Исследование токсического воздействия компонентов ракетного топлива на клетки с помощью lux-биосенсоров тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Кессених Андрей Григорьевич

• Кессених Андрей Григорьевич
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Кессених Андрей Григорьевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. 1 Перспективные соединения для разработки КТР

1.2 Токсикология производных норборнена

1.3 Канцерогенные производные, образующиеся при окислении несимметричного диметилгидразина

1.4 Биодеградация гептила

1.5 Полуспецифичные биосенсоры, индуцируемые в ответ на повреждения основных компонентов клетки

1.6 Lux-биосенсоры для анализа генотоксичности

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Бактериальные штаммы и плазмиды

2.2 Среды и условия роста бактерий

2.3 Реактивы

2.4 Манипуляции с ДНК

2.5 Измерение биолюминесценции

2.6 Обработка данных

3 РЕЗУЛЬТАТЫ

3.1 Разработка набора lux-биосенсоров для детекции малых концентраций НДМГ и его токсичных производных в окружающей среде

3.2 Биодеградация НДМГ

3.2.1 Получение штамма бактерий, устойчивых к НДМГ

3.2.2 Проверка способности штамма B. subtilis КК1112 к биодеградации НДМГ

3.2.3 Синергичная деструкция НДМГ клетками бактерий B. subtilis КК1112 и проростками растений (Bromus inermis Leyss., Medicago varia Mart., Phleum pratense L.)

3.3. Токсическое воздействие 2-этил(бицикло[2.2.1]гептана) на бактериальные клетки

3.4 Токсическое действие 2,2'-бис(бицикло[2.2.1]гептана) на бактериальные клетки

3.5 Конструирование ^-биосенсоров на основе В. suЫШs с использованием етресс-индуцируемых промоторов

3.6 Способность к деткции токсикантов в почвах

3.7 Специфичность воздействия БЦГ на грамположительных и грамотрицательных бактерий

3.8 Токсические свойства дициклопропанированного 5-винил-2-норборнена

66

4 ОБСУЖДЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование токсического воздействия компонентов ракетного топлива на клетки с помощью lux-биосенсоров»

Актуальность темы 7

Цель и задачи исследований 7

Научная новизна работы 8

Теоретическая и практическая значимость исследования 9

Положения, выносимые на защиту 10

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 12

1. 1 Перспективные соединения для разработки КТР 12

1.2 Токсикология производных норборнена 14

1.3 Канцерогенные производные, образующиеся при окислении несимметричного диметилгидразина 16

1.4 Биодеградация НДМГ. 18

1.5 Биосенсоры для определения токсикантов в среде. 19

1.6 Полуспецифичные биосенсоры, индуцируемые в ответ на повреждения основных компонентов клетки. 21

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 28

2.1. Бактериальные штаммы и плазмиды 28

2.2. Среды и условия роста бактерий 29

2.3. Реактивы 30

2.4. Трансдукция P1 30

2.5. Манипуляции с ДНК 31

2.6. Измерение биолюминесценции 32

2.7. Обработка данных 33

3. РЕЗУЛЬТАТЫ 33

3.1. Разработка набора lux-биосенсоров для детекции малых концентраций

НДМГ и его токсичных производных в окружающей среде. 33

3.2 Биодеградация НДМГ 37

3.2.1 Получение штамма бактерий, устойчивых к НДМГ 37

3.2.2 Проверка способности штамма B. subtilis КК1112 к биодеградации НДМГ 39

3.2.3 Синергичная деструкция НДМГ клетками бактерий B. subtilis КК1112 и проростками растений (Bromus inermis Leyss., Medicago varia Mart., Phleum pratense L.) 40

3.3. Токсическое воздействие 2-этил(бицикло[2.2.1]гептана) на бактериальные клетки. 47

3.4 Токсическое действие 2,2'-бис(бицикло[2.2.1] гептана) на бактериальные клетки 50

3.5 Конструирование lux-биосенсоров на основе B. subtilis с использованием стресс-индуцируемых промоторов 59

3.6 Способность lux-биосенсоров к детекции токсикантов в почвах. 63

3.7 Специфичность воздействия БЦГ на грамположительных и грамотрицательных бактерий. 65

3.8 Токсические свойства дициклопропанированного 5-винил-2-норборнена

67

4. ОБСУЖДЕНИЕ 76

ВЫВОДЫ 83

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 85

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота, РНК - рибонуклеиновая кислота, мРНК - матричная РНК, рРНК - рибосомальная РНК,

ВКПМ - Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов, ИПТГ - изопропил-в-О-тиогалактопиранозид, ПЦР - полимеразная цепная реакция, ОТ-ПЦР - ПЦР с обратной транскрипцией,

OD600 - оптическая плотность раствора/суспензии при длине волны 600 нм. НДМГ - Несимметричный диметилгидразин ММС - метилметан сульфонат

дцпВНБ- дициклопропанированный винилнарборнан ЭЦГ- этил бициклогептан

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Органические соединения на основе гидразинов, использующиеся в качестве компонентов ракетного топлива (КРТ) являясь сильными восстановителями, способны вступать в реакцию с различными органическими соединениями, в том числе с белками и нуклеиновыми кислотами (Lingen 1964). В связи с этим возможно использование биосенсоров для определения токсического воздействия КРТ на бактериальную клетку. Цельноклеточные биосенсоры наиболее предпочтительны в работах по исследованию механизмов воздействия КРТ на клеточном уровне.

В настоящей работе было сфокусировано внимание на исследовании генотоксичности несимметричного диметилгидразина (НДМГ) и перспективных для использования в качестве КРТ соединений, на основе напряженных циклоалканов. Данные соединения обладают повышенной теплотой сгорания по сравнению с другими углеводородами (Dobe 1991). Возможности быстрой и точной оценки токсикологических характеристик важны для разработки новых перспективных видов топлива на основе органических соединений (Грачева 2000). Разработанные в настоящей работе подходы позволяют выполнять задачи детекции генотоксического воздействия КРТ и продуктов их неполного окисления как в водных экосистемах, так и в почве.

Для исследований механизмов токсичности НДМГ и перспективных соединений на основе напряженных циклоалканов использовались как существующие бактериальные биосенсоры (Котова и др., 2009; Горянин и др., 2013), так и новые, сконструированные в рамках настоящей работы lux-биосенсоры на основе клеток Escherichia coli и Bacillus subtilis, несущих гены lux-оперона под контролем стресс-индуцируемых промоторов.

Цель и задачи исследований

Основной целью настоящей работы является определение параметров токсичности органических соединений, используемых в качестве КРТ, и

разработка биолюминесцентной сигнальной системы для быстрой и точной оценки токсикологических характеристик новых веществ. Задачи, решаемые в ходе выполнения исследований:

— Сконструировать биосенсор для определения окислительных

повреждений клетки перекисью водорода и алкилгидроперекисями на основе клеток E. coli с использованием регуляторного гена oxyR и lux-генов Photorhabdus luminescens под контролем индуцируемого промотора PoxyS;

— Исследовать токсикологические характеристики НДМГ с помощью

lux-биосенсоров на основе E. coli с использованием индуцируемых промоторов PrecA, Pcda, PsoxS, PoxyR, PkatG, PalkA, Pibp, Pdps, Plac и определить оптимальный набор биосенсоров для дальнейшего использования;

— Исследовать токсикологические характеристики напряженных

циклоалканов, синтезированных на основе норборнана, с помощью набора lux-биосенсоров на основе E. coli;

— Сконструировать цельноклеточные биосенсоры на основе клеток

B. subtilis для оценки генотоксичности соединений по отношению к грамположительным бактериям с использованием индуцируемых промоторов PalkA, PmrgA, PdinC;

— Определить характеристики новых lux-биосенсоров на основе

B. subtilis и с биосенсорами на основе E. coli на модельных веществах в воде и почве;

— Исследовать механизмы токсичности и перспективных для

использования в качестве КРТ соединений, на основе напряженных циклоалканов с использованием полученного набора lux-биосенсоров на основе клеток B. subtilis и E. coli.

Научная новизна работы

В настоящей работе впервые было исследовано влияние инновационных соединений на основе напряженных циклоалканов, перспективных как компонент ракетного топлива (КРТ), на живую клетку. Проведено исследование механизмов токсичности применяемого в настоящее время в качестве КРТ соединения несимметричного диметилгидразина.

Для этих исследований применялись как созданные ранее биосенсорные системы на основе клеток E. coli, так и разработаны, и созданы новые lux-биосенсоры на основе клеток B. subtilis. Полученные цельноклеточные бактериальные lux-биосенсоры позволяют проводить быструю и точную оценку токсикологических характеристик новых веществ. Таким образом, результаты настоящей работы представляют собой значительное дополнение к существующим знаниям в области биосенсорных технологий и токсикологии, и могут быть использованы для разработки новых методов контроля и предотвращения негативных последствий использования органических соединений, применяемых в качестве компонентов ракетного топлива.

Исследования генотоксичности КРТ и перспективных соединений позволило получить ценную информацию о механизмах токсичности и возможных воздействиях этих веществ на окружающую среду и здоровье человека, выбрать наиболее перспективные соединения, обладающие сниженной токсичностью при высокой удельной энергоёмкостью.

Теоретическая и практическая значимость исследования

Теоретическая значимость данной работы заключается в расширении знаний о рисках, связанных с использованием углеводородных типов топлива на основе норборнена и его производных, а также в предоставлении комплексных данных, описывающих работу стресс-индуцируемых промоторов у B. subtilis и E. coli. Это позволяет углубить понимание механизмов токсичности органических соединений, используемых в качестве компонентов ракетного топлива, и разработать новые методы и подходы для оценки и контроля их безопасности и воздействия на окружающую среду.

Практическая значимость исследования проявляется в следующих аспектах:

В ходе выполнения исследований создан набор lux-биосенсоров для определения генотоксичных продуктов неполного окисления несимметричного диметилгидразина в среде, который позволяет определять окислительный стресс, SOS-ответ и алкилирование ДНК в E. coli. Разработка и создание новых lux-биосенсоров для быстрой и точной оценки токсикологических характеристик органических соединений, используемых в качестве КРТ на основе B. subtilis, которые более эффективны при экологических исследованиях загрязнения почв.

Показана сравнительно низкая генотоксичность напряженных циклоалканов по сравнению с НДМГ, что даёт повод вести дальнейшую разработку различных видов топлива на их основе.

Разработка методических подходов и протоколов для использования lux-биосенсоров в токсикологических исследованиях позволяет упростить и ускорить процесс оценки токсичности различных веществ.

Созданы основы для разработки новых норм и стандартов по оценке безопасности использования органических соединений, применяемых в качестве компонентов ракетного топлива, что способствует снижению экологических и снижению экологических рисков и рисков для здоровья, связанных с их применением.

Данные исследования могут служить основой для дальнейшего развития биосенсорных технологий и их применения в других областях, таких как фармацевтика, пищевая промышленность, агрохимия и т.д. Это позволит создать новые инструменты и методы для оценки безопасности и качества продуктов, а также предотвращения возможных негативных последствий их использования.

Положения, выносимые на защиту

1 Созданный набор lux-биосенсоров на основе клеток E. coli, содержащих плазмиды с бактериальными luxCDABE-генами под контролем индуцируемых стрессовых промоторов Pa/M, P^, PcolD и PgrpE может

применяться для детекции токсичных продуктов неполного окисления

несимметричного диметилгидразина в среде и определения их генотоксического воздействия.

2 Соединения 2-этил(бицикло[2.2.1]гептан) и 2,2'-бис(бицикло[2.2.1]гептан) оказывают генотоксическое воздействие на бактериальные клетки, связанное с повреждениями ДНК останавливающими репликационную вилку (с SOS-ответом), но не вызывают алкилирование ДНК.

3 Сконструированные lux-биосенсоры, основанные на клетках B. subtilis, демонстрируют высокую чувствительность, по сравнению с гомологичными биосенсорами на основе E. coli, к специфичным для грамположительных бактерий токсикантам, в том числе к каркаснонапряженным углеводородным соединениям, перспективным как ракетное топливо.

4 Соединения дициклопропанированный 5-винил-2-норборнен и 2-этил(бицикло[2.2.1]гептан) обладают различными механизмами генотоксичности. При инкубации с клетками 2-этил(бицикло[2.2.1]гептан) характеризуется образованием активных форм кислорода, которые вызывают повреждение ДНК, в то время как дициклопропанированный 5-винил-2-норборнен вызывает SOS-ответ, не связанный с генерацией активных форм кислорода.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1 Перспективные соединения для разработки КТР

В настоящее время, продолжаются поиски новых материалов с улучшенными характеристиками для применения в ракетной технике. Химические соединения, используемые как компоненты ракетного топлива (КРТ), должны обладать такими свойствами как высокая энергетическая плотность, стабильность, высокий удельный импульс и др. Важным требованием к КРТ является низкая токсичность, что необходимо для снижения экологических рисков при производстве и эксплуатации ракетной техники. Одним из наиболее эффективных классов соединений являются производные гидразина (Рисунок 1.1.). Гидразин (N2^) и его производные, такие как монометилгидразин (MMГ) и несимметричный диметилгидразин (НДМГ), являются традиционными компонентами ракетного топлива.

Рисунок 1.1. Структурная формула гидразина, MMГ и НДМГ.

Гидразин, MMГ и НДМГ обладают высокой энергетической плотностью, хорошей стабильностью и простотой использования (Глушко 1985). К сожалению, неполное окисление этих веществ приводит к появлению активных форм кислорода и алкилирующих соединений, определяющих генотоксическое воздействие КРТ на основе НДМГ на клетку (Zavilgelsky 2007; Горянин 2013).

Имеется ряд перспективных направлений поиска новых КРТ, в том числе неорганического происхождения.

Наноматериалы, такие как углеродные нанотрубки и наночастицы металлов, могут быть использованы для улучшения энергетических характеристик ракетного топлива. Их добавление может повысить энергетическую плотность, скорость горения и стабильность топлива (Yetter 2009).

Твердые ракетные топлива на основе аммония, азотистых соединений и галогенированных углеводородов предлагают высокую энергетическую плотность и хорошую стабильность. Они также могут быть использованы в комбинации с другими компонентами для создания гибридных ракетных двигателей (Spakovszky 2011).

Ионные жидкости являются солевыми соединениями, которые остаются в жидком состоянии при комнатной температуре. Они могут быть использованы как компоненты ракетного топлива благодаря своим уникальным свойствам, таким как высокая энергетическая плотность низкая токсичность и стабильность при хранении. Исследования показывают, что ионные жидкости могут быть использованы как в качестве топлива, так и в качестве окислителя в ракетных двигателях (Bonhote 1996).

Гликоли, такие как этиленгликоль, представляют собой класс органических соединений, содержащих гидроксильные группы. Они могут быть использованы в качестве компонентов ракетного топлива благодаря их высокой энергоемкости, хорошей стабильности и низкой токсичности (Sutton 2010).

Исследования рабочих характеристик метана, который недавно привлек к себе всеобщее внимание в мире в качестве топлива нового поколения, рассмотрены в (Kim Jeong 2013), при этом был проведен обзор современного уровня развития ракетного двигателя, работающего на метане и кислороде. Жидкий метан как ракетное топливо обладает такими благоприятными характеристиками, как нетоксичность, низкая стоимость, способность к регенеративному охлаждению и возможность использования ресурсов на месте. Комбинация жидкого метана и жидкого кислорода также обеспечивает отличные

характеристики, включая высокий удельный импульс в расчете на массу топлива. Повсеместное использование метана в качестве КРТ ограничивается его низкой плотностью, что приводит к почти двукратному увеличению объёма топливных баков. Проведенное в ЦНИИМаш комплексное моделирование с учетом всех факторов показывает невысокий практический выигрыш при переходе на использование метана в качестве топлива вместо используемого в настоящее время нафтила.

Металл-органические каркасные структуры - это класс стабильных и безопасных материалов, перспективных в качестве платформы для придания углеводородному топливу легко настраиваемых свойств воспламенения и горения. Металлорганические соединения на основе алюминия и бора, могут быть использованы в качестве компонентов ракетного топлива из-за своих высоких тепловых характеристик и способности улучшать свойства других компонентов топлива (Jobin 2022; Ewing 2016).

Несмотря на то, что некоторые из вышеописанных соединений уже используются или исследуются для применения в ракетной технике, продолжаются поиски новых материалов с улучшенными характеристиками. Известно, что напряженные каркасные углеводороды обладают запасенной энергией из-за деформации углов валентной связи, что делает их перспективными с точки зрения разработки на их основе КРТ (Sirjean 2006, Dobe 1991). В нашей работе проведено исследование генотоксичности некоторых производных норборнена. Токсикологические характеристики подобных соединений активно исследуются в последнее время.

1.2 Токсикология производных норборнена

Напряженные углеводороды, норборнан и его ненасыщенные производные такие как норборнен (Рисунок 2.1), обычно используются в производстве каучука, эпоксидных смол, лекарственных соединений и парфюмерии (Bermeshev 2018, Ivin 1997).

Рисунок 2.1 Структура норборнена.

В научной литературе описывается значительное число напряженных циклоалканов, синтезируемых из норборнена, обладающих теми или иными токсическими свойствами (Головко 1996). Винил норборнен представляет собой органическое соединение, которое состоит из виниловой группы, присоединенной к норборнену. Представляет собой бесцветную жидкость. Соединение существует в виде эндо- и экзо-изомеров, но они обычно не разделяются. Это промежуточное звено в производстве коммерческого полимера EPDM. Его получают реакцией Дильса-Альдера (Bell 2014, Li 2021).

Первое упоминание о физиологической активности норборнановых соединений было связано с работой (Winstein 1961), где обсуждались случаи ингаляционного (с летальным исходом) и перкутанного поражения человека дибромпроизводным норборнана.

Производные норборнана обладают широким спектром физиологической активности и высокой токсичностью (Головко 1996).

Для промышленных химикатов типа 5-этилиден-2-норборнена (ENB) и 5-винил-2-норборнена (VNB) известна острая токсичность и первичная раздражающая способность. При внутривенном и ингаляционном воздействии в экспериментах на животных наблюдались острые нейротоксические признаки, включая тремор, атаксию и судороги; последних было достаточно, чтобы вызвать вывих или перелом позвоночника, что приводило к компрессии спинного мозга и последующему параличу задних конечностей. Как ENB, так и VNB умеренно раздражают кожу (кролика), вызывая эритему и отек, но не некроз. Оба вещества

вызывают легкую гиперемию конъюнктивы и хемоз у кроликов, но не повреждение роговицы (ВаЛаПупе 1997).

Токсикология же различных производных VNB и ENB, перспективных как компоненты топлив до настоящего времени не исследовалась

1.3 Канцерогенные производные, образующиеся при окислении несимметричного диметилгидразина

НДМГ широко используется в качестве ракетного топлива, и его окислительные продукты могут оказывать серьезное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. Понимание этих процессов и их последствий имеет критическое значение для обеспечения безопасности и эффективности космических миссий.

В результате окисления НДМГ в водных растворах атмосферным кислородом и перекисью водорода возникают ТМТ - тетраметилтетразен, НДМА - нитрозодиметиламин, ФДГ - формальдегид диметил гидразон и ряд других соединений (Рисунок 1.3.1) (Ьипп 1994).

тетраметилтетразен

нитрозодиметиламин

формальдегид диметил гидразон

Рисунок 1.3.1 ТМТ - тетраметилтетразен, НДМА - нитрозодиметиламин, ФДГ -

формальдегид диметил гидразон

Ключевым генотоксичным соединением из числа продуктов неполного окисления НДМГ является НДМА, способный метилировать ДНК (Горянин 2013). По механизму воздействия на ДНК НДМА аналогичен таким супермутагенам как

Ы-метил-Ы'-нитро-Ы-нитрозогуанидин и нитрозомочевина. В результате метилирования оснований нуклеотидов этими веществами возникают ошибки репликации, которые ускоряют уровень случайного мутагенеза до 1000 раз за деление.

В работе (Brendler-Schwaab 2002) показано, что НДМА способен вызывать рак печени. В результате биотрансформации НДМА может восстанавливаться до НДМГ в организме животных (Godoy 1983). Часть НДМА метилирует азотистые основания ДНК, что приводит к появлению метилгидразина при биотрансформации (Godoy 1984). Хорошо известна роль свободных радикалов в гепатотоксичности производных НДМГ (Arutiunian 1997, Walibo 1998).

Принципиально иным типом продуктов, образующихся в процессе окисления НДМГ, являются так называемые активные формы кислорода (АФК).

НДМГ является сильным восстановителем и, как следствие, способен восстанавливать атмосферный кислород с образованием супероксид аниона радикала и перекиси водорода (Zavilgelsky 2007). Образование перекиси, воздействующей в последствие на живые клетки, идет в две стадии:

1 Реакция первой стадии: O2 + H2NN(CH3)2 ^ O2H* (супероксид-анион) + HNN(CH3)2*

2 Реакция второй стадии: 2O2H* ^ H2O2 + O2

В организме в процессах индукции АФК из гидразина и, соответственно, в индукции рака принимает участие система микросомальных оксидаз, включающая цитохром Р-450 (Albano 1993). При взаимодействии с НДМГ происходит инактивация цитохрома Р-450 (Hirao 2013). Образование АФК из гидразинов описано также в работе (Walibo 1998). Интересен и, по-видимому, важен механизм образования АФК в моноцитах под влиянием гидразина, которые синтезируют сильный окислитель НОО (Goodwin 1996). В модельной системе было показано, что оксигемоглобин эффективно окисляет гидразин с образованием OH" - радикала, который в свою очередь разрушает азотистые основания нуклеиновых кислот (Ягужинский 2015).

1.4 Биодеградация НДМГ.

Проблема загрязнения окружающей среды компонентами ракетного топлива и безопасности жизнедеятельности населения вблизи позиционных районов, вследствие аварийных проливов вблизи пусковых площадок и в подтрассовых зонах, является весьма актуальной. В районах запуска ракет количество НДМГ, используемое в качестве топлива оценивается величиной до 300 т/год. За счет случайных проливов и падения отработанных ступеней общая загрязненная им территория достигает 1 млн гектар (Мисийчук 1998). Однократное воздействие топлива в концентрациях от 0,1 до 1 миллиграмма на килограмм уже влияет на процессы самоочищения почвы. Температура не оказывает влияния на стабильность попавшего в почву топлива. Хорошая растворимость в воде способствует перемещению топлива на глубину и накоплению его и продуктов его окисления, которые при отсутствии воздуха будут являться источником длительного загрязнения почвы и представляют опасность загрязнения подземных вод. К настоящему времени разработаны различные способы детоксикации компонентов ракетного топлива, включающие термические, физико-химические и химические методы (Плехотнин 1980,). Однако эти достаточно дорогостоящие методы не всегда обеспечивают необходимую степень очистки почв и грунтов и, кроме того, обычно приводят к потере плодородия.

В то же время остается практически не исследованной возможность использования микробиологических методов очистки почв и водоемов, загрязненных КРТ. В первую очередь это связано с тем, что характер воздействия НДМГ на природные экосистемы, пути его трансформации в окружающей среде, биологическая и биохимическая устойчивость, реакционная способность в процессах самопроизвольной деградации изучены мало (Козлов 2013). В то же время перспективность применения биологической очистки окружающей среды от различных ксенобиотиков и токсикантов не вызывает сомнения.

К настоящему времени опубликован ряд работ по изучению возможности микробиологической биодеструкции НДМГ. В работе Чугунова В.А. и др. показана способность к биодеградации НДМГ некоторыми штаммами бактерий,

микромицетов и дрожжей (Чугунов 2000). Штаммы были изолированы из почв тундры, загрязненной компонентами ракетного топлива, в работе также приведены данные, свидетельствующие в пользу способности данных микроорганизмов утилизировать НДМГ в качестве единственного источника азота, углерода и энергии. В работах американских исследователей (Alwell 2001) показана возможность промышленной биоочистки стоков, содержащих метилгидразин и гидразин бактериями преимущественно двух родов Achromobacter, и Rhodococcus.

Методики оценки результатов ремедиации почв и водоёмов после проливов КРТ, разработаны пока недостаточно полно. Для оценки можно применять хроматомассспектрометрический анализ, химические аналимтические методы для поиска остаточного содержания НДМГ и некоторых продуктов его неполного окисления. Биосенсорные технологии применяются для комплексной оценки содкржания токсикантов в воде и почве в местах пролива КРТ и последующей ремедиации.

1.5 Биосенсоры для определения токсикантов в среде.

В настоящее время разрабатываются простые, надёжные и экспрессные методы анализа токсического воздействия поллютантов (Deryabin 2009). На сегодняшний день в интегральной оценке качества окружающей среды широко применяются различные аналитические системы, включающие в себя биологический чувствительный элемент (ферменты, клетки и отдельные организмы), связанный с преобразователем, действие которого заключается в распознавании информации и её передаче. Такие аналитические системы называются биосенсорами (Wan 2014). В качестве организмов-сенсоров широко используют простейшие (Tetrahymena thermophila), микроводоросли (Selenastrum capricornutum) и беспозвоночные (Daphnia magna) (Hassan 2016). Установлено, что с повышением уровня биологической организации тест-объектов усложняется и становится неоднозначной взаимосвязь регистрируемого сигнала с токсическими факторами. Наиболее перспективными являются устройства на

основе морских фотобактерий (Bolelli 2016, Sharifian 2017, Girotti 2008, Tsybulskii 2010), за счёт ряда преимуществ, таких как, простота в использовании, высокая скорость анализа, низкая стоимость и чувствительность к широкому спектру токсикантов (Ron 2007, Ismailov 2015, Eltzov 2011, Woutersen 2017). Практическое применение таких биосенсоров основано на анализе активности их люминесцентной системы, связанной с метаболизмом и клеточным дыханием бактериальной клетки. Оценка изменения люминесценции фотобактерий в ответ на действие внешних факторов является эффективным методом определения общей токсичности in vitro широкого спектра веществ. Это даёт возможность использовать биолюминесцентный метод для первичного отбора синтезируемых веществ на определённые виды биологической активности, а также для получения первичной информации об их токсичности (Parvez 2008, Ma 2014).

В целом принято, что биосенсор состоит из биорецептора, трансдъюсера, электронного детектора сигнала и интрефейса (Naresh 2021) (Рис 1.5.1).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кессених Андрей Григорьевич, 2024 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Arutiunian A.V., Prolopenko V.M., Burmistrov S.O. et al. Free-radical processes in blood serum, liver and large bowel during 1,2-dimethylhydrazine-induced carcinogenesis in rats. Vopr. Onkol. 1997. T. 43, № 6. P. 618-622.

2. Albano E., Goria-Gatti L., Clot P. et al. Possible role of free radical intermediates in hepatotoxicity of hydrazine derivatives. Toxicol. Ind. Health. - 1993. - Vol. 9, № 3. - P. 529-538.

3. Alwell U. Nwankwoala, Nosa O. Egiebor & Kafui Nyavor. 2001. Enhanced biodegradation of methylhydrazine and hydrazine contaminated NASA wastewater in fixed-film bioreactor. Biodegradation 12: 1-10, Kluwer Academic Publishers. Printed in the Netherlands.

4. Ames, B.N.; Lee, F.D.; Durston, W.E. An Improved Bacterial Test System for the Detection and Classification of Mutagens and Carcinogens. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 1973, 70, 782, doi:10.1073/PNAS.70.3.782

5. Ahn, J.M.; Hwang, E.T.; Youn, C.H.; Banu, D.L.; Kim, B.C.; Niazi, J.H.; Gu, M.B. Prediction and Classification of the Modes of Genotoxic Actions Using Bacterial Biosensors Specific for DNA Damages. Biosensors and Bioelectronics 2009, 25, 767-772, doi:10.1016/J.BI0S.2009.08.025.

6. Arias-Barreiro, C.R.; Okazaki, K.; Koutsaftis, A.; Inayat-Hussain, S.H.; Tani, A.; Katsuhara, M.; Kimbara, K.; Mori, I.C. A Bacterial Biosensor for Oxidative Stress Using the Constitutively Expressed Redox-Sensitive Protein RoGFP2. Sensors 2010, Vol. 10, Pages 6290-6306 2010, 10, 6290-6306, doi:10.3390/S100706290

7. Abilev, S.K.; Kotova, V.Y.; Smirnova, S.V.; Shapiro, T.N.; Zavilgelsky, G.B. Specific Lux Biosensors of Escherichia coli Containing pRecA::lux, pColD::lux, and pDinI::lux Plasmids for Detection of Genotoxic Agents. Russ. J. Genet. 2020, 56, 666-673.

8. Anti Poso, Arte von Wright, Jukka Gynther 1995 Mutation Research. V. 332, РР/ 63-71.

9. Ballantyne B, R C Myers, D R Klonne. Comparative acute toxicity and primary irritancy of the ethylidene and vinyl isomers of norbornene Appl Toxicol. 1997;17(4):211-21. doi: 10.1002/

10.Bell A, Langsdorf L, Burtovyy O. Cycloalkylnorbornene monomers, polymers suitable for use as perva- poration membrane films. US patent WO 2014/025735, 2014.

11.Bermeshev M V., Chapala PP. Addition polymerization of functionalized norbornenes as a powerful tool for assembling molecular moieties of new

polymers with versatile properties. Progress in Polymer Science. Elsevier Ltd;

2018. pp. 1-46. https://doi.org/10.1016/j .progpolymsci.2018.06.003

12.Bertani, G. Studies on lysogenesis. I. The mode of phage liberation by lysogenic Escherichia coli. J. Bacteriol. 1951. 62:293-300

13.Bonhote, P., Dias, A.-P., & Papageorgiou, N. Hydrophobic, Highly Conductive Ambient-Temperature Molten Salts. Inorganic Chemistry, 1996, 35(5), 1168-1178.

14.Brendler-Schwaab SY, Volkner W, Fautz R, Herbold BA. Dimethylhydrazine: a reliable positive control for the short sampling time in the UDS assay in vivo. Mutat Res. 2002; 520(1-2):57-62. doi: 10.1016/s1383-5718(02)00171-7..

15.Bechor, O.; Smulski, D.R.; Van Dyk, T.K.; LaRossa, R.A.; Belkin, S. Recombinant Microorganisms as Environmental Biosensors: Pollutants Detection by Escherichia Coli Bearing FabA'::Lux Fusions. Journal of Biotechnology 2002, 94, 125-132, doi:10.1016/S0168-1656(01)00423-0.

16.Bolelli L., Ferri E.N., Girotti S. The management and exploitation of naturally light-emitting bacteria as a flexible analytical tool: A tutorial //Analytica Chimica Acta. 2016. V. 934. P. 22-35. doi: 10.1016/j.aca.2016.05.038

17.Cao, G.; Zhang, X.; Zhong, L.; Lu, Z. A modified electro-transformation method for Bacillus subtilis and its application in the production of antimicrobial lipopeptides. Biotechnol. Lett. 2011, 33, 1047-1051

18.Chistyakov, V.A.; Prazdnova, E.V.; Mazanko, M.S.; Bren, A.B. The use of biosensors to explore the potential of probiotic strains to reduce the SOS response and mutagenesis in bacteria. Biosensors 2018, 8, 25.; Jing, W.; Liu, Q.; Wang, M.; Zhang, X.; Chen, J.; Sui, G.; Wang, L. A method for particulate matter 2.5 (PM2.5) biotoxicity assay using luminescent bacterium. Ecotoxicol. Environ. Saf.

2019, 170, 796-803]

19.Choi, S.H.; Gu, M.B. A Whole Cell Bioluminescent Biosensor for the Detection of Membrane-Damaging Toxicity. Biotechnology and Bioprocess Engineering 1999 4:1 1999, 4, 59-62, doi:10.1007/BF02931916

20.Dobe, S., Turanyi, T., Berces, T., & Marta, F. The kinetics of hydroxyl radical reactions with cyclopropane and cyclobutane. Proc Indian Acad Sci—Chem Sci. 1991; 103, 499-503. URL: https://doi.org/10.1021/; jp0651081

21.Deryabin D.G. Bacterial bioluminescence: fundamental and applied aspects. Moskva: Nauka, 2009. 248 p.

22.Demin O V., Kholodenko BN, Skulachev VP. A model of O2- generation in the complex III of the electron transport chain. Molecular and Cellular Biochemistry. Kluwer Academic Publishers; 1998. pp. 21-33

23.Ewing, M. E., & Klapotke, T. M. Metal-Organic Frameworks as Energetic Materials. Chemical Reviews, 2016, 116(14), 7666-7691.

24.Eltzov E., Marks R.S. Whole-cell aquatic biosensors // Anal Bioanal Chem. 2011. V. 400. No. 4. P. 895-913. doi: 10.1007/s00216-010-4084-y 13

25. Gaudu P., Moon B., Weiss B. // J. Biol. Chem Regulation of the soxRS oxidative stress regulon. Reversible oxidation of the Fe-S centers of SoxR in vivo.. — 1997. — V. 272, — P. 5082—5086.; Oxidative stress. G. Storz, J.A. Imlay // Curr. Opin. Microbiol. — 1999. — V.2. — P. 188— 194.

26.Godoy H.M., Diaz Gomez M.I., Castro J.A. Metabolism and activation of 1,1-dimethylhydrazine and methylhydrazine, two products of N-nitrosodimethylamine reductive biotransformation // IARC Sci. Publ. - 1984. -№ 57. - P. 479-484.

27.Goodwin D.C., Aust S.D., Grover T.A. Free radicals produced during the oxidation of hydrazine by hypochlorous acid // Chem. Res. Toxicol. - 1996. - Vol. 9, № 8. - P. 1333-1339.

28.Girotti S., Ferri E.N., Fumo M.G., Maiolini E. Monitoring of environmental pollutants by bioluminescent bacteria // Ibid. 2008. V. 608. P. 2-29. doi: 10.1016/j. aca.2007.12.008 9.

29.Green, M.R.; Sambrook, J. Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 4th ed.; Cold Spring Harbor Laboratory Press: Berlin/Heidelberg, Germany, 2012; ISBN 978-1-936113-41-5

30.Gibson, D.G.; Young, L.; Chuang, R.Y.; Venter, J.C.; Hutchison, C.A.; Smith,

H.O. Enzymatic assembly of DNA molecules up to several hundred kilobases. Nat. Methods 2009, 6, 343-345.

31 .Hirao H, Chuanprasit P, Cheong YY, Wang X. How is a metabolic intermediate formed in the mechanism-based inactivation of cytochrome P450 by using

I,1-dimethylhydrazine: hydrogen abstraction or nitrogen oxidation? Chemistry. 2013;19(23):7361-9. doi: 10.1002/chem.201300689

32.Hassan S.H.A., Van Ginkel S.W., Hussein M.A.M., Abskharon R., Sang-Eun O. Toxicity assessment using different bioassays and microbial biosensors // Environment International. 2016. V. 201. No. 2. P. 106-118. doi: 10.1016/j.envint.2016.03.003 33.Ivin K, Mol J. Applications of the Olefin Metathesis Reaction. Academic P. Olefin Metathesis and Metathesis Polymerization. Academic P. London, Eds.: Academic Press; 1997. pp. 397-410. 34.Ismailov A D., Aleskerova L.E. Photobiosensors containing luminescent bacteria review // Biochemistry (Moscow). 2015. V. 80. No. 6. P. 733-744. doi: 10.1134/ S0006297915060085 35.Igonina E V., Marsova M V., Abilev SK. Lux Biosensors: Screening Biologically Active Compounds for Genotoxicity. Russ J Genet Appl Res. 2018;8: 87-95

36.Jobin O, Mottillo C, Titi HM, Marrett JM, Arhangelskis M, Rogers RD, Elzein B, Friscic T, Robert E. Metal-organic frameworks as hypergolic additives for hybrid rockets. Chem Sci. 2022 Feb 28;13(12):3424-3436. doi: 10.1039/d1sc05975k. PMID: 35432883; PMCID: PMC8943900/

37.Katarina Victorin, Leif Busk, Ulf G. Ahlborg,Retinol (vitamin A) inhibits the mutagenicity of o-aminoazotoluene activated by liver microsomes from several species in the Ames test,

Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis, Volume 179, Issue 1, 1987, Pages 41-48, ISSN 0027-5107, https://doi.org/10.1016/0027-5107(87)90039-X.

38.Kim Jeong, Jung Hun, & Kim Jong. State of the Art in the Development of Methane/Oxygen Liquid-bipropellant Rocket Engine. Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, 2013, 17, 10.6108/KSPE.2013.17.6.120

39.Kotova, V.Y.; Manukhov, I. V.; Zavilgelskii, G.B. Lux-Biosensors for Detection of SOS-Response, Heat Shock, and Oxidative Stress. Appl Biochem Microbiol 2010, 46, 781-788, doi:10.1134/S0003683810080089.

40.Li X, Zhang Y, Li H, Ding J, Wan H, Guan G. Synthesis of asymmetric [bis(imidazolyl)-BH2]+-cation-based ionic liquids as potential rocket fuels. RSC Adv. 2021 Nov 25;11(60):38040-38046. doi: 10.1039/d1ra07149a.

41.Lingen, F. Erzeugung biochemische Mangelmutanten von Escherichia coli mit Hilfe von Hydrazin und Hydrazin-Derivaten. Z/ Naturforsch. 19B 1964, 151-156. doi: 10.1016/0041-008x (63)90012-7.

42.Lunn G., Sanaone E.B. Oxidation of 1,1-dimethylhydrazine (UDMH) in aqueous solution with air and hydrogen peroxide // Chemosphere. - 1994. - Vol. 29,7. - P. 1577-1590.

43.Lee, H.J.; Gu, M.B. Construction of a SodA::LuxCDABE Fusion Escherichia Coli: Comparison with a KatG Fusion Strain through Their Responses to Oxidative Stresses. Applied Microbiology and Biotechnology 2003 60:5 2003, 60, 577-580, doi:10.1007/S00253-002-1168-4

44.Lu, C.; Albano, C.R.; Bentley, W.E.; Rao, G. Quantitative and Kinetic Study of Oxidative Stress Regulons Using Green Fluorescent Protein. Biotechnology and Bioengineering 2005, 89, 574-587, doi:10.1002/bit.20389

45.Maron, D.M.; Ames, B.N. Revised Methods for the Salmonella Mutagenicity Test. Mutation Research/Environmental Mutagenesis and Related Subjects 1983, 113, 173-215.

46.Ma X.Y., Wang X.C., Ngo H.H., Guo W., Wu M.N., Wang N. Bioassay based luminescent bacteria: Interferences, improvements, and applications. Review // Science of the Total Environment. 2014. V. 468-469. P. 1-11. doi: 10.1016/j.scitotenv.2013.08.028

47.Melkina, O.E.; Goryanin, I.I.; Zavilgelsky, G.B. The DNA-mimic antirestriction proteins ArdA ColIB-P9, Arn T4, and Ocr T7 as activators of H-NS-dependent gene transcription. Microbiol. Res. 2016, 192, 283-291.

48.Manukhov, I.; Balabanov, V.; Kotova, V.; Khrulnova, S.; Melkina, O.; Kraynov, A.; Pustovoit, K.; Krechetov, P.; Koroleva, T.; Shatrov, T.; et al. Use of Lux biosensors for detection of UDMH in soil. Dual Technol. Russ. 2008, 44, 50-56

49.Manukhov, I. V., Kotova, V. Y., Mal'dov, D. G., Il'ichev, A. V., Bel'kov, A. P., & Zavil'gel'skii, G. B. 2008. Induction of oxidative stress and SOS response in Escherichia coli by vegetable extracts: the role of hydroperoxides and the synergistic effect of simultaneous treatment with cisplatinum. Microbiology, 77(5), 523-529. doi:10.1134/s0026261708050020 10.1134/s0026261708050020

50.Naresh, V., Lee, N., 2021. A review on biosensors and recent development of nanostructured materials-enabled biosensors. Sensors. https://doi.org/10.3390/s21041109.

51.McCarty J.S.,. Rudiger S, Schonfeld H.J., Schneider-Mergener J., Nakahigashi K., Yura T., Bukau B. Regulatory region C of the E. coli heat shock transcription factor, cj32, constitutes a DnaK binding site and is conserved among eubacteria // J. Mol. Biol. — 1996. — V. 256. — P. 829—837.

52.Niazi, J.H.; Kim, B.C.; Gu, M.B. Characterization of Superoxide-Stress Sensing Recombinant Escherichia Coli Constructed Using Promoters for Genes Zwf and Fpr Fused to Lux Operon. Applied Microbiology and Biotechnology 2007, 74, 1276-1283, doi:10.1007/S00253-006-0758-Y/FIGURES/4.

53.Norman, A.; Hansen, L.H.; S0rensen, S.J. Construction of a ColD Cda Promoter-Based SOS-Green Fluorescent Protein Whole-Cell Biosensor with Higher Sensitivity toward Genotoxic Compounds than Constructs Based on RecA, UmuDC, or SulA Promoters. Applied and Environmental Microbiology 2005, 71, 2338-2346, doi:10.1128/AEM.71.5.2338-2346.2005

54.Nunoshiba, T.; Nishioka, H. 'Rec-Lac Test' for Detecting SOS-Inducing Activity of Environmental Genotoxic Substances. Mutation Research/DNA Repair 1991, 254, 71-77, doi:10.1016/0921-8777(91)90042-N.

55.Nunoshiba T, Obata F, Boss AC, Oikawa S, Mori T, Kawanishi S, et al. Role of iron and superoxide for generation of hydroxyl radical, oxidative DNA lesions, and mutagenesis in Escherichia coli. J Biol Chem. 1999;274: 34832-34837. pmid:10574955

56.Parvez S., Venkataraman C., Mukherji S. Toxicity assessment of organic pollutants: reliability of bioluminescence inhibition assay and univariate QSAR models using freshly prepared Vibrio fischeri // Toxicol. in vitro. 2008. V. 22. No. 7. P. 1806-1813. doi: 10.1016/j.tiv.2008.07.011 15.

57.Prieto-Alamo M-J, Abril N, Pueyo C. Mutagenesis in Escherichia coli K-12 mutants defective in superoxide dismutase or catalase. Carcinogenesis. 1993;14: 237-244. pmid:8382113

58.Quillardet, P.; Hofnung, M. The SOS Chromotest: A Review. Mutation Research - Reviews in Genetic Toxicology 1993, 297, 235-279.

59.Roncarati, D.; Scarlato, V. Regulation of Heat-Shock Genes in Bacteria: From Signal Sensing to Gene Expression Output. FEMS Microbiology Reviews 2017, 41, 549-574, doi:10.1093/FEMSRE/FUX015

60.Satta G, Grazi G, Varaldo PE, et alDetection of bacterial phosphatase activity by means of an original and simple test.Journal of Clinical Pathology 1979;32:391-395.

61.Ron E.Z. Biosensing environmental pollution // Curr. Opin. Biotechnol. 2007. V. 18. No. 3. P. 252-256. doi: 10.1016/j.copbio.2007.05.005

62.Runge-Morris M., Wu N., Norvak R.F. Hydrazine-mediated DNA damage: role of hemoprotein, electron transport and organic free radicals // Toxicol. Appl. Pharmacol. - 1994. - Vol. 126, № 1. - P. 123-132.

63.Sassanfar M., Roberts J.W. Nature of the SOS- inducing signal in Escheric hia coli. The involvement of DNA replication. // J. Mol. Biol. — 1990. — V. 212.— P. 79—96;

64.Sirjean, B.; Glaude, P.A.; Ruiz-Lopez, M.F.; Fournet, R. Detailed Kinetic Study of the Ring Opening of Cycloalkanes by CBS-QB3 Calculations. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 12693-12704.

65.Simons RW, Egan PA, Chute HT, Nunn WD. J Bacteriol Regulation of fatty acid degradation in Escherichia coli: isolation and characterization of strains bearing insertion and temperature-sensitive mutations in gene fadR.. 1980;142(2):621-32. doi: 10.1128/jb.142.2.621-632.1980

66.Spakovszky, Z. S., & Manuel, M. J. . Space Propulsion Analysis and Design. Space Propulsion Group,2011 Inc.

67.Sutton, G. P., & Biblarz, O. . History of Liquid Rocket Engine Development. In: Rocket Propulsion Elements (8th ed., pp. 1-39). 2010 John Wiley & Sons, Inc.

68.Sharifian S., Homaei A., Hemmati R., Khajeh Kh. Light emission miracle in the sea and preeminent applications of bioluminescence in recent new biotechnology // Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 2017. V. 172. P. 115-128. doi: 10.1016/jjphotobiol.2017.05.021 8

69.Spizizen, J. Transformation of biochemically deficient strains of Bacillus subtilis by deoxyribonucleate. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1958, 44, 1072

70.Sanger F, et al. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proc Natl Acad Sci U S A. 1977;74(12):5463-7. DOI: 10.1073/pnas.74.12.5463. PMID: 271968

71.Sazykin I, Makarenko M, Khmelevtsova L, Seliverstova E, Rakin A, Sazykina M. Cyclohexane, naphthalene, and diesel fuel increase oxidative stress, CYP153, sodA, and recA gene expression in Rhodococcus erythropolis. Microbiologyopen. 2019;8. pmid:31119875

72.Sassanfar M, Roberts JW. Nature of the SOS-inducing signal in Escherichia coli. The involvement of DNA replication. J Mol Biol. 1990;212: 79-96. pmid:2108251

73.Tsybulskii I.E., Sazykina M.A. New biosensors for assessment of environmental toxicity based on marine luminescent bacteria // Applied Biochemistry and Microbiology. 2010. V. 46. No. 5. P. 505-510. doi: 10.1134/ S0003683810050078

74.Vollmer, A.C.; Belkin, S.; Smulski, D.R.; Van Dyk, T.K.; Larossa, R.A. Detection of DNA Damage by Use of Escherichia Coli Carrying RecA::Lux, UvrA::Lux, or AlkA::Lux Reporter Plasmids. Applied and Environmental Microbiology 1997, 63, 2566-2571, doi:10.1128/aem.63.7.2566-2571.1997

75.Van Dyk, T.K.; Majarian, W.R.; Konstantinov, K.B.; Young, R.M.; Dhurjati, P.S.; LaRossa, R.A. Rapid and Sensitive Pollutant Detection by Induction of Heat Shock Gene- Bioluminescence Gene Fusions. Applied and Environmental Microbiology 1994, 60, 1414-1420, doi:10.1128/aem.60.5.1414-1420.1994

76.Van Dyk, T.K.; Reed, T.R.; Vollmer, A.C.; LaRossa, R.A. Synergistic Induction of the Heat Shock Response in Escherichia Coli by Simultaneous Treatment with Chemical Inducers. Journal of Bacteriology 1995, 177, 6001-6004, doi:10.1128/jb.177.20.6001-6004.1995.

77.Van Dyk T., Rosson R.A. 1998. Photorhabdus luminescens luxCDABE promoter probe vectors. Methods in Molecular Biology, 1998; 102:85-95. doi: 10.1385/0-89603-520-4:85.

78.Walibo A., Smith P., Folb P.I. The role of oxygen free radicals in isoniazid-induced hepatotoxicity // Methods Fund. Exp. Ckin. Pharmacol. - 1998. - Vol. 20,8. - P. 649-655

79.Winstein S, Sonnenberg J. Homoconjugation and homoaromaticity. III. The 3-bicyclo[3.1.0]hexyl system Journal of the American Chemical Society. 1961, 83: 3235-3244. DOI: 10.1021/Ja01476A016

80.Woutersen M., Van der Gaag B., Boakye A.A., Marks R.S., Wagenvoort A.J., KetelaarsH.A.M., Brouwer B., Heringa M.B. Development and validation of an on-line water toxicity sensor with immobilized luminescent bacteria for on-line surface water monitoring // Sensors. 2017. V. 17. No. 11. P. 2682. doi: 10.3390/s17112682

81.Wan N.A., Wan J., Ling S.W. Exploring the potential of whole cell biosensor: a review in environmental applications // International Journal of Chemical, Environmental & Biological Sciences (IJCEBS). 2014. V. 2. P. 52-56.

82.Yetter, R. A., Risha, G. A., & Son, S. F. Metal particle combustion and nanotechnology. Proceedings of the Combustion Institute, 2009, 32(2), 1819-1838.

83.Zavilgelsky, G. B., Kotova, V. Y., Manukhov, I. V. Action of 1,1-Dimethylhydrazine on Bacterial Cells Is Determined by Hydrogen Peroxide. Mutation Research - Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, 2007, 634, 172-176, doi: 10.1016/j.mrgentox.2007.07.012.

84.Zavilgelsky, G.B.; Zarubina, A.P.; Manukhov, I.v. Sequencing and Comparative Analysis of the Lux Operon of Photorhabdus Luminescens Strain Zm1: ERIC Elements as Putative Recombination Hot Spots. Mol. Biol. 2002, 36, 637-647.

85.Манухов И.В Горбунов МА Дёгтев ДИ Завильгельский ГБ Кессених АГ Коноплёва МН Котова ВЮ Краснопеева ЕД Мотовилов КА Осетрова МС Чалкин СФ Набор lux-биосенсоров для определения генотоксичных продуктов неполного окисления несимметричного диметилгидразина в среде Патент РФ 2569156, МПК C12N 1/21, опубл. 2015

86.Завильгельский Г.Б., Зарубина А.П., Манухов И.В. Молекулярная биология, 2002 т. 36. стр. 792-804.

87.Горянин И.И., Котова В.Ю., Краснопеева Е.Д., Чубуков П.А., Балабанов В.П., Чалкин С.Ф., Шатров Т.Я., Завильгельский Г.Б., Манухов И.В. Определение генотоксического действия 1,1-диметилгидразина алкилирующими соединениями, возникающими при его окислении, и перекисью водорода. // Труды Московского физико-технического института. 2013. Т. 5. №1-17. С. 103-111.

88.Дерябин Д. Г., Каримов И. Ф. Биохемилюминесцентный способ определения фагоцитарной активности нейтрофилов. Патент РФ 2366953. 2009.

89.Дмитриев О.Ю., Иваненко С.И., Овсянников Д.А., Смирнова С.С., Чистова Ж.А. В Сб. «Труды Российской инженерной академии, Секция «Инженерные проблемы стабильности и конверсии», Выпуск 11. «Экологические проблемы разработки и эксплуатации ракетно-космической техники», Москва, СИП РИА, 2004 г. стр. 40-43.

90.Лопырев В.А., Долгушин Г.В., Ласкин Б.М. Журнал Рос.хим. об-ва им. Д.И. Менделеева, т. XLV,2001 №5-6, стр. 149-156.

91.Кузнецова Л.В. В Сб. «Труды Российской инженерной академии, Секция «Инженерные проблемы стабильности и конверсии», Выпуск 12. «Экологические проблемы разработки и эксплуатации ракетно-космической техники», Москва, СИП РИА, 2004 г., стр. 24-25.

92.Манухов И. В. Горбунов М. А. Дёгтев Д. И. Завильгельский Г. Б. Кессених А. Г. Коноплёва М. Н. Котова В. Ю. Краснопеева Е. Д. Мотовилов К. А.

Осетрова М. С. Чалкин С. Ф. набор lux-биосенсоров для определения генотоксичных продуктов неполного окисления несимметричного диметилгидразина в среде № 2 569 156г2015 Москва

93.Глушко В. П. - Гл. ред.; В. П. Бармин, R. Д. Бушуев, В. С. Верещетив и др. -Редколлегия. Космонавтика: Энциклопедия. Москва. Сов. энциклопедия, 1985. - 528 с.

94.Головко А.И., Головко С.И., Зефиров С.Ю., Софронов Г А. Токсикология ГАМК-литиков. СПб.:"Нива", ^N5-86456-007-3, 1996.-144 стр.

95.Горянин И.И., Котова В.Ю., Краснопеева Е.Д., Чубуков П.А., Балабанов В.П., Пустовойт К.С., Чалкин С.Ф., Шатров Я.Т., Завильгельский Г.Б., Манухов И.В. Генотоксическое действие 1,1 - диметилгидразина определяется алкилирующими соединениями, возникающими при его окислении, и перекисью водорода. Труды МФТИ, 2013. том 5 №1(17), с. 103-111. https://readera.org/142185883

96.Грачева, Т. Ю., & Клюшников, В. Ю. Оптимизация эколого-экономического риска при создании космического ракетного комплекса. Двойные технологии, 2000, № 3, 72.

97.Завильгельский Г. Б., Котова В. Ю., Манухов И.В., Кондратьев А. Д., Самброс В. В., Шатров Я. Т., Чалкин С. Ф. Набор lux-биосенсоров для определения гептила в среде. Патент РФ 2297450, 2007 г.

98.Козлов Е. А., Архипов В. А., Бурков В. А., Жарова И. К., Ткаченко А. С. Экологические проблемы при эксплуатации ракетно-космической и авиационной техники. Известия вузов. Физика. Учредители: Национальный исследовательский Томский государственный университет. 2013. ISSN: 0021-3411

99.Котова В.Ю., Манухов И.В., Завильгельский Г. Б. Lux-биосенсоры для детекции SOS-ответа, теплового шока и окислительного стресса. Биотехнология 2009, №6, С. 16-25.

100. Мисийчук Ю.И., Терещенко Г.Ф., Лебедев Г.П. Ракетное топливо «Гептил». Экологическая химия.-1998.-№7(1).-С.42-47.

101. Плехотнин В.Ф. Химия и технология обезвреживания НДМГ. Л.,ГИПХ, 1980. 211 с

102. Чугунов В. А., Мартовецкая И. И., Миронова Р. И., Фомченков В. М., Холоденко В. П. 2000. Микробиологическая деградация несимметричного диметилгидразина - токсичного компонента ракетного топлива. Прикладная биохимия и микробиология, том 36, № 6, с. 632-636

103. Ягужинский Л.С1, Манухов И.В., Вагапова Э.Р., Кессених А.Г., Коноплёва М.Н., Завильгельский Г.Б., Котова В.Ю., Брусков В.И, Масленников А.А., Смирнова Е.Г., Чалкин С.Ф. Экспериментальные

исследования влияния низких концентраций гептила и продуктов его гидролиза на воду.