desinДезинфектологияDisinfectology3033-64653033-7739Федеральный научный центр гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана10.47470/dez023XSHVOIdesin-84Research ArticleПРОФИЛАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНАPREVENTIVE MEDICINEОценка цитотоксичности наночастиц оксида железа различной модификации, легированных серебром, на клеточных культурах in vitroEvaluation of the Cytotoxicity of Silver-Doped Iron Oxide Nanoparticles of Various Modifications on Cell Cultures In Vitrohttps://orcid.org/0000-0003-1928-8211ФедотоваОльга СеменовнаFedotovaOlga S.

Канд. биол. наук, с. н. с. отдела токсикологии (с лабораторией) Института дезинфектологии ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, Москва, Россия

e-mail: fedotova.os@fncg.ru

Cand. Sci. (Biol.), senior researcher, Toxicology Department (with laboratory), Institute of Disinfection, F.F. Erisman Federal Scientific Center of Hygiene, Moscow, Russia

e-mail: fedotova.os@fncg.ru

fedotova.os@fncg.ruhttps://orcid.org/0009-0007-5962-2727ТамбовцеваЕкатерина РомановнаTambovtsevaEkaterina R.

Студентка каф. медицинской биохимии и биофизики ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия

e-mail: e.tambovceva00@gmail.com

Student, Department of medical biochemistry and biophysics, Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin, Yekaterinburg, Russia

e-mail: e.tambovceva00@gmail.com

e.tambovceva00@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0000-1263-8018ДавиденкоАнгелина МихайловнаDavidenkoAngelina M.

Студентка каф. медицинской биохимии и биофизики ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия

e-mail: davibenkoangelina@gmail.com 

Student, Department of medical biochemistry and biophysics, Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin, Yekaterinburg, Russia

e-mail: davibenkoangelina@gmail.com

davibenkoangelina@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-3416-0902ЗахароваЮлия АлександровнаZakharovaYulia A.

Д-р. мед. наук, проф., научный руководитель Института дезинфектологии ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, Москва, Россия; профессор каф. эпидемиологии и дезинфектологии ФГАОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования», Москва, Россия

e-mail: zakharova.ya@fncg.ru

Dr. Sci. (Med.), Professor, Scientific Director, Institute of Disinfection, F.F. Erisman Federal Scientific Center of Hygiene, Moscow, Russia; Professor, Department of epidemiology and desinfectology, Russian Medical Academy of Continuous Professional Education, Moscow, Russia

e-mail: zakharova_ya@fncg.ru

zakharova.ya@fncg.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3193-2903УлиткоМария ВалерьевнаUlitkoMaria V.

Канд. биол. наук, в. н. с. лаб. клеточных культур ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет им. первого президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия

e-mail: mv.ulitko@urfu.ru

Cand. Sci. (Biol), leading researcher, Cell culture laboratory, Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin, Yekaterinburg, Russia

e-mail: mv.ulitko@urfu.ru

mv.ulitko@urfu.ruИнститут дезинфектологии ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» РоспотребнадзораРоссияInstitute of Disinfection, F.F. Erisman Federal Scientific Center of HygieneRussian FederationФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»РоссияUral Federal University named after the first President of Russia B.N. YeltsinRussian FederationИнститут дезинфектологии ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора; ФГАОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» Минздрава РоссииРоссияInstitute of Disinfection, F.F. Erisman Federal Scientific Center of Hygiene; Russian Medical Academy of Continuous Professional EducationRussian Federation202610082026225564Copyright © Федотова О.С., Тамбовцева Е.Р., Давиденко А.М., Захарова Ю.А., Улитко М.В., 20262026Федотова О.С., Тамбовцева Е.Р., Давиденко А.М., Захарова Ю.А., Улитко М.В.Fedotova O.S., Tambovtseva E.R., Davidenko A.M., Zakharova Y.A., Ulitko M.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.dezinfectologiya.ru/jour/article/view/84Введение

Введение. Наночастицы (НЧ) оксида железа (Fe2O3), модифицированные серебром и проявляющие антибактериальные свойства, – перспективный материал для разработки новых подходов в дезинфектологии, позволяющий применять инновационные решения в медицине. Различные модификации НЧ, в том числе температурная обработка, приводят к формированию разных кристаллических фаз оксида железа, что также определяет вызываемый ими эффект. Перспективные разработки в медицине не исключают необходимости исследования биобезопасности данных материалов для организма пациента и медицинского персонала.

Целью исследования было изучение цитотоксичности трёх видов НЧ Fe2O3, легированных серебром, на клеточных культурах.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследование проводилось на клеточных культурах MDCK и Vero, которые подвергали воздействию НЧ, легированных серебром, с последующим ступенчатым отжигом: НЧ Fe2O3 S0 — без дополнительной температурной обработки; НЧ Fe2O3 S200 — отожжённых при температуре 200°С; НЧ Fe2O3 S500 — при температуре 500°С. Оценку цитотоксичности НЧ проводили с помощью морфологического анализа монослоя клеток и МТТ-теста.

Результаты

Результаты. Наибольшие морфологические изменения проявил образец НЧ Fe2O3 S0 в концентрации 200 мкг/мл, который в обоих типах клеток вызывал выраженную деструкцию клеточного монослоя: 3 балла на клетках Vero и 4 балла на клетках MDCK. НЧ Fe2O3 S200 и НЧ Fe2O3 S500 проявляли значительно меньшую токсичность и оказывали заметное морфологическое воздействие только в концентрации 400 мкг/мл. Показатели МТТ-теста для обеих клеточных линиях продемонстрировали низкую или умеренную токсичность исследуемых НЧ в диапазоне концентраций до 200 мкг/мл.

Заключение

Заключение. Таким образом, температура обжига при синтезе НЧ Fe2O3 может быть ключевым фактором токсичности, влияющим на их взаимодействие с клеточными культурами. Расхождения результатов МТТ-теста и морфологии клеток связаны со спецификой тестов и требуют дальнейших научных исследований с подбором протоколов и методов анализа.

Вклад авторов

Вклад авторов:Федотова О.С. — концепция и дизайн исследования, редактирование;Тамбовцева Е.А. — обработка данных, написание текста;Давиденко А.М. — обработка данных;Захарова Ю.А., Улитко М.В. — редактирование.Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех её частей.

Источник финансирования

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией данной статьи.

Поступила

Поступила: 07.07.2025 / Принята к печати 24.07.2026 / Опубликована 10.08.2026

Introduction

Introduction. Modifying iron oxide nanoparticles (Fe2O3 NPs) with silver enables new developments in medicine. It is also known that different temperature treatments of NPs lead to the formation of different crystalline phases of iron oxide, which ultimately influences cellular processes. The presence of promising developments in the field of medicine does not exclude the need to study the biosafety of these materials for the patient's body and medical personnel.The aim of the study was to investigate the cytotoxicity of three types of Fe2O3 NP samples ligated with silver in cell cultures.

Materials and methods

Materials and methods. The study was conducted on MDCK and Vero cell cultures, which were exposed to silver-ligated NPs followed by stepwise annealing: Fe2O3 S0 NPs — without additional heat treatment; Fe2O3 S200 NPs — annealed at 200°C; Fe2O3 S500 NPs — at 500°C. The cytotoxicity of the NPs was assessed using monolayer morphological analysis and the MTT assay.

Results

Results. The Fe2O3 S0 NP sample at a concentration of 200 μg/ml exhibited the greatest morphological changes, causing significant destruction of the cell monolayer in both cell types: a score of 3 on Vero cells and a score of 4 on MDCK cells. Fe2O3 S200 and Fe2O3 S500 NPs exhibited significantly lower toxicity and produced a noticeable morphological effect only at a concentration of 400 μg/ml. The MTT assay results for both cell lines demonstrated low to moderate toxicity of the studied NPs in the concentration range up to 200 μg/ml.

Conclusion

Conclusion. Thus, the firing temperature during the synthesis of Fe2O3 nanoparticles may be a key factor in the toxicity of the material, affecting its interaction with cell cultures. The discrepancies in the results of the MTT test and cell morphology are related to the specific nature of the tests and require further scientific research with the selection of protocols and analysis methods. 

Сontribution

Сontribution:Fedotova O.S. — study concept and design, editing; Tambovtseva E.A. — data processing, writing; Davidenko A.M. — data processing; Zakharova Yu.A., Ulitko M.V. — editing. All authors — approved the final version of the article and are responsible for the integrity of all its parts.

Funding source

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no apparent or potential conflicts of interest related to the publication of this article.

Received

Received: 07.07.2025 / Accepted: 24.07.2026 / Published: 10.08.2026

наночастицыоксид железаклеточные культурыморфологический анализМТТ-тестnanoparticlesiron oxidecell culturesmorphological analysisMTT assayReferencesKvitek L., Prucek R, Panacek A, Soukupova J. Physicochemical aspects of metal nanoparticle preparation. In: Engineered Nanomaterials – Health and Safety. IntechOpen; 2019.Kvitek L., Prucek R, Panacek A, Soukupova J. Physicochemical aspects of metal nanoparticle preparation. In: Engineered Nanomaterials – Health and Safety. IntechOpen; 2019.Weinstein J.S., Varallyay C.G., Dosa E., Gahramanov S., Hamilton B., Rooney W.D., et al. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles: diagnostic magnetic resonance imaging and potential therapeutic applications in neurooncology and central nervous system inflammatory pathologies, a review. J. Cereb. Blood Flow Metab. 2010; 30(1): 15–35. https://doi.org/10.1038/jcbfm.2009.192 https://elibrary.ru/zammqnWeinstein J.S., Varallyay C.G., Dosa E., Gahramanov S., Hamilton B., Rooney W.D., et al. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles: diagnostic magnetic resonance imaging and potential therapeutic applications in neurooncology and central nervous system inflammatory pathologies, a review. J. Cereb. Blood Flow Metab. 2010; 30(1): 15–35. https://doi.org/10.1038/jcbfm.2009.192 https://elibrary.ru/zammqnLapusan R., Borlan R., Focsan M. Advancing MRI with magnetic nanoparticles: a comprehensive review of translational research and clinical trials. Nanoscale Adv. 2024; 6(9): 2234–59. https://doi.org/10.1039/d3na01064c https://elibrary.ru/esdralLapusan R., Borlan R., Focsan M. Advancing MRI with magnetic nanoparticles: a comprehensive review of translational research and clinical trials. Nanoscale Adv. 2024; 6(9): 2234–59. https://doi.org/10.1039/d3na01064c https://elibrary.ru/esdralAlZubaidi A., Pandit V., Jawale V., Gupta M., Late D. Ag-Fe2O3 nanohybrids for photocatalytic degradation and antibacterial activity. Front. Catal. 2025; 5: 1655324. https://doi.org/10.3389/fctls.2025.1655324 https://elibrary.ru/yyijbtAlZubaidi A., Pandit V., Jawale V., Gupta M., Late D. Ag-Fe2O3 nanohybrids for photocatalytic degradation and antibacterial activity. Front. Catal. 2025; 5: 1655324. https://doi.org/10.3389/fctls.2025.1655324 https://elibrary.ru/yyijbtЗахарова Ю.А., Новиков В.А., Андреев С.В., Макарова М.А. Защитные перчатки нового поколения: актуальные тенденции технологических решений и перспективы применения (научный обзор). Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2025; 102(5): 635–46. https://doi.org/10.36233/0372-9311-715 https://elibrary.ru/ytnxjpZakharova Yu.A., Novikov V.A., Andreev S.V., Makarova M.A. Next-generation protective gloves: current trends in technological solutions and application prospects (scientific review). Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2025; 102(5): 635–46. https://doi.org/10.36233/0372-9311-715 https://elibrary.ru/ytnxjp (In Russ.)Istomina L.I., Sakharov K.A., Anosova E.I., Protasova S.G., Ionov A.M., Starikova A.S., et al. New method of synthesizing Zno/Zno2 particles of different morphologies in hydrogen peroxide vapor. Mater. Chem. Phys. 2026; 349(Pt. 1): 131810. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2025.131810Istomina L.I., Sakharov K.A., Anosova E.I., Protasova S.G., Ionov A.M., Starikova A.S., et al. New method of synthesizing Zno/Zno2 particles of different morphologies in hydrogen peroxide vapor. Mater. Chem. Phys. 2026; 349(Pt. 1): 131810. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2025.131810Захарова Ю.А., Фельдблюм И.В. Сравнительная характеристика микрофлоры, выделенной из очагов гнойно-септических инфекций с множественными и единичными случаями. Эпидемиология и инфекционные болезни. 2009; (5): 16–21. https://elibrary.ru/kywcvfZakharova Yu.A., Feldblyum I.V. Comparative characteristics of the microflora isolated from pyoseptic infection foci with multiple and sporadic cases. Epidemiologiya i infektsionnye bolezni. 2009; (5): 16–21. https://elibrary.ru/kywcvf (In Russ.)Montiel Schneider M.G., Martín M.J., Otarola J., Vakarelska E., Simeonov V., Lassalle V., et al. Biomedical applications of iron oxide nanoparticles: current insights progress and perspectives. Pharmaceutics. 2022; 14(1): 204. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics14010204 https://elibrary.ru/rrtccpMontiel Schneider M.G., Martín M.J., Otarola J., Vakarelska E., Simeonov V., Lassalle V., et al. Biomedical applications of iron oxide nanoparticles: current insights progress and perspectives. Pharmaceutics. 2022; 14(1): 204. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics14010204 https://elibrary.ru/rrtccpBobo D., Robinson K.J., Islam J., Thurecht K.J., Corrie S.R. Nanoparticle-based medicines: a review of FDA-approved materials and clinical trials to date. Pharm. Res. 2016; 33(10): 2373–87. https://doi.org/10.1007/s11095-016-1958-5 https://elibrary.ru/wusrmpBobo D., Robinson K.J., Islam J., Thurecht K.J., Corrie S.R. Nanoparticle-based medicines: a review of FDA-approved materials and clinical trials to date. Pharm. Res. 2016; 33(10): 2373–87. https://doi.org/10.1007/s11095-016-1958-5 https://elibrary.ru/wusrmpФедотова О.С., Захарова Ю.А., Иващенко И.А. Применение клеточных культур в токсикологических исследованиях (научный обзор). Дезинфекционное дело. 2026; (1): 5–21. https://elibrary.ru/xfqshxFedotova O.S., Zakharova Yu.A., Ivashenko I.A. The use of cell cultures in toxicology research (scientific review). Dezinfektsionnoe delo. 2026; (1): 5–21. https://elibrary.ru/xfqshx (In Russ.)Пономарев В.О., Демченко Н.С., Ткаченко К.А., Федотова О.С. Исследование цитотоксического воздействия квантовых точек на клеточных культурах роговицы и конъюнктивы человека в аспекте перспектив лечения инфекционного кератита. Офтальмохирургия. 2024; (3): 99–106. https://doi.org/10.25276/0235-4160-2024-3-99-106 https://elibrary.ru/abxizqPonomarev V.O., Demchenko N.S., Tkachenko K.A., Fedotova O.S. Investigation of the cytotoxic effect of quantum dots on human corneal and conjunctival cell cultures in the aspect of prospects for the treatment of infectious keratitis. Oftal'mokhirurgiya. 2024; (3): 99–106. https://doi.org/10.25276/0235-4160-2024-3-99-106 https://elibrary.ru/abxizq (In Russ.)Sharma A., Gorey B., Casey A. In vitro comparative cytotoxicity study of aminated polystyrene, zinc oxide and silver nanoparticles on a cervical cancer cell line. Drug Chem. Toxicol. 2019; 42(1): 9–23. https://doi.org/10.1080/01480545.2018.1424181Sharma A., Gorey B., Casey A. In vitro comparative cytotoxicity study of aminated polystyrene, zinc oxide and silver nanoparticles on a cervical cancer cell line. Drug Chem. Toxicol. 2019; 42(1): 9–23. https://doi.org/10.1080/01480545.2018.1424181Meesaragandla B., Komaragiri Y., Schlüter R., Otto O., Delcea M. The impact of cell culture media on the interaction of biopolymer-functionalized gold nanoparticles with cells: mechanical and toxicological properties. Sci. Rep. 2022; 12(1): 16643. https://doi.org/10.1038/s41598-022-20691-w https://elibrary.ru/jrygxrMeesaragandla B., Komaragiri Y., Schlüter R., Otto O., Delcea M. The impact of cell culture media on the interaction of biopolymer-functionalized gold nanoparticles with cells: mechanical and toxicological properties. Sci. Rep. 2022; 12(1): 16643. https://doi.org/10.1038/s41598-022-20691-w https://elibrary.ru/jrygxrПотапович А.И., Сухан Т.О., Антипова О.А., Костюк В.А. Исследование антиоксидантной и противовоспалительной активности комплекса рутина с двухвалентным железом. Журнал Белорусского государственного университета. Биология. 2019; (1): 3–12. https://doi.org/10.33581/2521-1722-2019-1-3-12 https://elibrary.ru/kfynhgPotapovich A.I., Suhan T.O., Antipova O.A., Kostyuk V.A. Research of antioxidant and anti-inflammatory activity of rutine complex with bivalent iron. Zhurnal Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya. 2019; (1): 3–12. https://doi.org/10.33581/2521-1722-2019-1-3-12 https://elibrary.ru/kfynhg (In Russ.)Rafieepour A., Azari M.R., Peirovi H., Khodagholi F., Jaktaji J.P., Mehrabi Y., et al. Investigation of the effect of magnetite iron oxide particles size on cytotoxicity in A549 cell line. Toxicol. Ind. Health. 2019; 35(11-12): 703–13. https://doi.org/10.1177/0748233719888077Rafieepour A., Azari M.R., Peirovi H., Khodagholi F., Jaktaji J.P., Mehrabi Y., et al. Investigation of the effect of magnetite iron oxide particles size on cytotoxicity in A549 cell line. Toxicol. Ind. Health. 2019; 35(11-12): 703–13. https://doi.org/10.1177/0748233719888077Fahmy H.M., Shekewy S., Elhusseiny F.A., Elmekawy A. Enhanced biocompatibility by evaluating the cytotoxic and genotoxic effects of magnetic iron oxide nanoparticles and chitosan on hepatocellular carcinoma cells (HCC). Cell Biochem. Biophys. 2024; 82(2): 1027–42. https://doi.org/10.1007/s12013-024-01256-2 https://elibrary.ru/sdobvcFahmy H.M., Shekewy S., Elhusseiny F.A., Elmekawy A. Enhanced biocompatibility by evaluating the cytotoxic and genotoxic effects of magnetic iron oxide nanoparticles and chitosan on hepatocellular carcinoma cells (HCC). Cell Biochem. Biophys. 2024; 82(2): 1027–42. https://doi.org/10.1007/s12013-024-01256-2 https://elibrary.ru/sdobvcLee J., Lee J.H., Lee S.Y., Park S.A., Kim J.H., Hwang D., et al. Antioxidant iron oxide nanoparticles: their biocompatibility and bioactive properties. Int. J. Mol. Sci. 2023; 24(21): 15901. https://doi.org/10.3390/ijms242115901 https://elibrary.ru/shmywsLee J., Lee J.H., Lee S.Y., Park S.A., Kim J.H., Hwang D., et al. Antioxidant iron oxide nanoparticles: their biocompatibility and bioactive properties. Int. J. Mol. Sci. 2023; 24(21): 15901. https://doi.org/10.3390/ijms242115901 https://elibrary.ru/shmywsStagi L., De Toro J.A., Ardu A., Cannas C.., Casu A., Lee S.S., et al. Surface effects under visible irradiation and heat treatment on the phase stability of γ-Fe2O3 nanoparticles and γ-Fe2O3−SiO2 core–shell nanostructures. J. Phys. Chem. C. 2014; 118(5): 2857–66. https://doi.org/10.1021/jp4115833 https://elibrary.ru/srfuzjStagi L., De Toro J.A., Ardu A., Cannas C.., Casu A., Lee S.S., et al. Surface effects under visible irradiation and heat treatment on the phase stability of γ-Fe2O3 nanoparticles and γ-Fe2O3−SiO2 core–shell nanostructures. J. Phys. Chem. C. 2014; 118(5): 2857–66. https://doi.org/10.1021/jp4115833 https://elibrary.ru/srfuzj

The authors declare that there are no conflicts of interest present.