Привет студент

 

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

 

Влияние наночастиц металлов на гематологические показатели крови карпа

 

Аннотация

В данной дипломной работе было проведено исследование по влиянию наночастиц металлов на гематологические показатели крови карпа.

Исследовано влияние наночастиц сплава железа и кобальта на продуктивность карпа, а также определены биохимические и морфологические составы крови при скармливании наночастицами сплава железа и кобальта, найдена оптимальная дозировка наночастиц в рационе подопытного карпа.

Структура данной ВКР выглядит следующим образом:

Первый раздел «Обзор литературы» включает в себя теоретическую информационную составляющую, включающую в себя подразделы: потребность карпа в минеральных веществах, значение микроэлементов Co и Fe в организме рыб, использование наноматериалов в кормлении животных.

Во втором разделе «Материал и методы исследования» представлена схема опыта и методика исследований.

В третьем разделе «Результаты работы» приведены результаты эксперимента, разделенные на подразделы: кормление и условия содержания рыб, рост и развитие рыб, эффективность использования наночастиц Co и Fe в питании карпа, анализ действия наночастиц Co и Fe на биохимические показатели крови, влияние наночастиц на морфологические параметры крови.

Работа выполнена печатным способом на 57 страницах А4 с использованием 67 источников, содержит 10 таблиц, 4 рисунка и 4 приложения.

 

 

 

Содержание

Введение............................................................................................................	6
1 Обзор литературы........................................................................................	8
1.1 Потребность карпа в минеральных веществах...........................................	8
1.2 Значение микроэлементов Co и Fe в организме рыб.................................	12
1.3 Использование наноматериалов в кормлении животных.......................	18
2 Материал и методы исследования.............................................................	31
3Результаты работы.........................................................................................	40
3.1 Кормление и условия содержания рыб...........................................................	40
3.2 Рост и развитие рыб..................................................................................	41
3.3 Эффективность использования наночастиц Co и Fe в питании карпа.......	22
3.4 Анализ действия наночастиц Co и Fe на биохимические показатели крови......................................................................................................................	22
3.5 Влияние наночастиц на морфологические параметры крови................	22
Заключение.....................................................................................................	22
Практические рекомендации..................................................................................	22
Список использованных источников.............................................................	22

 

 

 

Введение

В настоящее время большую актуальность берет развитие новейшего научно-технического направления «нано: - материалы, - частицы, - технологии», оно становится важнейшим для научного прогресса. Нанотехнологии берут начало с ХХI века, и признаны основной двигательной силой науки и их начинают использовать в медицине, рыбоводстве, сельском хозяйстве и т.д. [1].

В последнее время учеными было установлено что, благодаря наночастицам рост организма стабильно увеличивается, улучшается обмен веществ и экстерьерные показатели, а также обладают высокой биологической активностью [3].

Наноматериалы и наночастицы обладают комплексом химических, биологических и физических свойств, которые крайне сильно отличаются от свойств этого же вещества в форме макроскопических дисперсий или сплошных фаз [12].

Очень высокую удельную поверхность имеют наноматериалы (на единицу массы идет расчет), это увеличивает их адсорбционную емкость, реакционную способность и каталитические свойства [2].

Поэтому они обладают высоким качеством эффективных адсорбентов. Синтезирование минералов с модифицированной поверхностью, создание веществ на минеральной основе с заданными качествами положили начало целенаправленной научной линии в ветеринарии [17].

Изменение состава вещества и его структурированности позволяют давать совершенно новые материалы, к примеру, сорбенты с высокой степенью адсорбции и биологически активные кормовые добавки [3].

Наноформа веществ отличается не только размерами, но и большей удельной поверхностью, кумулятивной и высокой адсорбционной способностями. У наночастиц увеличивается   химический потенциал на границе межфазности, в результате изменяется растворимость, каталитическая и реакционная способности. Наночастицы постоянны, не подвергаются трансформациям а также не выводятся из клетки, что вызывает в клетках сильный стресс и их крушение [5].

В литературе есть сведения о том, что наночастицы могут оказывать протективное действие на живые организмы, увеличивая резистентность организма к различным токсикантам [4].

Наночастицы имеют их главную особенность, по сравнению с солями металлов они являются малотаксичными и способны активировать физиологические и биохимические процессы [5].

Важно то, что наночастицы за счет своей высокой подвижности, образования большого количества хелатных соединений, ненасыщенных валентностей металла и, применение наночастиц металлов, обеспечивает в птицеводстве, рыбоводстве, растениеводстве, животноводстве, и высокую эффективность [6].

Такие ситуации предъявляют важнейшие заказы, учитывая то, что ранее не существующие образования становятся актуальными на исследования биологических систем с наноматериалами [3].

Актуальность поставленной нами цели исследования определяет важность наночастиц металлов в питании основного объекта разведения –карпа [3].

 

1 Обзор литературы

 

1.1. Потребность карпа в минеральных веществах

 

Жизнедеятельноcть рыб непоcредcтвенно cвязана c образованием и раcпадом белковых вещеcтв в организме (рисунок 1). Для синтезирования белков в организме, животное должно получать достаточное количество пищи, при этом качественные белки кормов бывают крайне разными [27].

Белки с легкостью образовывают различные взаимосвязи с другими органическими веществами – полисахаридами, липидами, пигментами и др. Их делят на простые и сложные. К простым, относят аминокислоты, к сложным протеиды, которые в себя включают большое количество соединений: углеводов, фосфатов, нуклеотидов, липидов т.д.

 

Рисунок 1 – Образование и распад белковых веществ в организме

 

Протеин – это пространственный материал, нужный для создания тканей организма. Он принимает участие во многих процессах химических преобразований, а также в обмене веществ [28].

С видоизменением белков связаны важнейшие механизмы - развитие, размножение, ферментативная активизация, гормоны, энергия [29].

Также протеин имеет важнейшее значение в питании рыб. Он осуществляет в организме пластическую функцию. Но не имеет свойств пополнятся в организме при увеличении корма. Выделяют растительные, животные, и микробиальные протеины. Менее питательны растительные протеины, так как имеют другую конструкцию нежели животный протеин. Получают растительный протеин из бобовых, злаковых, подсолнечного, соевого шрота (рисунок 2, 3) [30].

 

Рисунок 2, 3 – Состав растительного протеина (злаковые, бобовые, подсолнечный шрот).

 

Истинной характеристикой рыб с точки зрения рациона, является необходимость в протеине, большого содержания и количества [15].

Эксперименты и литература показывают то, что если рыба содержится в прудах или садках, то оптимальное количество протеина в кормах должно быть 30…38%. На ранних этапах развитие личинок будет более качественным, если протеина в кормах будет 40…55% (рисунок 4) [17].

Если в прудах развитие естественной кормовой базы хорошее, то протеина достаточно 25%. При значительном увеличении плотности посадки, рыбам необходимо оптимальное количество белка. В рыбоводстве используются некоторые рецепты для содержания карпа в садках и прудах разных возрастных групп рыб (РГМ-8В, РЗГК, ПК-ВрН, СБС-РЖ и др).

Также важно, кроме содержания максимального количества белка в корме, требуется оптимальное количество аминокислот (рисунок 5) [16].

Аминокислоты являются органическими соединениями, которые имеют одну или несколько аминогрупп, самыми значимыми являются незаменимые.

Незаменимыми аминокислотами считаются те, которые не распадаются в организме.

 

Рисунок 4 – Содержание рыбы в садках

 

Оптимальный рацион для рыб можно подобрать разными вариантами:

- поднять количество белкового корма в составе до нужной величины;

- при сбалансировании рациона с нужным количеством аминокислот;

- в кормовую смесь добавляются недостающие аминокислоты [18].

Также незаменимыми компонентами корма, кроме протеина, являются витамины, жиры, углеводы, минеральные вещества. Углеводы способны усваивать тепловодные организмы в объеме 25%. При выращивании карпа в прудах в рационе для карпа количество клетчатки должно быть более 10%. При кормлении карпа углеводы не должны превышать 40%. Если их количество увеличивается, то рост карпа снижается.

 

Рисунок 5 – Аминокислоты

 

Из углеводов и жиров поглощённых рыбой, образуются жиры. Жиры выполняют в организме рыбы энергетическую функцию. Также жиры исполняют другие функции в организме рыб, в качестве запаса энергии жир накапливается в рыбах, является термоизолятором, производит защиту органов, поддерживает плавучесть и переносит витамины [17].

 

 

1.2 Значение микроэлементов Со и Fe в организме рыб

 

Учение о микроэлементах насчитывает всего пару десятков лет. Эта проблема по своей актуальности и значимости вышла за пределы физиологической роли металлов в организме в малое время (рисунок 6). Изучаемые материалы физиолого-биохимической роли микроэлемeнтов, внесли важнейший вклад в развитие животноводства, биологии, гидробиологии, физиологии и биохимии человека и животных, агрохимии и других наук.

 

                         Рисунок 6 – Основные микроэлементы

 

В настоящее время стало понятно, что нет ни одного важного процесса или функции, которые могли бы действовать без участия какого либо микроэлемента [16].

Благодаря работам В. И. Вернадского (1926), русского естествоиспытателя, который создал общую биологическую теорию, это стало возможным (рисунок 7, 8). Его последователь В. В. Ковальский продолжатель дела, и многие другие, построили учение о провинциях, основанное на миграции элементов в триаде почва-растение-живой организм [29].

 

Рисунок 7, 8 – Владимир Иванович Вернадский (1863-1945)

 

Проведенные эксперименты в разных регионах нашей страны и мира, показывают крайне важные различия содержания конкретных химических элементов. В одной из работ В. В. Ковальский (1974) пишет: «Организмы впитывают минеральные вещества и микроэлементы из растительной и животной пищи, временами из воды. Активация пищевых цепей обеспечивает дискриминацию, отбор и подготовку микроэлементов и минеральных веществ, для использования их животными» [27].

Существует взаимосвязь микроэлементов с ферментами, витаминами, гормонами, нуклеиновыми кислотами, учеными доказано их важное значение для обмена веществ, размножения, кроветворения, дыхания в клетках и тканях организма, и обслуживание других функций (рисунок 9).

Микроэлементы влияют на живой организм в очень малом их количестве.

Многогранно-распространенный в природе микроэлемент кобальт, концентрация его в различных регионах очень колеблется [18].

 

Рисунок 9 – Взаимосвязь микроэлементов

 

Эксперименты показывают, что кобальт, несмотря на крайне малое содержание в животных и растительных организмах, жизненно необходимым элементом питания является для них. Есть данные, что в процессах фотосинтеза участвует кобальт, он фиксирует молекулярный азот и положительное влияние оказывает на содержание хлорофилла, витаминов и каротиноидов (рисунок 10, 11).

На животный организм кобальт оказывает многогранное отношение. Он относится к компоненту витамина В12 и характеризует роль в нуклеиново кислотном синтезе. Исследования различных авторов показывают, что он принимает участие в процессах кроветворения животных. Найдена связь кобальта с гемоглобином и белками крови. Кобальт синтезирует мышечные белки, задействован в обмене углеводами, у животных повышает обмен веществ [30].

На сегодняшний день неизвестны ферменты, сохраняющие в своей структуре кобальт в качестве незаменяемого металлоносителя, но по влиянию на некоторые системы, он находит себя как малодиссоциирующий ингибитор и активатор. При влиянии кобальта активизируются кишечные и костные фосфатазы, катала, карбоксилаза. Также он пассивизирует щелочные фосфатазы, сыворотки крови, токсины.

 

Рисунок 10, 11 - Кобальт

 

Важное участие принимает в процессах кроветворения и фотосинтеза, обмене веществ, кобальт является жизненно необходимым микроэлементом, он активизирует рост, развитие, продуктивность животных. На сегодняшний день его применяют в животноводстве и полеводстве [16].

К жизненно необходимым элементам относится и железо, ему отводится особое место. В земной коре его содержание 4,2-5,1 %, а ядро планеты почти полностью состоит из железа. В свободном состоянии железо почти не встречается (рисунок 12).

Растения и животные из окружающей среды могут аккумулировать железо. К примеру, 17-20 % металла содержат железобактерии. Полагается, что обратимость закисного железа в окисное в организме железобактерий - это является источником энергии, важный для жизнедеятельности микроорганизмов [17].

 

Рисунок 12 – Железо

 

Находящееся в организме животных железо, подразделяют на две подгруппы: негематиновое (негеминное) игематиновое (геминное). Первая группа вкючает в себя хромопротеиды (геликорубин, гемоглобин). Вторая группа содержит вещества, не имеющих в составе геможелезапорфириновый комплекс.

К железосодержащим веществам относятся дыхательные белки, поэтому абсолютно точно понятна важная роль железа в организме. Трансферин является соединением производящим перенос железа плазмой крови (рисунок 13). Все молекулы трансферина связывают атомы железа, получается, что один грамм протеина крепит 1, 25мг железа, которое в дальнейшем становится свободным при восстановлении, окислении и подщелачивании. Вещества трансферина создают транспортную функцию железу, и также сохраняет организм от токсикологического влияния свободного железа. Сывороточное железо становится обменным пунктом организма. Его количество зависит от степени накопления железа, общего количества вещества, находившегося в сжатом положении [30].

Животные резко раздражаются на физические изменения, при этом изменяется уровень железа, которое меняется в зависимости от сезона года, пола и др. Остаточное железо, отложившееся во внутренних органах, а именно в селезенке и печени, в виде сложных соединений, тратится, на образование красящего вещества крови.

 

Рисунок 13 – Трансферин

 

Элементом необходимым для синтеза гемоглобина является железо. При существовании оптимального количества кобальта, железа и меди этот процесс нормально протекает. В регуляции его обмена, вместе с вегетативной и центральной нервной системами участвуют железы внутренней секреции. Функцию регулирования железа в организме осуществляет гипоталамус, он способствует снижению сывороточного железа в организме [27].

1.3 Использование наноматериалов в кормлении животных

Развитие инновационного направления «нано: - матеpиалы, - чаcтицы, - технoлoгии» в данный момент приобретает большую важность (рисунок 14). Различие этих веществ и микрочастиц заключается в их физикo-химичeских свoйcтвах.

 

Рисунок 14 – Наночастицы под микроскопом

Так как наночастицы обладают уникальными свойствами, тaкими кaк большая пoвeрхнocтнaя энeргия, уcтoйчивaя coрбция биoмoлeкул, перемена физикo-химичecких   cвoйcтв   нaнoчacтиц   пoд   влиянием физичecких пoлeй, небольшие размеры, coпocтaвимые c биoмoлекулами, присутствие мaгнитных свoйcтв, биocoвместимoсть дают возможность ширoких пeрспeктив для их иcпользoвания [19] .

Главной силой движущей науку в ХХI вeке являются нaнoтeхнoлoгии их нaчинaют применять во многих сферах жизнедеятельности человека [22]. Манипуляции отдельными молекулами и атомами являются основой нанотехнологией (рисунок 15).

Иследования необычной aктивнoсти нaнoчaстиц мeталлoв проведённые учёными нa рыбе, птицах и сeльскoхoзяйствeнных живoтных. Показали влияниe нaнoчaстиц нa тeмпы развития и рocтa, фaктoры eстeствeннoй рeзистeнтнoсти, продуктивность и зaбoлeвaeмoсть.

Во время наблюдений было выяснено, чтo при oпрыcкивaнии cуcпензиeй прeпaрaтa кoрмa для цыплят c однодневного дo 250-днeвногo вoзраcта ускоряется скорость рoстa птиц и увеличивается их выживаемость.

Птицы, принимавшие препарат совместно с кормом, начали яйценосить нa 5-7 днeй рaньшe, и почти нe тeряли oпeрeния, кроме того снизились поcледствия cтреccов (пeрeгруппирoвка, вaкцинация и т.д.), увеличилось cодержание кaрoтинa в крoви и жeлтке, кaльция в cкорлупе и коcтях, зафиксированно cтимулирование лимфoидных oрганов в физиологичеcких прeделaх, процент выживших птиц равнялся 94% (в кoнтрoльной группе – 72%), яйцeнocкость – увеличилась нa 10-15%, чeм в кoнтрoльной группе [23].

 

Рисунок 15 – Движение молекул и атомов

 

Во время опытов проведённых над кoрoвaми и тeлятaми было обнаруженно, чтo у cтeльных кoрoв, принимавших c кoрмом нaнопорoшки жeлeза, рождались более жизнеспособные телята, oни значительно меньше бoлели жeлудoчнo-кишeчными и реcпираторными заболеваниями, a уровень их выживаемость был вышe нa 25%, чeм в кoнтрольной группе.

В ходе наблюдений выявленно, чтo нoворождeнные тeлята, принимавшие прeпарат c мoлоком или вoдой, переносили желудочнo-кишeчные инфекциии в бoлee легкoй фoрме; их смертность фиксировалась намного рeже, чeм в контрольной группе (нa 63%), a продолжительность зaболевания при лeчении общераспространёнными мeтодами былa нa 5-7 днeй кoроче.

У коров принимавших участие в исследованиях очень редко фиксировались эндoмeтриты и мaститы. Такие же данные пoлучeны в ходе oпытов при ввeдении нaночастиц в фoрме cуспензий внутримышечнo cтeльным кoровам зa 45 днeй дo oтела и тeлятам от 1 до 25-днeвного вoзраста [25].      

Применение нaнопорошка жeлеза в виде cуспензии, ввoдимой в кoрма, и в фoрме инъeкции нa мoрских cвинках гнoтобиотах выявило следующие, чтo нанопорошок помогает aктивации лимфoидных oбразований иммунoкомпетeнтных oрганов в разные cутки эксперимента; нoрмализует гeмопоэз в крaсном кoстном мoзге, oказывает некоторое влияние нa Т и В-систему иммунитeта, нa производства интeрферона и фaктора нeкроза oпухоли.

Более широко расмотренны биологичеcкие характеристики нaнопорошков жeлеза в трудах Кoваленко Л.В. и Фoлманиса Г.Э. (2006) . Они провели большие иccледования слияния наночаcтиц жeлеза нa лaбораторных живoтных, рыбaх, и на растениях (рисунок 16, 17).

 

Рисунок 16 – Исследование влияния наночастиц на мышах

Тaк, при перoральном применении на мышaх cуспензии нaночастиц жeлеза в дoзе 50, 100 и 500 мкг/кг нe было обнаружено каких-либо тoксических эффeктов.

Тoлько дрoбное применения дoз 1000, 2000 и 5000 мкг/кг привoдило к рaзвитию вoспалительного прoцесса нa cлизистой жeлудка и кишeчника, a тaкже cдвигов в гeмопоэзе. Постояное применение нaночастиц жeлеза в дoзах 20 и 40 мкг/кг длиною в 90 днeй нe привoдило к серьёзным oтклонениям oт биoхимичеcких и гeматологических покaзателей кoнтрольной группы. Былo выяснено, чтo дозировка 2 – 6 мкг/кг увеличивают роcт живoтных, бaктерицидную aктивность cыворотки крoви и увeличение oбщего бeлка в крoви.

Обработка посевного материала нaнопорошками жeлеза в кoнцентрации 0,001 % пoложительно влияла нa скорость прoрастания, но увeличение кoнцентрации дo 0,01 % влекло за собой уменьшение прoрастания (рисунок 17, 18).

 

Рисунок 17, 18 – Использование наночастиц в растениях

 

Во время тестов была расчитана наилучшая дoза прeдпосевной oбработки (2-6 мг на 1 га), дaющей oт 5 до 30 % увелечения урoжайности и кроме того улучшающая товарный видa рaстительной прoдукции [23].

Мильто И.В. (2008) выяснил, чтo при внутривeнном применение рaствора нaнопорошка Feи Со, рaзмером 10 нм, измeняется мoрфология жизненнo вaжных внутрeнних oрганов живoтных нa 1-е и 14-е cутки.

Воздушно капельное вoздействие нaночастиц oксида жeлеза рaзмерами 22 и 280 нм нa крыcах в дoзах 0,8 и 20 мг/кг вызывaет индукцию aктивных фoрм кислoрода в клeтках, гипeремию, гипeрплазию и фибрoз тканeй лeгких. Кроме того зафиксировано нaрушение cистемы cвертывания крoви [18].  

Использование нанoчастиц нахoдит огромное прaктическое примeнение в рaзличных oбластях химии, биoлогии, экoлогии. Нанoпорошки металлoв, созданные рaзличными способами, мoгут использоватся в качeстве истoчников микрoэлементов в мeдицине, вeтеринарии и сeльском хoзяйстве.

Приставка «нано» обозначает по системе единиц СИ величину в минус девятой степени, то есть 1 нанометр меньше метра в один миллиард раз (рисунок 19). Создание наночастиц размером от 1 до 100 нм способствует появлению новых областей их применения.

 

Рисунок 19 – Наночастица под микроскопом размером 100 нм

 

Научно-производственные эксперименты по изучению эффективности использования наноструктурированных материалов являются очень важными [31].

Анализ увеличения инвестиций, а так же количества публикаций по данной тематике, кроме того скорости внедрения фундаментальных и поисковых разработок позволяет сделать вывод, что в ближайшие 20-30 лет использование нанотехнологий и наноматериалов будет одним из определяющих факторов научного развития государства.

Наноматериалы – вещества и композиции веществ, являющиеся искусственно или естественно упорядочеными или неупорядочеными системами базовых элементов с нанометрическими характеристическими размерами, и особым проявлением химического и физического   взаимодействий при кооперации наноразмерных элементов, обеспечивающей возникновение у материалов и систем совокупности ранее неизвестных механических, химических, электрофизических, оптических, теплофизических и других свойств, определяемых проявлением наномасштабных факторов [33].

Классификация наночастиц может быть составлена по следующим принципам: во-первых, на описании их формы (рисунок 20, 21).

 

Рисунок 20, 21 – Точечные и линейные наночастицы окрашенные под микроскопом

 

То есть различают точечные наночастицы (с размером менее 100 в любом измерении), линейные (протяженные) объекты, такие как нанотрубки углерода, нановолокна, нанонити, нанофиламенты, обладающие одним протяженным макроскопическим измерением (длиной), двумерные объекты (плёнки нанометровой толщины) и, наконец, трехмерные объекты с тонкой (фрактальной) структурой в нанометровом диапазоне (нанопен), нанокомпозиты и др. (рисунок 22).

Во вторых классификации основана на химическом составе и включает наночастицы углерода (фуллерены, нанотрубки, графен), наночастицы элементарных (простых) веществ, бинарных соединений (оксидов, сульфидов, нитридов и др.), сложных (тройных и более) химических соединений, наночастицы органических полимеров и биологических макромолекул [34].

 

Рисунок 22 – Двумерные и трехмерные наночастицы под микроскопом

 

В третьих, по типу классификации, основанном на способе производства элементов в наноформе. «Нисходящий» способ, то есть получение наночастиц путём сверхтонкого помола веществ в форме сплошных фаз или макродисперсий (рисунок 23).

«Восходящий» способ, состоящий в молекулярной конденсации наночастиц из растворов или из газовой фазы, насыщенной парами веществ под воздействием электрического разряда, лазерного излучения, высокотемпературной плазмы и др.

Наноматериалы и наночастицы обладают комплексом физических, химических и биологических характеристик, которые отличаются от свойств этого же вещества в форме сплошных фаз или макроскопических дисперсий. Наноматериалы имеют очень большую удельную поверхность (в расчете на единицу массы), что увеличивает их адсорбционную емкость, каталитические свойства и химическую реакционную способность [35].

 

Рисунок 23 – Получение наночастиц с использованием специальных установок

 

В связи с этим они имеют свойства высокоэффективных адсорбентов. Создание минералов с модифицированной поверхностью, синтез на их основе веществ с заданными свойствами положили начало целому научному течению в ветеринарии. Изменение структуры и состава вещества позволяют создавать иновационные материалы, например, биологически активные кормовые добавки и сорбенты с высокой степенью адсорбции [40].

Для уменьшения негативных последствий применения недоброкачественных кормов в птицеводстве эффективно используются специальные микосорбенты. Эти вещества и материалы взаимодействуют с микотоксинами, уменьшая их усваиваемость в организме, транзитом проходят через желудочно-кишечный тракт. Негативное воздействие микотоксинов намного уменьшается [41].

Наночастицы не похожи на молекулы и ионы того же состава не только размерами, но и большей удельной поверхностью, большей адсорбционной и кумулятивной свойствами. У них больше химический потенциал на межфазной границе, в результате чего меняется растворимость, реакционная и каталитическая способности.

Ряд исследователей указывают на опасность канцерогенного эффекта наночастиц; отмечают способность создавать активные формы кислорода (последнее обусловлено наличием реакционных центров).

Наночастицы влияют на биологические объекты на клеточном уровне, внося избыточную энергию, усиливая эффективность протекающих в растениях процессов, а также, принимая участие в процессах микроэлементного баланса, т.е. являются биоактивными .

Получаемые варианты наноформ таких металлов как железо, цинк и медь, в отличие от их солей, менее токсичны.

Наночастицы стабильны, не подвергаются биотрансформациям и не выводятся из клетки, что вызывает в клетках стресс и их разрушение. Также имеются сведения о том, что наночастицы могут оказывать проективное воздействие на живые организмы, увеличивая резистентность организма к различным токсикантам [29].

Нанопорошки металлов очень легко адсорбируются на семенах, подготовленных к посеву и, активно влияют на ферментативную систему физиолого-биохимических реакций, увеличивая лабораторную и полевую всхожесть (рисунок 24, 25).

 

 

Рисунок 24, 25 - Использование нанопорошка железа повышает урожайность зерновых культур

 

Наночастицы увеличивают устойчивость растений к неблагоприятным условиям среды и урожайность сельскохозяйственных культур. Использование нанопорошка железа повышает урожайность зерновых культур примерно на 15%, зеленой массы растений на 25%, клубнеплодов – на 30%.

Расходуясь постепенно, производя по мере необходимости ионы и электроны, быстро включающиеся в биохимические реакции в момент создания. В связи с этим, достигается пролонгирующий эффект питания растений с огромной удельной поверхности (сотни квадратных метров на 1 грамм вещества), содержащей множество источников, окруженных оболочкой ионов. Препараты применяются в микродозах и не загрязняют окружающую среду [33].

Наночастицы кобальта и железа, имеют бактерицидные свойства и могут дополнять и усиливать традиционные средства защиты (рисунок 26, 27).

 

 

Рисунок 26, 27 - Наночастицы железа и кобальта

 

Их действие основано на том, что в условиях грунта они постепенно окисляются, создавая на поверхности семян условия, пагубные для обитания патогенной микрофлоры. При этом поражаются (в отличие от растений и живых существ) наименее энергоемкие оболочки клеток бактерий, лишающихся защитных функций и доступа кислорода, в частности, в результате ингибирования ферментов   дыхательной цепи.

Безоболочечные клетки вирусов и вероидов могут также уничтожаться. Сильным лидером этих избирательных процессов являются наночастицы серебра, нашедшие огромное коммерческое применение. Действующие дозы не заменяют, а дополняют существующий агрофон. Они намного ниже физиологических норм растений и составляют несколько миллиграмм микроэлементов на гектар или тонну семян зерновых культур [34].

Поэтому, вопросы защиты растений целесообразно рассматривать в контексте совместного использования в баковых смесях наночастиц биогенных элементов и уменьшенных доз ядохимикатов.

Увеличивая разнообразие химических элементов, из которых создаются наночастицы, можно тормозить процессы приспособления вредителей к ядохимикатам, а также выборочно воздействовать на виды, устойчивые к традиционным схемам защиты растений. Перспективным считается направление применения очень малых концентраций с целью получения экологически чистой продукции.

Главная особенность наночастиц является их малая токсичность по сравнению с солями металлов и способность активизировать биохимические и физиологические процессы.

За счет большой диффузной подвижности частиц, ненасыщенных валентностей металла и образования большого набора хелатных соединений, применение наночастиц металлов обеспечивает в растениеводстве, животноводстве, птицеводстве, рыбоводстве и кормопроизводстве огромную хозяйственную и биологическую эффективность [13].

Огромное внимание уделяется исследованию воздействия на организм нанопорошков биогенных металлов, в частности кобальта и железа, биологическая ценность которых определяется многогранностью функций в сложных биохимических процессах и активным участием в клеточном метаболизме, влияющем на нормальное функционирование организма.

Исследования по изучению биохимических показателей сыворотки крови у лабораторных животных при введении наночастиц металлов: железа, меди и цинка, размером 50-80 нм (рисунок 28).

 

Рисунок 28 – Исследование биохимических показателей крови

 

Выявлено, что при пероральном введении наночастиц в концентрациях 0,05-5,0 мг/кг нарушаются процессы углеводного обмена. Наночастицы изменяют гомеостатические показатели белкового обмена, способствуя увеличению уровня общего белка и креатинина в сыворотке крови лабораторных животных.

Данные результаты показывают, как уникальны и разнообразны по своим свойствам наноматериалы, даже если они включают одно и тоже химическое вещество [18].      

 

 

 

2 Материал и методы исследования

Для наилучшего изучения влияния высокодисперсных порошков кобальта и железа на жизнеспособность особей карпа, в период с 2010 по 2013 год в условиях экспериментально-биологической клиники (вивария) Института биоэлементологии Оренбургского государственного университета и садкового хозяйства ООО «Озерное» был проведен эксперимент (рисунок 29).

 

Рисунок 29 - Экспериментально-биологическая клиника (виварий) 

 

Были изучены:

1. Действие наночастиц на рост и продуктивность карпов при различных дозировках.
2. Биохимические и морфологические показатели крови.
3. Особенности обмена химических элементов при использовании наночастиц сплава кобальта и железа в организме карпа.

Объектом исследования являлись карпы численностью 300 шт, возраст (0+), с весом 10-15 г, выращенные в условиях ООО «Ирикларыба», из числа которых было сформировано четыре группы (рисунок 30).

В течение подготовительного периода, в течении семь суток, вся рыба находилась в одинаковых условиях.

Было проведено исследование на определение достаточной дозировки кобальта и железа в кормлении товарного карпа (таблица 1).

 

Рисунок 30 – Сеголетки карпа использованные для проведения исследования

 

В Институте энергетических проблем химической физики РАН (Москва) были получены наночастицы кобальта и железа, и создавались методом высокотемпературной конденсации на установке Миген по технологии А.В. Миллера и М.Я. Гена (рисунок 31).

Размер наночастиц 100±2 нм. Микрочастицы железа производства Alfa Aesur Gmbh (ФРГ), частотой 99,5 %, размером 6-9 мкм были использованы в эксперименте.

Создание условий для кормления и содержания рыб соответствовали рекомендациями М.А. Щербина и Е.А. Гамыгина (2006) и ГОСТом Р 52346-2005.

 

 

Таблица 1 – Схема эксперимента

Группа	Период опыта
	Подготовительный (7 сут)	Учетный (12 недель)
	Характер кормления
I (контроль)	Основной рацион (ОР)	ОР
II		ОР + наночастицы Co + Fe (20 мг/кг корма)
III		ОР + наночастицы Co + Fe (30 мг/кг корма)
IV		ОР + наночастицы Co + Fe (40 мг/кг корма)

 

Были использованы в проведении эксперимента рецепты комбикормов, производные от РГМ-8В, рекомендованного МСХ РФ для тепловодных садковых хозяйств [20].

Производились комбикорма путем смешивания компонентов комбикорма РГМ-8В с микроэлементами кобальта и железа, методом экструдирования и ступенчатого смешивания. Проводилось экструдирование при температуре 60-80 °С и при влажности смеси 25-30%.

Эксперимент проводился в лаборатории, аквариумный стенд состоял из 4 аквариумов по 300 л, все аквариумы были оснащены кислородом и фильтрацией (рисунок 32). Кормление проводилось 6-8 раз в сутки, вручную. На основе поедаемости рыбами корма и с изучением рекомендаций проводили расчет массы даваемого корма.

Помпа-фильтр FAN-3 – внутренний фильтр, он предназначен для очистки воды в аквариумах и насыщения кислородом. Предусмотрена регулировка направления потока очищенной воды и подачи воздуха. Производительность помпы 300-700 л/ч. Ежедневно фильтры очищались от загрязнений.

Все аквариумы были оснащены подогревателями воды с терморегуляторами AQUAEL AQ-300 – они необходимы для поддержания необходимой температуры воды, с точной регулировкой температуры от 18 до 32 °С, погружаемый полностью и с индикатором рабочего режима.

 

Рисунок 31 - Установка Миген для получения наночастиц металлов

 

Контроль, за гидрохимическим режимом аквариумов проводили по методикам (Привезенцев Ю.А., 1991, 2000).

Линейно-массовые показатели определяли еженедельно для контроля над ростом рыб (рисунок 33, 34). По учебнику М.Л. Прозоровской (1952) ожирение устанавливалось по пятибальной шкале. Упитанность определялась по формуле Фультона.

Упитанность – характеризует физиологическое состояние рыбы и содержание жира в организме, а также ее потребительскую ценность.

Осуществлялся отбор крови рыб для определения гематологических показателей, по методике гематологического обследования рыб, утвержденным Минсельхозпрод России (1999) (рисунок 35, 36).

 

 

Упитанность рассчитывается из соотношения, выраженного в процентах, массы тела с внутренностями к кубу длины:

 

,                                                           (1)

 

где   Q – коэффициент упитанности;

W – масса тела рыбы с внутренностями;

l – промысловая длина рыбы.

Рисунок 32 – Аквариумный стенд

 

На гематологических исследованиях брали пробы на некоторые показатели крови: величину гематокритного числа, число эритроцитов, количество гемоглобина, число лейкоцитов, средний объем эритроцитов, содержание общего белка в сыворотке крови, содержание гемоглобина в одном эритроците, скорость оседания эритроцитов.

 

 

Рисунок 33, 34 – Определение линейно массовых показателей подопытных карпов

 

Количественные изменения крови проявляются в виде изменений величин гематологических показателей по сравнению с нормой.

Изменения в качественных показателях могут быть связаны с нарушением отношений форменных элементов, к тому же это может быть связано с образованием в них различных патологических формаций. Анемичные процессы выявляются благодаря показателям красной крови.

С помощью шприца или пастеровской пипетки проводились отборы крови из хвостовой артерии подопытного карпа. Точка в которой находится место укола у сеголеток карпа образована пересечением следующих линий одна идущая от анального отверстия другая перпендикулярно средней линии.

Во время проведения эксперимента были сделаны измерения температуры воды. Самый подходящий температурный режим 27-29 °С.

 

 

Кровь, химический состав биосубстратов и физические свойства изучались в независимом Испытательным Центре ГНУ «Всероссийский НИИ мясного скотоводства РАСХН» г. Оренбург (аттестат аккредитации №РОСС RU 0001 21ПФ59).

 

Рисунок 35, 36 – Отбор крови у рыб для проведения морфологических и биохимических исследований

Обработка данных и полученного материала проводилась с применением общепринятых методик при помощи приложения «Excel» из программного пакета «Office XP» и «Statistica 6.0» c учетом рекомендаций А.Е. Платонова (2000), Г.Ф. Лакина (1990).

 

 

 

 

 

 

 

3 Результаты работы

3.1 Кормление и условия содержания рыб

Примененный комбикорм РГМ-8В имел следующее содержание веществ: 3,1-3,2 % сырого жира, 42 % сырого протеина (рисунок 37). Белок используемого комбикорма на 1,9 % состоял из метионина, 1,2 % триптофана, 6,1 % состоял из лизина, и, в общем, соответствовал требованиям, применяемым к рациону, необходимому для производства карпа [12].

Рисунок 37 - Комбикорм РГМ-8В применяемый в опытах

 

Анализ состава воды в подопытных группах по содержанию нитратов и нитритов, аммония, кислорода и т.д. не показала отклонений от нормы. В среднем концентрация кислорода во время исследования составила 6,0-6,3 мг/л, температура воды 27±1°С.

Исследуемые рыбы на время опытов были здоровы. Чешуя цельная, с перламутровым оттенком, блестящая, здоровой окраски. Плавники цельные. Глаза блестящие, не запавшие в орбиту. Тело плотное.

Использованные комбикорма являлись производными от РГМ-8В (таблица 2). Опытным группам в рацион с РГМ-8В добавлялись наночастицы сплава железа и кобальта в различных дозировках.

Оценка гидрохимических условий в опытных аквариумах по содержанию нитратов и нитритов, аммония, углекислоты и кислорода, не выявила случаев превышения нормативных показателей. Средняя концентрация кислорода составила 5,9-6,4 мг/л.

Таблица 2 – Полный состав комбикорма РГМ-8В

Компоненты		Содержание, %		Заменители
1		2		3
Мука: рыбная		20		На крилевую муку до 100 %
мясокостная		6		На крилевую муку до 100 %
водорослевая		1		Не заменяется
травяная		4,2		На водорослевую муку до 100%
Шрот соевый		26		Не заменяется
Шрот подсолнечный		25		Не заменяется
Обрат сухой		7		На 5% рыбной муки + 2% соевого шрота
Дрожжи кормовые (гидролизные)		8		Не заменяется
Мука пшеничная		7,8		Не заменяется
Масло растительное не рафинированное		5		На фосфатиды до 100 %
Премикс – ПФ 2В		1		На П5-1, П111-3 Укр, ПМ-2
Холин – Хлорид , 50%-ный		0,2		На 70%-ный препарат с соответствующим пересчетом концентрации
Итого:		100
		Содержание:
Сырого протеина, %		39,0
Сырого жира, %		8
Сумма аминокислот, г/кг		347,422
В т.ч. незаменимых		139,405
Из них метионина		4,445
лизина		21,163
Энергии, ккал/кг		4362
МДж/кг		18,3
Показатель			Масса вещества, г/кг
Состав: мука рыбная			200
мука мясокостная			60
шрот подсолнечный			250
шрот соевый			350
масло растительное			50
мука пшеничная			80
премикс ПМ-2			10
Питательность: сухого вещества			842
сырого протеина			420
сырого жира			31,6
сырой клетчатки			59,1
БЭВ			231
Ca			23,8
P			17,3
Na			3,40
Mg			3,59
S			3,08
Fe, мг			197
Cu, мг			18,0
Zn, мг			71,0
Mn, мг			44,3
Co, мг			0,38
I, мг			1,44
Витамин А, тыс. МЕ			10
Витамин D, тыс. МЕ			0,8
Витамин E, мг			6,72
Витамин B1, мг			4,25
Показатель	Содержание в идеальном белке, % (М.А. Щербина, Е.А. Гамыгин 2006)		Содержание в протеине		Различие с оптимальным
Лизин	6,6		6,1		-0,5
Метионин	2,2		1,9		-0,3
Триптофан	0,8		1,2		0,4
Аргинин	5,8		6,9		1,1
Гистидин	2,4		2,4		0,0
Лейцин	6,2		7,0		0,8
Изолейцин	3,7		4,5		0,8
Фенилаланин	4,6		4,6		0,0
Треонин	3,9		3,9		0,0
Валин	4,6		5,3		0,7

 

 

 

3.2 Рост и развитие рыб

Включение в рацион подопытной рыбы различных источников железа и кобальта неоднозначно повлияло на рост и развитие карпов (таблица 3).

Наилучшие показатели по динамике живой массы за весь период эксперимента были получены во II и VI группах (рисунок 38). Так к третьей неделе эксперимента масса во II и VI в группах превышала контроль на 9 и 13 %, а концу опыта на 9,5 и 15,0% (Р<0,01), соответственно.

 

Таблица 3 - Динамика живой массы подопытных карпов, г

Неделя учетного периода	Группа
	I	II	III	IV
Начало опыта	12,8 ± 0,1	12,9 ± 0,2	12,9 ± 0,7	12,9 ± 0,9
1	13,6 ± 0,2	14,3 ± 0,4	14,1 ± 0,9	14,2 ± 0,7
2	15,4 ± 0,3	16,4 ± 0,4	16,0 ± 1,5	16,1 ± 0,5
3	17,2 ± 0,4	19,0 ± 0,6	17,9 ± 1,6	17,7 ± 1,3
4	19,3 ± 0,7	21,9 ± 0,7	20,5 ± 1,5	20,1 ± 1,2
5	22,1 ± 0,8	24,5 ± 0,8	22,8 ± 1,4	22,7 ± 1,2

                                        

        

Анализ полученных данных показывает, что присутствие наночастиц сплава железа и кобальта в рационе сопряжено с увеличением живой массы по сравнению с контролем.

Влияние нанометаллов на увеличение живой массы подопытного карпа можно объяснить, способностью данных препаратов катализировать биохимические процессы в организме, что как следует из результатов наших исследований сопровождалось повышением конверсии корма.

Исследования действия кормов на рост и развитие сеголеток карпа в условиях аквариумного стенда проводились в течение двенадцати недель.

Результаты эксперимента выявили определенную закономерность в динамике роста подопытной рыбы.

В первые три недели существенных отличий по динамике изменений живой массы не наблюдалось (рисунок 41). На четвертой неделе эксперимента масса рыб во II и III группах увеличилась по сравнению с контрольной группой на 6,9% (Р<0,05) и 9,5% (Р<0,05), соответственно.

На пятой недели эксперимента констатировали увеличение массы в группах, в рационе которых содержались наночастицы металлов, по сравнению с контролем: во II на 10,7% (Р<0,05), в III – на 15,0% (Р<0,05), в IV – на 10,3% (Р<0,05).

Статически достоверные различия были констатированы и в следующие недели эксперимента, вплоть до конца исследования.

Так, к концу опыта во II и III опытных группах наблюдалось увеличение живой массы подопытных карпов, по сравнению с контрольной группой на 4,9 (Р<0,05) и 10,0% (Р<0,05), соответственно.

Рисунок 38 - Динамика живой массы карпов опытных групп относительно

Контроля

 

 

3.3 Эффективность использования наночастиц Co и Fe в питании карпа

Включение в рацион карпа микроэлементов железа и кобальта в различной форме оказало влияние на обмен отдельных микроэлементов.

При этом сочетанное действие сопровождалось сходными изменениями в элементном статусе рыбы во II и VI группах.

В частности во II группе наблюдалось повышение содержания макроэлементов по сравнению с контролем: кальция на 12,4% (Р<0,05), калия на 4,8%, натрия на 5,4%, фосфора на 28,9 % (Р<0,01) по сравнению с контрольной группой.

Аналогичное повышение в VI группе составило 25,8% (Р<0,05), 19,7 % (Р<0,05), 20,1 % (Р<0,05), на 51,0 % (Р<0,001). В этой связи следует обратить внимание на более выраженное действие наночастиц в сравнении с солями.

Оценка обмена микроэлементов так же выявила сходную реакцию организма на дачу солей и наночастиц.

Так, во II группе, в рацион, которого вводили железо и кобальт в виде солей, наблюдалось повышение содержания элементов: хрома на 14,7%, меди на 19,0% (Р<0,05), кобальта на 5,7%, железа на 30,1% (Р<0,01) и цинка на 3,3%, алюминия на 8,3 %, лития на 4,8 % и кремния на 31,1 %.

В VI группе, в рацион, которого вводили наночастицы сплава железа и кобальта, наблюдалось повышение содержания элементов: хрома на 5,7%, меди на 25,0 % (Р<0,05), кобальта на 10,3%, железа на 54,1 % (Р<0,001), селена на 12,6 %, цинка на 27,2 % (Р<0,05), алюминия на 15,9 %, лития на 14,3 % и кремния на 52,2 % (Р<0,001) по сравнению с контрольной группой.

В остальных группах наблюдалось в основном снижение содержания макроэлементов по сравнению с контролем, особенно фосфора, в III группе – на 11,9%, в IV группе – на 18,7% (Р<0,05) и в V группе – на 23,5% (Р<0,05).

Стоит отметить, что во всех группах наблюдалось снижение содержания никеля: во II группе – на 41,8% (Р<0,01), в III группе – на 38,5%, в IV группе – на 42,6% (Р<0,01), в V группе – на 38,4% (Р<0,01) и в VI группе – на 10,2%.

Изменение состава комбикормов с помощью микроэлементов железа и кобальта сопровождалось достоверными изменениями отдельных токсических элементов в тканях рыбы.

Так во всех группах наблюдалось снижение содержания стронция: во II группе – на 25,3% (Р<0,01), в III – на 38,0%, в IV – на 44,1% (Р<0,001), в V – на 47,0% (Р<0,001) и в VI – на 4,1%.

Исследования показывают, перспективность использования наночастиц сплава железа и кобальта в кормлении карпа.

 

3.4 Анализ действия наночастиц Co и Fe на биохимические показатели крови

Показатель концентрации гемоглобина в течение всего эксперимента во всех опытных группах был выше физиологической нормы (78,1±4,5 г/л) (таблица 4).

Наибольшие показатели гемоглобина отмечались на 8 неделе эксперимента, когда в III и IV группах наблюдалось повышение данного показателя на 18,4% (Р<0,001) и 19,2% (Р<0,001) соответственно, по отношению к контролю.

 

Таблица 4 – Показатели гемоглобина

Период опыта, неделя	Группа
	I	II	III	IV
Гемоглобин, г/л
Начало опыта	99,4 ±0,75	99,3 ±0,95	98,5 ±1,31	98,8 ±1,16
5	101,0 ± 2	81,7 ±2,5**	92,0 ±2	80,7 ± 2,1**
8	90,4± 0,51	90,4± 0,51	110,8± 0,64 ***	111,9±0,65 ***
10	90,3 ±2,5	87,0 ±2,0	94,0 ±1,5	95,0 ±1,0
12	71,7±1,5	77,3±2,5 *	89,1± 2,0 **	79,7±1,5 **

 

На пятой неделе эксперимента уровень белка был выше уровня контроля во II группе – на 10,0% (Р<0,01) и в III – на 10,0% (Р<0,01) (таблица 5).

На десятой неделе количество белка имело оптимальные значения лишь в группах, в рацион которых вводили наночастицы металлов.

Показатель общего белка в этих группах был выше, чем в контроле: во II группе – на 38,1% (Р<0,001), в III – на 25,0% (Р<0,05) и в IV – на 27,2% (Р<0,001).

 

Таблица 5 – Показатели общего белка в крови

Период опыта, неделя	Группа
	I	II	III	IV
Общий белок, г/л
Начало опыта	35,3 ±0,3	35,3 ±0,3	35,5 ±0,5	35,4 ±0,6
5	27,0 ± 0,4	30,0 ± 0,8 **	30,1 ± 0,6 **	26,3 ± 0,7
8	35,7± 0,6	35,3± 0,6	35,3± 0,6	35,3± 0,6
10	24,0 ±0,6	39,0 ±0,6 ***	32,1 ±0,6 ***	33,2 ±0,6 ***
12	22,1±0,6	25,2±0,6 **	37,0± 1,0 ***	19,1±0,6 **

 

К концу эксперимента констатировали, что во II группе уровень белка был выше контроля на 13,6% (Р<0,01), а в III – на 68,0% (Р<0,001). В IV группе зафиксировано снижение белка по сравнению с контрольной группой на 13,6% (Р<0,01).

Включение в рацион карпа микроэлементов железа и кобальта в форме наночастиц оказало неоднозначное влияние на красную кровь сеголеток карпа.

Нами были получены следующие данные: до начала исследований количество эритроцитов в крови подопытных карпов существенно не отличалось и находилось в диапазоне 2,43-2,62 10¹²/л.

Скармливание наночастиц сплава железа и кобальта оказало положительное влияние на эритропоэз, что обусловило преимущество во II и III группах по содержанию эритроцитов, гемоглобина в одном эритроците, среднего объема эритроцитов, а также величины гематокритного числа по сравнению с контрольной группой (таблица 6).

 

Таблица 6 – Величина гематокринного числа

Период опыта, неделя	Группа
	I	II	III	IV
Величина гематокринного числа, л/л
Начало опыта	8,4± 0,15	8,3± 0,25	8,4± 0,35	8,4± 0,46
5	8,1± 0,25	11,3±0,4 **	13,3± 0,45 ***	10,6± 0,5 **
8	8,5±0,15	14,2± 0,20 ***	17,7± 0,15 ***	11,1± 0,23 ***
10	16,6 ± 0,3	16,9± 0,4	18,7 ± 0,3 *	11,0± 0,3 ***
12	8,1±0,36	17,0± 0,5 ***	19,5±0,3 ***	9,1±0,6 ***

 

 

В последующий период исследований число красных кровяных клеток на 8 и 10 неделях эксперимента постепенно увеличивалось.

На 12 неделе было констатировано увеличение числа эритроцитов по сравнению с контролем в группах, в рационе которых содержались наночастицы металлов: во II группе – на 44,1% (Р<0,01), в III – на 50,0% (Р<0,01) и в IV – на 50,0% (Р<0,01).

 

 

 

 

 

3.5 Влияние наночастиц на морфологические параметры крови

Вместе с тем, количество эритроцитов на 5 неделе эксперимента в опытных группах было значительно ниже по сравнению с контролем, так во II группе – на 103,1% (Р<0,01), в III – на 31,1% (Р<0,01) и в IV – на 186,0% (Р<0,01) (таблица 7).

Таблица 7 – Количество эритроцитов в крови

Период опыта, неделя	Группа
	I	II	III	IV
Эритроциты, 1012/л
Начало опыта	2,44± 0,034	2,45± 0,018	2,62± 0,239	2,43± 0,021
5	1,32± 0,105	0,65±0,045 **	0,91± 0,055	0,46 ±0,055 **
8	0,65± 0,021	1,01±0,026***	0,98±0,035***	0,81± 0,025 **
10	1,25± 0,035	1,16± 0,046	1,19± 0,035	0,97±0,051 **
12	0,70± 0,036	1,01± 0,045 **	1,05± 0,035 **	1,05± 0,046 **

 

При анализе показателей среднего объема эритроцитов, были получены достоверные изменения данного показателя в группах, в рационе которых содержались наночастицы металлов (таблица 8).

До начала исследований уровень среднего объема эритроцитов в крови подопытных карпов существенно не отличался и находился в диапазоне 130,1-131,1 мкм³ (таблица 9).

 

 

 

 

 

 

Таблица 8 – Средний объем эритроцитов в крови

Период опыта, неделя	Группа
	I	II	III	IV
Средний объём эритроцитов, мкм3
Начало опыта	131,0 ± 1,01	130,1 ± 1,0	130,8 ± 0,60	131,1 ± 0,40
5	132,1 ± 0,55	140,0±0,46***	154,3±0,49***	132,5 ± 0,45
8	134,6±0,30	143,9 ±0,4 ***	179,6 ±0,60 ***	135,0 ±0,50
10	131,9 ± 0,85	149,8±1,06***	180,7±0,95***	180,6±0,61***
12	113,8± 0,75	182,2±0,9 ***	187,6±0,90 ***	134,4±0,90 ***

Во время проведения эксперимента во всех опытных группах наблюдалось увеличение содержания среднего объема эритроцитов по сравнению с контролем (от 5,9 % до 37,5 %).

 

Таблица 9 - Содержание гемоглобина в одном эритроците

Период опыта, неделя	Группа
	I	II	III	IV
Содержание гемоглобина в одном эритроците, пг
80,4 ± 1,5	80, 5± 1,9	81,3 ± 0,9	80,7 ± 1,1	80,4 ± 1,5
75,2 ±1,9	90,1 ±1,8 **	88,5±1,6 **	76,6 ±1,3	75,2 ±1,9
72,1 ±1,8	90,8 ±1,9 **	90,7±1,9 **	70,7 ±1,6	72,1 ±1,8
70,7 ±1,4	93,4 ±1,3 ***	92,6±1,4***	80,4 ±1,8 **	70,7 ±1,4
98,3±2,1	101,6±1,8	102,8±2,3	76,3±1,5***	98,3±2,1

 

Во II и III группах до конца эксперимента отмечались стабильно высокие значения исследуемого параметра.

Как следует из полученных результатов скорость оседания эритроцитов у подопытных карпов была в пределах физиологической нормы и составляла в экспериментальный период от 2 до 5 мм/ч.

Заключение

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

Введение в рацион карпа РГМ-8В микроэлементов железа или кобальта в отдельности не сопровождается повышением интенсивности роста карпа. В тоже время совместное их включение в комбикорм позволяет увеличить интенсивность роста рыбы на величину от 5 до 15 %. При этом наиболее оптимальным является использование в кормлении карпа наночастиц сплава железа и кобальта размером 100 нм.

Совместное дополнительное скармливание карпу железа и кобальта сопровождается повышением конверсии протеина и энергии корма. При этом наиболее значительно на 2,9-3,1% и 2,7-3,2% при даче наночастиц сплава железа и кобальта. Дополнительная дача препаратов железа без включения кобальта не оказывает влияния на эффективность использования корма.

Наиболее оптимальной в рационе карпа является дозировка наночастиц (d=100 нм) сплава железа и кобальта в количестве 30 мг/кг. Скармливание данной кормовой добавки в составе комбикорма РГМ-8В позволяет увеличить интенсивность роста карпа на 10% и повысить конверсию протеина и энергии корма в продукции карпа на 3,2 и 3,0 %, соответственно.

Включение в рацион наночастиц сплава железа и кобальта способствует улучшению морфологических и биохимических показателей крови. Наночастицы стимулируют функцию кроветворения, что проявлялось в увеличении концентрации эритроцитов и гемоглобина.

Использование наночастиц сплава железа и кобальта в дозировке 30 мг/кг в кормлении карпа при выращивании в садках повышает рентабельность производства рыбы на 2,8 %.

 

 

 

 

Практические рекомендации

Проведённые исследования показали, что при промышленном производстве товарного карпа целесообразно применять наночастицы сплавов железа и кобальта. Так, как они являются, отличными биостимуляторами и это         даёт улучшение в обменных процессах;

   Усиливают дыхательную функцию крови и, следовательно, повышают оксигенацию тканей, а также способствуют активному росту и усилению защитных резервов организма.

   Наночастицы кобальта и железа влияют на гематологические показатели и элементный состав ткани рыб.

   При включении в рацион наночастиц сплава железа и кобальта в количестве 30 мг/кг корма, позволит повысить живую массу карпа на 10 %.

 

 

 

Список использованных источников

1. Азоев, Г.Л. Рынок нано: от нанотехнологий – к нанопродуктам [монография] / Г.Л. Азоев, В.Я. Афанасьев, Н.П.Ларина. – М.: «Бином. Лаборатория знаний», 2011. – 319 с.
2. Арсентьева, И.П. Аттестация и применение наночастиц металлов в качестве биологически активных препаратов / И.П. Арсентьева, Е.С. Зотова, Г.Э. Фолманис Нанотехника. Спец. Выпуск. Нанотехнологии в медицине. – 2007. – №2 (10). – С. 72-77.
3. Бабушкина, И.В. Изучение антибактериального действия наночастиц меди и железа на клинические штаммы Staphylococcus aureus / И.В. Бабушкина, В.Б. Бородулин, Г.В. Коршунов, Д.М. Пучиньян Саратовский научно-медицинский журнал. – 2010. – том 6. – №1. – С.11-14.
4. Богословская, О.А. Токсичность биологически активных нанопорошков металлов / О.А. Богословская, Н.Н. Глущенко, И.П. Ольховская, Т.А. Байтукалов, В.И. Кисс, Ю.И. Федоров, Всероссийская научно-практическая конференция, посвященная памяти профессора Ю.М. Кубицкого «Современные проблемы медико-криминалистических, судебно-химических и химико-токсикологических экспертных исследований». – Москва. – 2007. – С. 197-200.
5. Брыткова, А.Д. Возрастные изменения содержания микроэлементов в органах и тканях животных / А.Д. Брыткова, Вестник Оренбургского государственного университета. – 2006. – №2. – С.7-12.
6. Венедиктов, А.М. Справочник по кормлению с/х животных / А.М. Венедиктов. – М.: Россельхозиздат, 1983. – 303 с.
7. Войнар, А.И. Микроэлементы в живой природе / А.И. Войнар – М.: Наука, 1962 – 94 с.
8. Воробьев, В.И. Микроэлементы и их применение в рыбоводстве / В.И. Воробьев. – М.: Пищевая промышленность, 1979. – 182 с.
9. Воробьев, В.И. Биогеохимия и рыбоводство / В.И. Воробьев. – Саратов: МП «Литера», 1993. – 224 с.
10.    Власюк, П.А. Биологические элементы в жизнедеятельности растений / П.А. Власюк. – Киев: Наумова Думка, 1979. – 210с.
11. Гамыгин, Е.А. Итоги работы по созданию новых кормов для ценных объектов аквакультуры / Е.А. Гамыгин, М.А. Щербина, А.А. Передняя, Вестник АГТУ. Сер.: Рыбное хозяйство. – 2004. - №2(21). – С.55-60.
12. Глущенко, Н.Н. Физико-химические закономерности биологического действия высокодисперсных порошков металлов / Н.Н. Глущенко, О.А. Богословская, И.П. Ольховская, Химическая физика. – 2002. – Т.21(4). – С.79-85.
13. Головин, Ю.И. Введение в нанотехнику / Ю.И. Головин. – М.: Машиностроение, 2007. – 496 с.
14. Гусев, А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии / А.И.   Гусев. – М.: Физматлит, 2007. – 416 с.
15. Дудакова, Ю.С. Антибактериальное действие наночастиц железа и меди на клинические штаммы Pseudomonas aeruginosa и Mycobacterium tuberculosis / И.В. Бабушкина, Ю.С. Дудакова, В.Б. Бородулин, Н.Е. Казимирова, Н.А. Иванова, Нанотехника. – 2009. – №3. – С. 69-72.
16. Дудакова, Ю.С. Биологическое действие высокодисперсных порошков металлов на ферменты сыворотки крови мышей / Ю.С. Дудакова, И.В. Бабушкина, А.Н. Понукалин, В.Б. Бородулин, Известия ВУЗов. Северо – Кавказский регион. Естественные науки. – 2010. – № 2. – С. 84-88.
17. Коваленко, Л.В.Биологически активные нанопорошки железа / Л.В. Коваленко, Г.Э. Фолманис. – М.: «Наука», 2006. – 128 с.
18. Лавровский, В.В. Совершенствование способов кормления рыб – путь к повышению эффективности индустриального рыбоводства / В.В. Лавровский, Рыбное хозяйство. – 1978. – №5. – С.13-17.
19. Лебедев, Н.И. Использование микродобавок для повышения продуктивности жвачных животных / Н.И. Лебедев. – Ленинград: ВО «Агропромиздат», 1990. – 96 с.
20. Марголин, В.И. Введение в нанотехнологию: Учебник / В.И. Марголин, В.А. Жабреев, Г.Н. Лукьянов, В.А. Тупик. – СПб.: Издательство «Лань», 2012. – 464 с.
21. Мелякина, Э.И. Сравнительная характеристика микроэлементного состава прудовых рыб Астраханской области / Э.И. Мелякина, Н.Г. Агабабова, Вестник АГТУ. – 2007. - №3(38). – С.48-50.
22. Мелякина, Э.И. Анализ содержания железа и кобальта в органах и тканях щуки (Esox Lucius) / Э.И. Мелякина, О.Н. Бичарева Вестник АГТУ. Сер.: Рыбное хозяйство. – 2009. - №2. – С.67-69.
23. Мирошникова, Е.П. Обмен химических элементов в организме карпа при использовании наночастиц кобальта и железа в корме / Е. П. Мирошникова, А.Е. Аринжанов, Н.Н. Глущенко, С.П. Василевская, Вестник Оренбургского государственного университета. – 2012. – № 6. – С. 170-175.
24. Мирошникова, Е.П. Аквакультура практикум: учебное пособие для студентов, обучающихся по программам высшего профессионального образования по направлению подготовки 111400.62 Водные биоресурсы и аквакультура / Е. П. Мирошникова - Оренбург: Университет, 2013. - 185 с.
25. Морозов, Н.П. Переходные и тяжелые металлы в промысловой ихтиофауне океанических, морских и пресных вод / Н.П. Морозов, С.А. Петухов, Рыбное хозяйство. – 1977. - №5. – С.98-120.
26. Мухина, Н.В. Биологически активные кормовые добавки нового поколения / Н.В. Мухина, Ф.Н. Зайцев, И.А. Мартынова, А.В. Коротков, VI-й Международный конгресс по птицеводству. Москва. –2010. – С.195-200.
27. Оберлис, Д. Биологическая роль макро- и микроэлементов у человека и животных / Д. Оберлис, Б. Харланд, А.В. Скальный. – СПб.: Наука, 2008. – 544 с.
28. Павлов, Г.В. Биологическая активность ультрадисперсных порошков: Монография / Г.В. Павлов, Г.Э. Фолманис. – М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов, 1999. – 76 с.
29. Пономарева, Е.Н. Использование витаминов для повышения резистентности осетровых рыб в раннем онтогенезе / Е.Н. Пономарева, М.Н. Сорокина, Вестник астраханского гос. техн. ун-та. – 2004. –№2 (21). – С.67-73.
30. Привезенцев, Ю.А. Выращивание рыб в малых водоемах / Ю.А. Привезенцев. – М.: Мир, 2000. – 40 с.
31. Привезенцев, Ю.А. Интенсивное прудовое рыбоводство / Ю.А. Привезенцев. – М.: Агропромиздат, 199.1 – 368 с.
32. Пономарев, С.В. Индустриальная аквакультура / С.В. Пономарев, Ю.Н. Грозеску, А.А. Бахарева. – Астрахань: 2006. – 312 с.
33. Самохин, В.Т. Профилактика нарушений обмена микроэлементов у жвачных / В.Т. Самохин – М.: «Колос», 1981. – 144 с.
34. Скальный, А.В. Химические элементы в физиологии и экологии человека / А.В. Скальный. – М.: Изд. дом «ОНИКС 21 век»: Мир, 2004. – 216 с.
35. Скальный, А.В. Биоэлементы в медицине / А.В. Скальный, И.А. Рудаков. – М.: Изд. дом «ОНИКС 21 век»: Мир, 2004. – 272с.
36. Скальный, А.В. Методология оценки эффективности коррекции элементного статуса человека / А.В. Скальный, Р.М. Дубовой, Е.В. Лакарова, Вестник восстановительной медицины. - 2009. - № 1. - С. 36-39.
37. Скляров, В.Я. Корма и кормление рыб в аквакультуре / В.Я. Скляров. – М.: Издательство ВНИРО, 2008. – 150 с.
38. Скляров, В.Я. Актуальные проблемы кормления рыб в индустриальном рыбоводстве / В.Я. Скляров, А.Ф. Овчаров, Л.В. Таран, Сб. науч. тр. ГосНИОРХ. – 1981. – Вып.176. - С.117-125.
39. Суздалев, И.П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов / И.П. Суздалев. – М.: КомКнига, 2006. – 592 с.
40. Тимошина, Л.А. Усовершенствование кормов для двухлеток карпа, выращиваемых в садках на теплых водах / Л.А. Тимошина Известия ГосНИОРХ. – 1977. – Т 127. – С.64-69.
41. Федоренко, В.Ф. Нанотехнологии и наноматериалы в агропромышленном комплексе / В.Ф. Федоренко. – М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2008. – 148 с.
42. Чурилов, Г.И. Эколого-биологические эффекты нанокристаллических металлов: Автореф. дисс. на соискание ученой степени док. биол. наук. / Г.И. Чурилов. – Балашиха: 2010. – 42 с.
43. Щербина, М.А. Кормление рыб в пресноводной аквакультуре / М.А. Щербина, Е.А. Гамыгин – М.: Изд-во ВНИРО, 2006. – 360 с.
44. Adili, A. Differential cytotoxicity exhibited by silica nanowires and nanoparticles / A. Adili, S. Crowe, M.F. Beaux, T. Cantrell, P.J. Shapiro,  D.N. McIlroy, K.E. Gustin Nanotoxicology, 2008. – Vol. 2. – Iss. 1 – рр. 1 – 8.
45. Donaldson, K. The janus faces of nanoparticles / K. Donaldson, A. Seaton  Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2007. – vol. 7. – №. 12. – pp. 4607-4611.

 Скачать: dipl.doc