The effect of silicon-containing compounds on development of Bos Taurus preimplantation embryons

In the nanoscale state, many substances acquire unique properties, become biologically more active, which opens up new possibilities for their use in pharmacology and veterinary medicine. Nevertheless, the mechanisms of the influence of nanomaterials on biological objects are still unclear [3]. The aim of this study - the evaluation of the effect of silicon-containing compounds (nanoparticles HDS and DMCG) on fertilization of donor bovine oocytes and the development of pre-implantation embryos in vitro. The object - cumulus - oocyte complexes (СОС), aspirated from follicles of the bovine ovaries. Culture of oocytes was performed in medium TC-199 with glutamax-1 (Gibco, Invitrogen Co., Scotland, UK) supplemented with 25 mM sodium pyruvate, 100 IU / ml penicillin G, 100 pg / ml streptomycin, 1 pg / ml β-estradiol, 10 ng / ml FSH and 10% fetal bovine serum (Gibco, Invitrogen Co., Scotland, UK). The experimental groups were supplemented with HDS nanoparticles (AA Chuiko Institute of Surface Chemistry, National Academy of Sciences of Ukraine, Ukraine) and DMSG (Institute of Organic Synthesis named after I.Ya. Postovsky, Russia) at concentrations of 0.001%, 0.2% or 0.4% of the volume of the medium, respectively. There are no significant differences in the level of cleavage and in the proportion of embryos reached the blastocyst stage between the control group and the group of oocytes matured in the presence of 0.2% and 0.4% of DMCG. Addition of nanoparticles in cultural medium increased cleavage rate and the number of blastocysts (78% and 39%, respectively, P <0.001, P <0.005, P <0.05). In general, the results of this study can be used to modernize the maturation system of donor oocytes by introducing silicon-containing compounds into the cultural medium. The absence of the cytotoxic effect of DMSG suggests the possibility of usage DMSG as a component of 3D systems for the culture of female gametes.

эмбрион, высокодисперсный кремнезём, диметилглицеролат кремния, Bos taurus, embryo, highly dispersed silica, dimethyl silicon glycerate, Bos taurus

1. Бойцева Е.Н., Бычкова Н.В., Кузьмина Т. И. Влияние наночастиц высокодисперсного кремне зема на апоптоз сперматозоидов Bos taurus// Цитология. - 2017. - №5. Т.59. - С. 375-380.

2. Ковтун C.I., Щербак О.В., Галаган Н.П., Троцький П. А. Застосування наночастинок діоксидукремнію в технології формування ембріонів свиней in vitro// Збірник наукових праць «Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології». - 2017.- № 2. Т.15. - С. 381-388

3. Кубанова А.А. Перспективы практического использования наночастиц в дерматологии // Вестник дерматологии и венерологии. - 2016.-№2. - С. 15-20.

4. Кузьмина Т.И., Новичкова Д.А., Епишко О. А., Чистякова И.В. Эффекты наночастиц высокодисперсного кремнезема на статус хроматина соматических клеток фолликулов свиней// Ветеринария. - 2017. - №2. - C.43-45.

5. Новичкова Д.А., Кузьмина Т.И. Влияние диметилглицеролата кремния и глицерина на экспансию кумулюсных клеток ооцитов Sus scrofa domesticus // Сборник тезисов VI Молодежной конференции по молекулярной и клеточной биологии Института цитологии РАН. Санкт-Петербург. - 2018. - С. 78-79.

6. Патент RU2589902C1, 10.07.2016. Препарат и способ его применения при эндометритах у коров// Патент России № RU2589902C1, 2016/ Хонина Т.Г., Чарушин В.Н., Ряпосова М.В.

7. Щербак О.В., Осипчук О.С., Ковтун С.И., Дзиюк В.В. Применение наноматериалов в эмбриогенетических системах in vitro получения эмбрионов свиней //Факторы экспериментальной эволюции. - 2015. - T.17. - С. 164-168.

8. Manavitehrani I, Schindeler A, Parviz M. Mesoporous Silica Nanoparticles: Synthesis, Modification and Applications// Nanomed Nanotechnol. -2018. - V.3 (2): 000136

9. Tibbitt M.W., Engineering a 3D-Bioprinted Model of Human Heart Valve Disease Using Nanoindentation-Based Biomechanics// Nanomaterials. - 2018. - № 8(5). - Р. 296.