиями нанокристаллических частиц чистого C₆₀ фуллерена, а их физико-химические и биологические свойства, естественно должны отличаться принципиальным образом от аналогичных характеристик чистого C₆₀ как в мономолекулярном, так и в нанокристаллическом состоянии!

Как общее замечание, стоит отметить, что данные авторы приводят явно недостаточный круг физико-химических характеристик дисперсий nC₆₀ и “nano-C₆₀”, для того, чтобы иметь ясное представление о их химическом составе. Например, отсутствует важная информация о полных ИК-спектрах свежеосажденных коллоидных частиц.

Дополнительно к этому стоит указать, что в статьях, посвященных различным водным дисперсиям фуллеренов, присутствует распространенное заблуждение, связанное с интерпретацией причины появления в УФ-вид спектрах C₆₀ широкой полосы поглощения в диапазоне 400-500 нм. Наличие этой полосы часто используют для доказательства кристалличности наночастиц C₆₀. Действительно, эта полоса обнаруживается в спектрах достаточно толстых пленок C₆₀, но она также появляется в спектрах растворов донорно-акцепторных комплексов (ДАК) C₆₀ с различными молекулами (M) [9,10,11,12 и соотв. ссылки в них].

В целом, появление этой полосы поглощения обусловлено переносом заряда с молекулы донора электронов (C₆₀ или M) на молекулу C₆₀ с образованием слабых ДАК, типа C₆₀^d+C₆₀^d- или M^d+C₆₀^d-, соответственно.

Таким образом, наличие в УФ-вид спектрах C₆₀ широкой полосы поглощения в диапазоне 400-500 нм не должно использоваться в качестве аргумента для доказательства кристаллического состояния C₆₀!

Что касается подозрительных токсических эффектов дисперсий V. Colvin, обнаруженных в экспериментах с рыбами [3], то удивление вызывает сильное отрицательное действие на мозг рыб при отсутствии негативных влияний на их печень и жабры. Более того, в сравнении с контрольными экспериментами, и в печени, и в жабрах рыб негативные процессы (перекисное окисление липидов) уменьшились благодаря активации антиоксидантных процессов.

Другими словами, детоксицирующие системы рыб не среагировали отрицательным образом на малые концентрации некоего “яда”, но мозг его почувствовал. Обычно, столь избирательным действием обладают игаляционные наркотики (напр. диэтиловый эфир). С другой стороны, известно, что ТГФ обладает сравнимым с диэтиловым эфиром наркотизирующим действием, но является значительно более токсичным, чем последний. Поэтому, можно полагать, что отрицательное влияние дисперсий Colvin связано с наличием в них ТГФ.

То, что в Colvin’s дисперсии присутствовали существенные количества или ТГФ, или иных неизвестных примесей подтверждается необычно высоким поглощением в УФ-спектре в диапазоне 200-220 нм [рис.4 в ссылке 3], которое, в соответствие с работой S. Deguchi [рис.1 в ссылке 8], должно быть в несколько раз меньшим.

Дополнительным подтверждением наших сомнений служит и тот факт, что дисперсные частицы (nС₆₀*xM)*mH₂O не экстрагируются неполярным растворителем – толуолом. Следовательно, такие частицы не являются липофильными и поэтому они вряд ли будут способными избирательно накапливаться в липидобогатых тканях и клетках мозга, и, следовательно, не должны влиять, непосредственно, на функции последнего. Тогда причину обнаруженных отрицательных эффектов следует объяснять наличием в дисперсиях, именно, ТГФ и продуктов его модификации, но не фуллеренов.

Для оценки этого авторам следовало бы провести соответствующие контрольные эксперименты. Без них выводы о токсичности C₆₀ фуллеренов являются некорректными и преждевременными!

В отличие от выше обсуждаемых дисперсий, высокостабильные водные молекулярно-коллоидные растворы фуллеренов (FWS, образцы 2 и 3, рис.1), в зависимости от концентрации, содержат как единичные гидратированные фуллерены (HyFn, C₆₀@nH₂O, n=22-24), так и их лабильные кластеры, ассоциаты, с размерами 3-36 нм [9,16,17,18] .Максимальная концентрация HyFn в C₆₀FWS, которую удается достичь, составляет около 5.5*10^-3 моль/л (4 г/л) [патенты Украины N 27669 от 15.09.2000 и N 29540 от 15.11.2000, патент РФ N 2213692 от 16.07.2002]. При этом разбавление концентрированных FWS водой способствует диссоциации крупных кластеров до мелких, вплоть до образования растворов, состоящих только из единичных гидратированных фуллеренов [19] (рис.2).

Что касается более, чем 10-ти летних биологических испытаний FWS в различных in vitro и in vivo экспериментах, то они не выявили каких-либо токсических эффектов C₆₀HyFn (при концентрациях от 10^-9 до 10^-4 моль/л и при суммарных дозах вплоть до 25 мг/кг). При этом, наряду с отсутствием у C₆₀HyFn иммуногенных и аллергенных свойств [20,21], наблюдались только позитивные биологические эффекты (Табл 1).

Нетоксичность HyFn нормально коррелирует со многими хорошо известными фактами об отсутствии токсических эффектов для чистых C₆₀ (солюбилизированных сурфактантами и микронизированных с помощью ультра измельчения) [22,23,24], в том числе вводимых животным в дозах вплоть до 2,5 г/кг [25].

Что касается прооксидантных свойств C₆₀HyFn, то, в отличие от кристаллических форм C₆₀, они не способны генерировать сильные оксиданты – реактивные формы кислорода (РФК = ¹O₂ - синглетный кислород, O₂^.-- - супероксидный радикал и т.п.) потому, что их прочная гидратная оболочка не позволяет молекулярному кислороду (O₂) непосредственно сорбироваться на поверхности молекулы C₆₀. Наоборот, C₆₀HyFn проявляют «разумную» и долговременную антиоксидантную активность, вероятно, за счет достаточно универсального механизма регуляции уровня свободных радикалов в водной среде, что определяется свойствами упорядоченных водных структур (рис. 3). Вероятно, именно в этой особенности заключается отличие гидратированных С₆₀ фуллеренов от многих известных антиоксидантов, как жирорастворимых, так и водорастворимых [26,27,28,29,30,31].

К этому стоит добавить извесные факты о том, что чистый C₆₀ обладает сравнимой или даже большей антиоксидантной активностью, чем у природного антиоксиданта витамина Е (a-токоферол) [32], а также демонстрирует мощную гепатопротекторную активность, т.е. защищает печень от токсических повреждений [33].

Суммируя сказанное, является несомненным, что негативные биологические эффекты фуллереновых дисперсий, обнаруженные в работах E. Oberdorster and V. Colvin (при концентрациях C₆₀ прибл. 3*10^-8 - 5*10^-6 моль/л), связаны с наличием в нанодисперсиях C₆₀ большого количества примесей – молекул органического растворителя и продуктов деградации последних.

В этом смысле, водные дисперсии фуллерена С₆₀, с которыми имеют дело S. Deguchi, V. Colvin, E. Oberdorster и другие (например, P. Scharff, Yu.I. Prilutskyy с соавт. [34]), отличаются от FWS по очень многим принципиальным показателям и, в т.ч., по внешнему виду (рис. 1)!

Дополнительные доказательства этому можно найти в новой статье V. Colvin с соавторами [5], в которой, со ссылкой на наши работы [9,16] и работы S. Deguchi [8], авторы говорят, что они тестировали на токсичность некие водные коллоиды “nano-C₆₀”, которые, вроде бы, подобны нашим FWS. Но, даже, простое сравнение данных электронной микроскопии коллоидных “nano-C₆₀” (четкие кристаллоподобные частичы с размерами в среднем 60 нм) [5] и гидратированных C₆₀ фуллеренов (сфероподобные ассоциаты HyFn с размерами 3-36 нм) [16] уже является прямым доказательством того, что при исследовании токсичности фуллеренов группа V. Colvin имеет дело с совершенно другими объектами, которые являются полностью отличными от FWS!

Как ни странно, группе V. Colvin не удалось также воспроизвести в полной мере и дисперсии, которые описаны в статье S. Deguchi с соавт. [8].

Но, опять-таки, нас и многих наших коллег удивляют факты летального действия на человеческие клетки кожи (фибробласты) дисперсий V. Colvin, содержащих очень малые концентрации C₆₀ (прибл. 10^-8 моль/л) [5].

С одной стороны, исследования T Moriguchi с соавторами [35] не выявили сколько-нибудь существенных поражений кожных покровов мышей под воздействием повторных аппликаций толуольного раствора C₆₀ с одновременным облучением УФ-светом.

С другой стороны, наши многолетние контакты с водными растворами HyFn не выявили ни каких повреждающих, раздражающих и т.п. эффектов для кожи. Более того, мы неоднократно отмечали, что наружное применение как сверхнизких, так и высоких концентраций HyFn способствует ускоренному заживлению мелких ран, язв и ожогов кожных поверхностей. Такие эффекты были особенно выражеными, когда совместно с HyFn применялись стандартные бактерицидные средства.

Как и в случае с результатами работы E. Oberdorster, подробный анализ работы V. Colvin с соавторами не вызывает сомнения, что многие странные эффекты, в т.ч. и негативные, выявленные при тестировании (nС₆₀*xM)*mH₂O дисперсий, так или иначе связаны со свойствами молекул органического растворителя – ТГФ. Например, с их способностью как образовывать перокси-соединения, так и повышать текучесть и проницаемость фосфолипидных мембран клеток.

Более того, обсуждаемые кристаллосольватные наночастицы, после сорбции на поверхности живой клетки, будут создавать локально высокие концентрации (в сравнении с объемными) токсичных молекул M, что будет отрицательно влиять как на функции клеточной мембраны, так и, естественно, на жизнеспособность клетки в целом.

В то же время, несмотря на недостатки обсуждаемой статьи [5], и, если не принимать во внимание факты о «токсичности» дисперсий “nano-C₆₀”, в данной работе прослеживается интересная закономерность, обнаруженная для водорастворимых производных C₆₀.

А именно, чем больше на сферической поверхности C₆₀ имеется присоединенных химических групп, чем более симметрично они располагаются на ней (т.е. чем более заполненным и более симметричным является окружение фуллереновой поверхности), тем меньше становится токсичность химических производных C₆₀ (см. рис.1 в ссылке [5]).

HyFn, который состоит из молекулы C₆₀, окруженной прочной и высокосимметричной гидратной оболочкой [9,19] (рис.1), можно рассматривать как предельный случай такой закономерности и поэтому HyFn должен обладать минимальной токсичностью, или не иметь таковой вовсе. Данное предположение отлично коррелируют с отсутствием какой-либо токсичности HyFn, что было подтверждено экспериментально (Табл.1).

Однако, анализируя положительные биологические эффекты, которые вызывают малые концентрации HyFn (10^-9–10^-7 моль/л) [26,30,31] (Табл. 1), возникает интересная проблема. Она связана с вопросом, что же есть реальная причина, которая обуславливает такие эффекты?

Исследуя большую совокупность биологических эффектов, которые проявляют HyFn при очень малых концентрациях и при сверхмалых дозах (например, в гомеопатических), мы пришли к выводу, что эти эффекты обусловлены не столько самой молекулой C₆₀, сколько, главным образом, стабильными структурами так называемой близкосвязанной воды и последующими упорядоченными гидратными оболочками, которые окружают молекулу C₆₀ (рис.1). При этом в этих оболочках упорядоченность и некоторые свойства воды являются отличными от тех, которыми обладает обычная объемная вода. Более того, мы имеем ряд фактов, которые свидетельствуют о том, что структуры и свойства воды, которая или же окружает C₆₀ в HyFn [17], или же прилегает непосредственно к поверхности важнейших биологических структур (ДНК [36], белки [37], ферменты, мембраны клеток [26] и т.п.) [38], являетются схожими. Такие сходства могут быть дополнительным объяснением причин отсутствия каких-либо негативных эффектов действия HyFn на биологические объекты. Только положительные (Табл.1)!

В противоположность вполне определенным HyFn [9,18], коллоидные частицы типа (nС₆₀*xM)*mH₂O, и имеющие сложный и неясный состав, естественно, будут формировать вокруг себя структуры воды, отличные от таковых, которые формируют HyFn. Подобные структуры вполне могут быть неестественными для нормально функционирующих биологических объектов.

В дополнение к высказанной нами концепции о влиянии упорядоченной воды на биообъекты, некие сходные идеи можно найти на web site "Do-Coop Technologies Ltd.” и где приводятся примеры интересной биологической активности для коллоидных растворов с наномолярными концентрациями, например для наночастиц BaSO₄ [39].

Также полезную информацию об особых структурах и свойствах воды, окружающих биообъекты, можно найти на веб-сайте профессора M. Chaplin [40].

В заключение, видимо, не будет лишним напомнить о том, что только полное знание о физико-химических свойствах исследуемого объекта дает возможность правильно понять причины его специфической биологической активности. В связи с этим, если V. Colvin, E. Oberdorster и их соавторы согласятся с приводимыми здесь аргументами, то их работы, после уточнения из чего же реально состоят их фуллереновые дисперсии, могут внести существенный научный вклад в понимание роли особых структур воды в функционировании биологической материи.

Такое может быть особо актуальным и потому, что удивительно широкий диапазон положительной биологической активности HyFn может быть обусловлен вполне оправданной гипотезой [24,27,41, доп. см. 42,43,44,45] о том, что фуллерены и фуллереноподобные структуры, в содружестве с молекулами воды, могли быть природной матрицей для синтеза первичных биомолекул на Земле в пребиотическом периоде (по аналогии с тем, как изображено на рис.3). Как следствие этой гипотезы, гидратированные фуллерены не могут быть чужеродными для живых организмов. Более того, они, как Првичная Матрица, должны защищать, стабилизировать именно те биологические структуры нашей Углеродной Материи, которые ими же порождены и которые всегда существуют в гидратированном состоянии.

Тем не менее, FWS, по нашему мнению, являются уникальными “углерод - водными” системами и могут использоваться в качестве референтных, в частности, для биологического тестирования углеродных наноструктур. При этом чистые фуллерены не являются токсичными, а супрамолекулярная система "фуллерен-вода", а именно, гидратированный фуллерен, обладает широким спектром положительной биологической активности.

В связи со всем вышеизложенным, мы готовы, например в рамках какого-либо совместного научного проекта или гранта, предоставить образцы FWS или для Rice University, или для других заинтересованных ученых, с целью проведения сравнительного анализа биологической активности водных растворов гидратированных фуллеренов и фуллереновых дисперсий, получаемых различными способами.

Также, иные другие вопросы и предложения по поводу исследования и применения FWS могут быть любезно рассмотрены.

БЛАГОДАРНОСТИ.

Мы выражаем благодарность всем тем нашим соавторам, кто, так или иначе, помогает нам идти по пути истины. Также наша группа благодарит the U.S. Civilian Research and Development Foundation за финансовую поддержку наших исследований в 2002-2004 году, и в т.ч., при подготовке этого письма.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА.

[1] "Study Raises Concerns About Carbon Particle" (by Barnaby J. Feder), New York Times, Monday, March, 29, 2004.

[2] E. Oberdцrster. Toxicity of nC₆₀ fullerenes to two aquatic species: Daphnia and largemouth bass. The 227th ACS National Meeting, Anaheim, CA, March 28-April 1, 2004, Abs. IEC 21.

[3] E. Oberdцrster. Manufactured Nanomaterials (Fullerenes, C₆₀) Induce Oxidative Stress in Brain of Juvenile Largemouth Bass. Environmental Health Perspectives, 112 (2004) 1058-1062. (DOI:10.1289/ehp.7021, available at http://dx.doi.org/).

* - The dispersions production:

Briefly, fullerenes (100 mg/L) (?!, but solubility is no more then 10 mg/L, 'our supplementation') were dissolved in tetrahydrofuran (THF), sparged with nitrogen, stirred overnight in the dark, and filtered through a 0.22-µm nylon Osmonics filter (GE Water Technologies, Fairfield, CT); MilliQ water (Milliport Corp., Bedford, MA) was added to an equal volume of C₆₀ in THF. (e.g., 500ml+500 ml = 1000 ml, 'our supplementation').

The solution was filtered through a 0.22-µm nylon filter, yeilding a working nC₆₀ suspension of 3.8 ppm. This suspension consisted of stable 30- to 100-nm aggregates in which the fullerenes facing the water were most likely partially modified (!!!, ''our exclamation'), but the central core of the aggregate contained unmodified fullerenes (Colvin et al. 2004 = Colvin V, Sayes CM, Ausman KD, Fortner J, Lyons D. 2004. Environmental chemistry and effects of engineered nanostructures [Abstract]. In: Proceedings of the 227th ACS National Meeting, Anaheimn, CA, 28 March–1 April 2004. IEC 18. Washington, DC, American Chemical Society. Available: http://oasys2.confex.com/acs/227nm/techprogram/ P721792.HTM [accessed 20 May 2004]"".

[4] "Buckyball toxicity linked to surface modification". (by Colvin group from Rice University, USA.) Nanotechweb.org NewsAlert Week 39 - 2004 (Eds. Liz Kalaugher, September 28, 2004) http://nanotechweb.org/articles/news/3/9/16

[5] C. M. Sayes, J. D. Fortner, W. Guo, D. Lyon, A. M. Boyd, K. D. Ausman, Y. J. Tao, B. Sitharaman, L. J. Wilson, J. B. Hughes, J. L. West and V. L. Colvin. The Differential Cytotoxicity of Water-Soluble Fullerenes. Nano. Lett; 4(10) (2004) 1881-1887;

ASAP Web Release Date: 11-Sep-2004; (Letter). DOI: 10.1021/nl0489586 and http://pubs.acs.org/cgi-bin/jcen?nalefd/asap/html/nl0489586.html

[6]. W.A. Scrivens, J.M. Tour, K.E. Creek, L. Pirisi.. Synthesis of ¹⁴C-Labeled C60. Its Suspension in Water, and Its Uptake by Human Keratinocytes. J. Am. Chem. Soc., 116 (1994) 4517-4518.

[7] H. Kasai, S. Okazaki, T. Hanada, S. Okada, H. Oikawa, T. Adschiri, K. Arai, K. Yase, H. Nakanishi. Preparation of C₆₀ Microcrystals Using High-Temperature and High Pressure Liquid Crystallization Methods. Chemistry Letters, (2000) 1392-1393.

[8] S. Deguchi, R. G. Alargova, K. Tsujii. Stable Dispersions of Fullerenes, C₆₀ and C₇₀, in Water. Preparation and Characterization. Langmuir, 17 (2001) 6013-6017.

[9] G.V. Andrievsky, V.K. Klochkov, A. Bordyuh, G.I. Dovbeshko. Comparative Analysis of Two Aqueous-Colloidal Solutions of C₆₀ Fullerene with Help of Ft-Ir Reflectance and Uv-Vis Spectroscopy. Chem. Phys. Letters, .364 (2002) 8-17.

[10] I. Suzuki, Y. Tsuboi, H. Miyasaka, A. Itaya. Absorption Spectra of C₆₀-Excited States in Various Solvents: Their Dependence on the Ionization Potential of Solvent Molecules. Bull. Chem. Soc. Jpn. 73 (2000) 589-598.

[11] J. Cheng, Y. Fang, Q. Huang, Y. Yan, X. Li. Blue-Green Photoluminescence from Pyridine-C₆₀ Adduct. Chem. Phys. Letters, 330 (2000) 262-266.

[12] T. Ala-Kleme, R. Maki, P. Laaksonen and K. Haapakka. Blue and Red Photoluminescence of Bicapped [60]Fullerene-Cyclodextrin Complex in Aqueous Solutions. Analytica Chimica Acta, 472 (2002) 83-87.

[13] G.V. Andrievsky, A.A. Avdeenko, L.I. Derevyanchenko, V.I. Fomin, V.K. Klochkov, V.S. Kurnosov, A.V. Peschanskii. Peculiarities for Luminescence in Systems with Fullerene C₆₀-Water Interface. In “Spectroscopy of Emerging Materials” (Proc. of NATO Advanced Research Workshop, September 14-18, 2003, Sudak, Ukraine), eds. E.C. Faulques et al., Kluwer Academic Publishers, 2004, 151-160.

[14] X. Wei, M. Wu, L. Qi, Z. Xu, J. Selective Solution-Phase Generation and Oxidation Reaction of C₆₀^2- (n=1,2) and Formation of an Aqueous Colloidal Solution of C₆₀. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 (1997) 1389.

[15] G.V. Andrievsky, M.V. Kosevich, O.M. Vovk, V.S. Shelkovsky, L.A. Vashchenko. On the Production of an Aqueous Colloidal Solution of Fullerenes. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 12 (1995) 1281-1282.

[16] G.V. Andrievsky, V.K. Klochkov, E.L. Karyakina, N.O. Mchedlov-Petrossyan. Studies of Aqueous Colloidal Solutions of Fullerene C₆₀ by Electron Microscopy. Chem.Phys.Lett., 300 (1999) 392-396.

[17] M.V. Korobov, E.B. Stukalin, N.I. Ivanova, N.V. Avramenko G.V. Andrievsky. DSC of C₆₀ - Water System: Unexpected Peaks. In: “The exciting world of Nanocages and Nanotubes”, P.Kamat, D.Guldi, K.Kadish, Fullerenes V.12, Proc. Series of 201st Meeting of The Electrochem. Soc., Pennington, NJ, PV 2002-12 (2002) 799-804.

[18] M.V. Avdeev, A.A. Khokhryakov, T.V. Tropin, G.V. Andrievsky, V.K. Klochkov, L.I. Derevyanchenko, L. Rosta, V.M. Garamus, V.B. Priezzhev, M.V. Korobov, V.L. Aksenov. Structural Features of Molecular-Colloidal Solutions of C₆₀ Fullerenes in Water by Small-Angle Neutron Scattering. Langmuir, 20 (2004) 4363-4368.

[19] Модель единичного гидратированного С₆₀, рассчитанного проф. М. Чаплин (декабрь 2001), см. его сайт на South Bank University (London, UK) http://www.lsbu.ac.uk/water/buckmin.html.

[20] S.M Andreev, A.A. Babakhin, A.O. Petrukhina, G.V. Andrievsky, V.S. Romanova, I.M. Andreev. Study of Immunogenic and Membranotropic Activities of Fullerene C₆₀ Derivatives. The Electrochemical Society Interface (201-th Meeting, May 12-17, 2002, Philadelphia., USA), Spring 2002, #1005.

[21] “Сравнительное Изучение Иммуногенных Свойств Водных Растворов Гидратированного Фуллерена C₆₀”. Лаб. отчет ГНЦ ГП Института Иммунологии Минздрава РФ, Москва, 2004, 11 с.

[22] A.W. Jensen, S.R. Wilson, D.I. Schuster, Biological Application of Fullerenes - A Review. Biorg. Med. Chem. 4 (1996) 767.

[23] T.D. Ros, M. Prato. Medicinal Chemistry with Fullerenes and Fullerene Derivatives. Chem. Commun. (1999) 663.

[24] M. Wainwright, A.M. Falih, Fungal Growth on Buckminsterfullerene. Microbiology, 143 (1997) 2097-2098.

[25] F. Moussa, M. Pressac, M. Hadchouel, B. Arbeille, P. Chretien, F. Trivin, R. Ceolin and H Szwarc. C₆₀ Fullerene Toxicity: Preliminary Account of an In Vivo Study. Electrochemical Society Proceedings Volume 97-42, Pennington, NJ, 1997, 332-336.

[26] A.D. Roslyakov, G.V. Andrievsky, A.Yu. Petrenko, L.T. Malaya. Cytotoxic and Antioxydant Properties of Water Solutions of the Native Fullerenes on In Vitro Models. Zh.Akad.Med.Nauk Ukrainy (Russ), 5 (1999) 338-346.

[27] G.V. Andrievsky. Why the Hydrated Fullerenes, the Systems of “Carbon - Water”, Can Reveal Such Surprising Biological Properties?! The 6-th Biennial International Workshop in Russia "Fullerenes and Atomic Clusters", IWFAC'03, June 30 – July 4, 2003, St. Petersburg, Russia. Book of Abstracts, p.21 (http://www.ioffe.rssi.ru/IWFAC).

[28] G.V. Andrievsky, I.K. Kondakov, A.D. Roslyakov, I.S. Burenin. Hydrated C₆₀ Fullerenes as Versatile Bio-Antioxidants, which in Biological Systems Regulate Free-Radical Processes by the “Wise” Manner. Ibid. p. 236.

[29] G.V. Andrievsky, I.S. Burenin. Hydrated C₆₀ Fullerenes as Versatile Bio-Antioxidants, which in Biological Systems Regulate Free-Radical Processes by the "Wise” Manner. Proc. of Nanofair Conference 2004, September 14-16, 2004, St. Gallen, Switzerland, #261 (http://www.nanofair.ch).

[30] G.V. Andrievsky, I.S. Burenin. On Medicinal and Preventive Efficacy of Small Doses of Hydrated C₆₀ Fullerenes at Cancer Pathologies. Chemistry Preprint Archive, Volume 2002, Issue 6, June 2002, Pages 53-68, Copyright © 2004 Elsevier B.V. (SummaryPlus| Full Text + Links| PDF (182 K) https://cs.sciencedirect.com/activate/preprintarchive/).

[31] Babak O.Ya., Andrievskiy G.V., Galchinskaya V.Yu., Klochkov V.K., Kondakov I.K., Shitova G.B. Hydrated C₆₀ Fullerenes Prevent Process of Experimental Atherosclerosis Development and Facilitate the Atherosclerotic Lesions Reversion. The Electrochemical Society Interface (205-th Meeting, May 9-May 14, 2004, San Antonio, TX, USA), Spring 2004, #466 (http://www.electrochem.org/meetings).

[32] I.C. Wang, L.A. Tai, D.D. Lee, P.P. Kanakamma, C.K. Shen, T.Y. Luh, C.H. Cheng, K.C. Hwang. C₆₀ and Water-Soluble Fullerene Derivatives as Antioxidants Against Radical-Initiated Lipid Peroxidation. J. Med. Chem., 42 (1999) 4614-4620.

[33] N. Gharbi, M. Pressac, M. Hadchouel and F. Moussa. C₆₀ Fulerene Prevents Acute Liver Injury Induced by Carbon Tetrachloride in Rats. The Electrochemical Society Interface (205-th Meeting,, May 9-May 14, 2004, San Antonio, TX, USA), Spring 2004, #581 (http://www.electrochem.org/meetings).

[34] P. Scharff, K. Risch, L. Carta-Abelmann, I.M. Dmytruk, M.M. Bilyi, O.A. Golub, А.V. Khavryuchenko, E.V. Buzaneva, V.L. Aksenov, M.V. Avdeev, Yu.I. Prylutskyy, S.S. Durov. Structure of C₆₀ Fullerene in Water: Spectroscopic Data. Carbon, 42 (2004) 1203-1206.

[35] T. Moriguchi, K. Yano, S.Hokari and M. Sonoda. Effect of Repeated Application of C₆₀ Combined with UVA Radiation onto Hairless Mouse Back Skin. Fullerene Science and Technology, 7 (1999) 195 –209.

[36] E.G. Bereznyak., G.V. Andrievsky, V.K. Klochkov, T.V. Bol’bukh., M.A. Semenov. Investigation of the “С₆₀-Water-DNA” Systems in the Thin Films by Piezogravimetry Method and Ir-Spectroscopy. The 4 th Biennial International Workshop in Russia "Fullerenes and Atomic Clusters" IWFAC'99 October 4 - 8, 1999, St. Petersburg, Russia. Book of Abstracts, p.213.

[37] S.P Rozhkov, A.S. Goryunov, G.A Sukhanova, A.G. Borisova, N.N. Rozhkova, G.V. Andrievsky. Protein Interaction with Hydrated C₆₀ Fullerene in Aqueous Solutions. Biochem. Biophys. Res.Commun., 303 (2003) 562-566.

[38] Г.М. Мревлишвили. Низко-Температурная Калориметрия Биологических Макромолекул. "Мецниереба", Тбилиси, 1984, 188 с.

[39] "Do-Coop Technologies Ltd.” www.docoop.com/, см. там разделы "Neowater" и "Ze-Nox".

[40] М. Чаплин. «Структуры и поведение воды», см. его сайт на South Bank University (London, UK) http://www.lsbu.ac.uk/water/chaplin.html.

[41] G.V. Andrievsky, A.D. Roslyakov, V.K. Klochkov. Molecular–Colloid Systems of Fullerenes in Water as Prototypes of the New Class of Pharmaceuticals. The Electrochemical Society Interface (195-th Meeting, May 2-6, 1999, Seattle, Washington) Spring 1999, # 689.

[42] T. Wileman, C. Harding and P. Stahl. Receptor-Mediated Endocytosis. (A Reviw Article), Biochem. J., 232 (1985) 1-14 (see the para about "Clathrin").

[43] B.I. Shraiman. On the Role of Assembly Kinetics in Determining the Structure of Clathrin Cages. Biophys. J., 72 (1997) 953-957.

[44] M.V. Nermut, D.J Hockley, J.B. Jowett; I.M. Jones; M. Garreau and D. Thomas. Fullerene-Like Organization of Hiv Gag-Protein Shell in Virus-Like Particles Produced by Recombinant Baculovirus. Virology, 198 (1994) 288-296.

[45] A.A Baranov, N.G. Esipova. Biocompatibility of Fullerene C₆₀ with Oligopeptides Using a Comparative Analysis of their Spatial Form. Biofizika 45 (2000) 801-808 (Russ).

В качестве дополнительной информации, см. также:

(1) – Голованов Ярослав. “НАШИ УЧЕНЫЕ НАШЛИ ЛЕКАРСТВО ОТ РАКА?!”, “Комсомольская правда”, 26 марта 2002.

(2) – Орлов Александр. «ФУЛЛЕРЕНЫ - КВИНТЭССЕНЦИЯ ЗДОРОВЬЯ», по материалам интерьвю с Андриевским Г.В., в главе 5 (с.80-98) в книге «ШУНГИТ - КАМЕНЬ ЧИСТОЙ ВОДЫ». - Санкт-Петербург: Издательство «ДИЛЯ», 2004. – 112 с.

P.S. Несмотря на то, что это письмо является открытым, тем не менее, все права по перепечатке и по тиражированию его являются собственностью авторов.

Рис. 1. Фуллерен С60 в воде.

1- Дисперсия, полученная по методу V. Colvin [5]
с концентрацией С60 70*10-6 моль/л (~ 50 мг/л = 36 ppm);

2- FWS с концентрацией C60HyFn 70*10-6 моль/л ( 50 мг/л);

3- FWS с концентрацией C60HyFn 265*10-6 моль/л (190 мг/л).

Образец "2" получен путем разбавления образца "3" водой [9,15,18].

Рис.2. ГИДРАТИРОВАННЫЙ C₆₀ ФУЛЛЕРЕН (HyFn = донорно-акцепторный комплекс вида C₆₀@{H₂O}_n ), ОКРУЖЕННЫЙ УПОРЯДОЧЕННЫМИ ВОДНЫМИ ОБОЛОЧКАМИ.

Вероятная модель, основанная на данных динамического светорассеяния (DLS), малоуглового нейтронного рассеяния (SANS) [18] и низкотемпературной дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) [17] для HyFn, выделенных из C₆₀FWS [9], а также учитывающая результаты молекулярного моделирования профессора M. Chaplin [19,40].

Таблица 1. ОСНОВНЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДНОГО РАСТВОРА ГИДРАТИРОВАННОГО C₆₀ ФУЛЛЕРЕНА (HyFn), КОТОРЫЕ БЫЛИ ОБНАРУЖЕННЫЕ К НАСТОЯЩЕМУ ВРЕМЕНИ (октябрь 2004).

Рис.3 ВЕРОЯТНАЯ СХЕМА ПРОЦЕССА АБСОРБЦИИ, КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ И РЕКОМБИНАЦИИ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ (СР) ПОД ВЛИЯНИЕМ УПОРЯДОЧЕННЫХ ВОДНЫХ СТРУКТУР, СФОРМИРОВАВШИХСЯ ВОКРУГ ГИДРАТИРОВАННОГО С₆₀ ФУЛЛЕРЕНА (HyFn).