Научная статья на тему 'Гігієнічна оцінка виробничих чинників як основа управління ризиками у роботі операторів з одержання нанопорошків нітриду титану, дисиліциду хрому і діоксиду цирконію'

Гігієнічна оцінка виробничих чинників як основа управління ризиками у роботі операторів з одержання нанопорошків нітриду титану, дисиліциду хрому і діоксиду цирконію Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
120
29
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НАНОПОРОШКИ / НіТРИД ТИТАНУ / ДИСИЛіЦИД ХРОМУ. ДіОКСИД ЦИРКОНіЮ / ГЕПАТОБіЛіАРНА / іМУННА СИСТЕМИ / НИТРИД ТИТАНА / ДИСИЛИЦИДА ХРОМА. ДИОКСИД ЦИРКОНИЯ / ГЕПАТОБИЛИАРНАЯ / ИММУННАЯ СИСТЕМЫ / NANOPOWDERS / TITANIUM NITRIDE / CHROMIUM DISILICIDE / ZIRCONIUM DIOXIDE / HEPATOBILIARY / IMMUNE SYSTEMS

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Яворовський О.П., Солоха Н.В., Веремей М.І., Карлова О.О., Бобир В.В.

В статье представлены данные собственных экспериментальных и клинических исследований по выявлению влияния наночастиц и наноматериалов на организм операторов, работающих за наноустановками. Цель: изучение гигиенических условий труда, состояния здоровья операторов и токсикологических свойств новых наноматериалов для предотвращения их возможного негативного воздействия на человека. Материалы и методы. Гигиеническая оценка физических факторов (пыли нанопорошков, шума, микроклимата) на рабочих местах операторов. Токсикологическая оценка: установление среднесмертельной дозы на белых мышах и крысах при внутримышечном и внутрибрюшинном введении, влияние нанопорошков на слизистую глаза и кожу кролика, а также интратрахеальное введение нанопорошку нитрида титана крысам для выявления возможного фиброгенного действия. Клиническое обследование: определение активности ферментов АЛТ, АСТ, общего билирубина, холестерина, глюкозы в крови оператора. Ультразвуковое исследование структурных изменений печени методом УЗИ, также изучалось влияние наночастиц на иммунную систему с помощью иммуноферментного метода (ELISA). Результаты. Установлено, что работа операторов связана с влиянием физических факторов производственной среды: пыли, шума, температуры, влажности, инфракрасного излучения. Ведущим является содержание наночастиц в воздухе рабочей зоны. При введении нанопорошков в желудок мышам в дозах 5000, 10000 и 15000 мг/кг гибели не было, при внесении в глаза кролика слабораздражающее действие. Однократное интратрахеальное введение нанопорошков нитрида титана крысам через год приводит к утолщению межальвеолярных перегородок, морфологическим признакам развития бронхита на седьмые сутки после введения и медленно прогрессирующему формированию пневмофиброза. Клиническая оценка состояния гепатобилиарной системы показала повышение АлАТ, АсАТ, которые сочетались с изменениями показателей липидного обмена (гиперхолестеринемией) и углеводного обмена (гипергликемией). Длительное воздействие нанопорошков тугоплавких бескислородных соединений металлов вызывает развитие системного аутоиммунного ответа с участием цитокинов и является патогенетическим фактором в возникновении и развитии структурных сосудистых изменений, а также токсичных нарушений пищеварительной системы. Выводы. Полученные данные использованы для оздоровления условий труда операторов, занятых синтезом наночастиц бескислородных соединений металлов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Яворовський О.П., Солоха Н.В., Веремей М.І., Карлова О.О., Бобир В.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

We presented the data of our own experimental and clinical studies on the revealing of the effect of nanoparticles and nanomaterials on the organism of the operators, working on the nanoinstallations. Objective. We studied the hygienic working conditions, healthstate of the operators, and toxicological properties oft he new nanomaterials to prevent their possible negative effect on human. Materials and methods. Hygienic assessment of physical factors (dust of nanopowders, noise, microclimate) at the workplaces of the operators. Toxicological assessment: establishment of the average mortal dose in white mice and rats at the intramuscular and intraperitoneal administration, the impact of nanopowders on eye mucousand a rabbitskin, and intratracheal administration of titanium nitride nanopowder to rats for the revealing of the possible fibrogenic action. Clinical survey: detection of the activity of ALT, ASTenzymes, totalbilirubin, cholesterol, glucose in the blood of the operator. Ultrasound investigation of the structural changes in the liver by US method. We also studied the impact of nanoparticles on the immune system with the help of enzyme immunoassay (ELISA). Results. The work of the operators was established to be connected with the impact of physical factors of the working environment: dust, noise, temperature, humidity, infrared radiation, the main factor is a content of nanoparticles in the air of working area. Administration of nanopowders into the stomach of mice in doses of 5000, 10000 and 15000 mg/kg didn’t cause a death of the mice; injection into the rabbit eye caused a poor irritative action. Intratracheal administration of the titanium nitride nanopowders to rats leads to the interalveolar septum thickening, morphological markers of bronchitis development on the seventh day after the administration, and slowly progressing formation of pulmonary fibrosis in a year after a single administration. Clinical assessment of the hepatobiliary system demonstrated an increase of ALT, AST which combined with the changes of lipid metabolism (hypercholesterinemia) and carbohydrate metabolism (hyperglycemia). A long exposure of the nanopowders of the anoxic metal compounds causes the development of the systemic autoimmune response, involving cytokines, and, in its turn, it is a pathogenetic factor in the beginning anddevelopment of the structural vascular changes and toxic disordersof the digestive system. Conclusions. Obtained data were used for the improvement of the working conditions of the operators engaged in the synthesis of nanoparticles of the anoxic metal compounds.

Текст научной работы на тему «Гігієнічна оцінка виробничих чинників як основа управління ризиками у роботі операторів з одержання нанопорошків нітриду титану, дисиліциду хрому і діоксиду цирконію»



HYGIENIC ASSESSMENT OF THE PRODUCTION FACTORS AS A BASIS FOR RISK MANAGEMENT IN THE OPERATORS' WORK FOR THE MANUFACTURE OF TITANIUM NITRIDE, CHROMIUM DISILICIDE, AND ZIRCONIUM DIOXIDE NANOPOWDERS

Yavorovsky O.P., Solokha N.V., Veremiy M.I., Karlova O.O., Bobyr V.V., Chobotar A.P.

Г1Г1СН1ЧИА ОЦ1НКА ВИРОБНИЧИХ ЧИННИК1В ЯК ОСНОВА УПРАВЛ1ННЯ РИЗИКАМИ У РОБОТ1 ОПЕРАТОР1В З ОДЕРЖАННЯ НАНОПОРОШК1В Н1ТРИДУ ТИТАНУ, ДИСИЛ1ЦИДУ ХРОМУ I Д1ОКСИДУ ЦИРКОН1Ю

ctí про токсичнiсть зазначе-них нанопорошкiв i характер Ухнього впливу на оргашзм людини не представленi. Отже, метою роботи стало вивчення ппешчних умов прац та токсикологiчних вла-стивостей нових наномате-рiалiв для запоб^ання мож-ливого негативного впливу Ух на людину.

Матерiали i методи. Для оцЫки гiгiенiчних умов прац вимiрювали параметри ви-робничого мiкроклiмату, ос-вiтленостi i запиленостi пов^ря робочоУ зони (проби повiтря вщбирали на звичай-

Н

ЯВОРОВСЬКИЙ О.П., СОЛОХА Н.В., ВЕРЕМЕЙ М.1., КАРЛОВА О.О., БОБИР В.В., ЧОБОТАР А.П.

Нацюнальний медичний ушверситет iм. О.О. Богомольця, м. Кшв

УДК 613.6:[546.3-022.513.3:62-492.2].002.2 Kлючoвi слoвa: нaнoпopoшки, нiтpид титaну, дисилiцид xpoMy, дioксид циpкoнiю, renaTo6miapHa, iMyHHa системи.

аноматерiали i нанопорошки все ширше використовують-ся у рiзних галузях народного господарства, створю-ються новi методи Ух синтезу. Останшм часом розроблено технологи термiчного синтезу (нанопорошок штриду титану), високоенергетичноУ механоактивацiУ (нанопорошок дисилщиду хрому) та одержання нанокристалiчно-го порошку дiоксиду цирко-шю взаeмодieю азотнокислого розчину циркошю з амiаком [1].

Як показали дан лiтератури та lнтернет-ресурсiв, вщомо-

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ КАК ОСНОВА УПРАВЛЕНИЯ РИСКАМИ В РАБОТЕ ОПЕРАТОРОВ ПО ПОЛУЧЕНИЮ НАНОПОРОШКОВ НИТРИДА ТИТАНА, ДИСИЛИЦИДА ХРОМА И ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ Яворовский А.П., Солоха Н.В., Веремей М.И., Карлова Е.А., Бобырь В.В., Чеботарь А.П. Национальный медицинский университет им. А.А. Богомольца, г. Киев

В статье представлены данные собственных экспериментальных и клинических исследований по выявлению влияния наночастиц и нано-материалов на организм операторов, работающих за наноустановками. Цель: изучение гигиенических условий труда, состояния здоровья операторов и токсикологических свойств новых наноматериалов для предотвращения их возможного негативного воздействия на человека. Материалы и методы. Гигиеническая оценка физических факторов (пыли нанопорошков, шума, микроклимата) на рабочих местах операторов. Токсикологическая оценка: установление среднесмертельной дозы на белых мышах и крысах при внутримышечном и внутрибрюшинном введении, влияние нанопорошков на слизистую глаза и кожу кролика, а также интратрахеальное введение нанопорошка нитрида титана крысам для выявления возможного фиброгенного действия. Клиническое обследование: определение активности ферментов АЛТ, АСТ, общего билирубина, холестерина, глюкозы в крови оператора. Ультразвуковое исследование структурных изменений печени методом УЗИ, также изучалось влияние наночастиц на иммунную систему с

помощью иммуноферментного метода (ELISA). Результаты. Установлено, что работа операторов связана с влиянием физических факторов производственной среды: пыли, шума, темпе-туры, влажности, инфракрасного излучения. ра Ведущим является содержание наночастиц в воздухе рабочей зоны. При введении нанопорошков в желудок мышам в дозах 5000, 10000 и 15000 мг/кг гибели не было, при внесении в глаза кролика - слабораздражающее действие. Однократное интратрахеальное введение нано-порошков нитрида титана крысам через год приводит к утолщению межальвеолярных перегородок, морфологическим признакам развития бронхита на седьмые сутки после введения и медленно прогрессирующему формированию пневмофиброза.

Клиническая оценка состояния гепатобилиарной системы показала повышение АлАТ, АсАТ, которые сочетались с изменениями показателей липидного обмена (гиперхолестеринемией) и углеводного обмена (гипергликемией). Длительное воздействие нанопорошков тугоплавких бескислородных соединений металлов вызывает развитие системного аутоиммунного ответа с участием цитокинов и является патогенетическим фактором в возникновении и развитии структурных сосудистых изменений, а также токсичных нарушений пищеварительной системы. Выводы. Полученные данные использованы для оздоровления условий труда операторов, занятых синтезом наночастиц бескислородных соединений металлов.

Ключевые слова: нанопорошки, нитрид титана, дисилицида хрома, диоксид циркония, гепатобилиарная, иммунная системы.

© Яворовський О.П., Солоха N.B., Bеремей М.1., Карлова О.О., Бобир B.B., Чоботар А.П. СТАТТЯ, 2016.

Н1 I ПОЛ1В1Н1ЛП1РОЛ1ДОНОВ1

наноф1льтри) [2]. Дослщ-ження проводилися загаль-ноприйнятими методами. Токсиколог1чна оцшка прово-дилася з метою встановлен-ня середньосмертельноТ дози на бтих мишах та щурах за внутр1шньом'язо-вого та внутр1шньочеревного введення. Вплив нанопо-рошк1в на слизову ока та шюру кроля вивчався загаль-ноприйнятими методами. Кр1м того, проводилося штратрахеальне введення ультрам1кроскоп1чного порошку н1триду титану щурам для виявлення можливого ф|брогенного впливу. Стан здоров'я оператор1в оц1ню-вався в умовах клшки про-фес1йних хвороб НМУ. Ун1-ф|кованими б1ох1м1чними методами у сироватц1 крови

мед1а загально! сонно1 арте-рп (К1М ЗСА) та внутршньо! сонно! артерп (К1М ВСА) за методом [4]. KpiM того, вивчався вплив наночастинок на iMyHHy систему за допомо-гою iмyноферментного методу (ELISA). У супернатан-тах мононуклеарних кттин вимiрювали концентрацiю цитокiнiв (IL-1, IL-6, IL-4, TNF-a) з застосуванням тест-систем ЗАТ "Вектор Бест" (РоЫя). Статистичну обробку iнформацií проведено за допомогою пакета про-грам "SPSS for Windows. Верая 11".

Результати та обговорен-ня. Одержують нанорозмiр-ний нiтрид титану методом термосинтезу. При одержаны нанопорошюв дисилщиду хрому використовуеться метод високоенергетично! ме-

ханоактиваци, а нанокриста-л1чного порошку д1оксиду циркон1ю моноклинноТ моди-фкацп - взаемод1я азотнокислого розчину цирконю та ам1аку. У вс1х випадках про-в1дним чинником виступае забруднення пов1тря робочоТ зони пиловими частинками ультрам1кроскоп1чними та нанод1апазону. Це пояс-нюеться тим, що у кожн1й з досл1джуваних технолопй мали м1сце ручн1 операцп, як1 пов'язан1 з розгерметизац1ею обладнання, завантаженням вихщних матер1ал1в, виванта-женням та зюкоблюванням порошку, прос1юванням його через наносито для подшу на фракцп.

Умови прац1 оператор1в характеризуються комплексом ф1зичних фактор1в (мк-рокл1мат, шум, Ыфрачервоне

Рисунок 1

Електронограми ультрамшроскошчних частинок TiN, CrSi2, ZnO2

Електронограма. TiN Позитивний контраст.

Збльшення 108 000.

Розм1ри част. 20 нм.

пра^вниюв визначали кон-центра^ю глюкози, загаль-ного бiлка та холестерину, а також активнють ферментiв аланшамшотрансферази (АЛТ) та аспартатамшотран-сферази (АСТ) [3]. Струк-турно-функцюнальш змiни внутршшх органiв вивчали методом ультрасонографií за допомогою ультразвукового сканера «Aloka-3500» (Японiя). При УЗД брахюце-фальних судин визначали товщину комплексу штима-

Електронограма. CrSi2 Позитивний контраст. Збльшення 144 000. Розмiри част. 45 нм.

Електронограма. ZrO2 Позитивний контраст. Збльшення 130 000. Розмiри част. 6-11 нм.

0,10

0,08

cc

0,06

er

b m 0,04

u

N 0,02

0,00

Рисунок 2

ДисперЫя нанопорошку штриду титану за даними наносайзометрГГ

Size dispersion by Number

110

100

1000

10000

size (net)

2016 Environment & Health 64

випромшювання), х1мнних (пилу вихщних продукт1в: аргону, ам1аку, а також нано-порошку н1триду титану) та психофююлопчних (тяжк1стю I напружен1стю прац1).

Зокрема, нами встановле-но, що п1д час високоенерге-тичноТ механоактивацп у пов1тря робочоТ зони надхо-дять ультрам1кроскоп1чн1 та нанорозм1рн1 порошки сил1-цид1в метал1в. За даними якюного I к1льк1сного анал1зу наночастинок у вщ1браних пробах були визначеш Тхня масова концентрац1я у кубометр! пов1тря та сумарна площа поверхн1, як1 вщповщ-но становили 5,35 мкг/м3 та 1,334108 нм2/см3. К1льк1сть наночастинок в 1 см3 пов1тря становила 3,8х104 [2].

Проведен! нами електронно-м!кроскоп!чн! досл!дження показали, що наночастинки мають переважно округлу форму, здат-н до утворення конгломерат!в, розм!ри яких коливаються у межах 300-1000 нм.

Рисунок 3 Конгломерати наноштриду титану у просвiтi бронха великого калiбру.

Зб.: х200

Дан! електронограми пщ-тверджуються досл!дженням, проведеним на лазерному анал!затор! розм!ру нано-об'ект!в «Наносайзер». На рисунку 2 зображено д!апа-зон розм!ру наночастинок вщ 20 нм до 100 нм.

З метою встановлення верх-ых параметр!в токсичност! лабораторним тваринам (мишам ! щурам) вводилися дози 5000, 10000, 15000 мг/кг. При введены у шлунок жоден з нанопорошюв не призв!в до загибел! тварин. Вщзна-чалося лише пригн!чення загального стану та загальмо-

Г1Г1еНАПРАЦ1 —

П!сля 7-Т доби в!дзначалися морфолопчы ознаки розвитку бронх!ту (рис. 3). Експеримент з визначеними показниками за 6 мюяцщ ! 1 р1к показав пом!рно виражене, повшьно прогресуюче формування пневмосклерозу (рис. 4) [5]. Також нами було проведено загальне клЫнне обстеження оператор^, що працюють з наночастинками тугоплавких сполук металл. Для з'ясуван-ня функц!онального стану гепатобЫарноТ системи в ус!х пра^вниюв визначались основн! б1ох1м1чн1 показники крови (табл. 1).

Як видно з таблиц! 1, змЫи з боку гепатобЫарноТ системи виявлялися пщвищенням активност! АЛаТ (0,30±0,002) мкмоль/л; АСаТ (0,26±0,017) мкмоль/л, зниженням коефь ц!ента де Ртса - 0,84, ппер-холестеринемюю - (6,б4± 0,52) мкмоль/л, пперглкем!-ею - (6,68±0,82) ммоль/л, структурними змшами комплексу ¡нтима-мед!а зов-н!шньоТ та внутр!шньоТ сонних артерм за товщи (0,69±0,05) мм та (0,63±0,03) мм вщпо-в!дно.

Таблиця 1

Рiвень окремих бiохiмiчних показникiв крови в операторiв

ван!сть тварин у перш! 24 години пюля введення. Нанесення наноСгБ!2, наноТ!Ы та нано7Ю2 на кон'юнктиву ока кроля та на шюру не при-зводило до видимих зм!н з боку слизовоТ оболонки ока чи шюри.

1нтратрахеальне введення нанопорошку ытриду титану п!сля першоТ доби призводи-ло до максимального його накопичення у бронхах великого, середнього та драного кал!бр!в, потовщення м!жаль-веолярних перетинок.

Рисунок 4 Пневмосклероз.

Легенi щура за 1 рж пiсля iнтратрахеального введення наноштриду титану.

Зб.: об.10, ок.10.

Показники сироватки крови Одиниц1 вим1ру Експериментальна група Контрольна група

Чисельнють групи n 10 20

АлАТ мкмоль/л 0,30±0,002* 0,16±0,012

АсАТ мкмоль/л 0,26±0,017* 0,15±0,011

КоефМент де Р1т1са у.о. 0,84 0,94

Холестерин загальний мкмоль/л 6,64±0,52* 3,28±0,21

Глюкоза ммоль/л 6,68± 0,82* 4,9± 0,28

Визначення товщини комплексу ¡нтима-меда (К1М) загальноi(ЗСА) та внутр1шнь& сонн& артерп (ВСА)

Товщина К1М ЗСА мм 0,69 ± 0,05* 0,59±0,01

Товщина К1М ВСА мм 0,63± 0,03* 0,56± 0,02

Примтка: зазначен рiвнi статистично значимо перевищували показники практично здорових осб (Р<0,05).

Структурш сонографiчнi змЫи гепатобiлiарноУ систе-ми характеризувалися тен-денцieю до гепатомегалiУ, яка пщтверджувалась ехографiч-ними даними у виглядi збiль-шення косого вертикального розмiру (КВР) правоУ частки печЫки до (138,2±6,47) мм.

Найхарактерышою ультразвуковою патологieю гепато-б1шарноУ системи в операто-рiв була гепатомегалiя, яка дiагностована у трьох пра^в-никiв, та наявнiсть хроычного холециститу - у двох.

^агностоваы ультразвуковi змiни гепатобiлiарноУ системи наведено на рисунках 5 i 6.

Отже, дат показники мо-жуть слугувати критерiями ранньоУ дiагностики змiн з боку гепатобiлiарноУ системи та атеросклеротичного ура-ження судин в операторiв, як зазнають виробничого впли-ву нанопорошкiв тугоплавких сполук металiв.

Вони е ефективними, дос-тупними та простими у вико-нанш, дозволяють виявити раннi ознаки судинних змЫ та порушень гепатобiлiарноУ системи.

Виражена дифузна неоднорщнють правоГ частки печiнки, змiшана exoreHHicTb, гепатомегалiя, зниження звукопровщност у базальних вiддiлаx

У зв'язку з припущенням, що на дю нанокомпозитного матер1алу може реагувати 1мунна система, нами було доотджено функц1ональну активн1сть кл1тин моноцитар-но-макрофагального ряду за продукц1ею IL-1, 6, TNF-a у донор1в в умовах in vitro. Отримаш результати представлено на рисунку 7.

Вони демонструють пщви-щення функцюнально'У актив-ностi клiтин моноцитарно-мак-рофагального ряду за продук-цiею прозапальних цитоюыв IL-1, IL-6, TNF-a (73,8±15,9) пкг/мл, (57,7±14,9) пкг/мл, (78,4±9,8) пкг/мл (p<0,01) та продукцiю IL-4 (29,5±8,1) пкг/мл в обстежених оаб [6].

1з зазначеного випливае, що вивчення in vitro впливу сучасних нанокомпозитних матерiалiв на iмунокомпе-тентнi клiтини е одним з важ-ливих параметрiв при визна-ченнi íньоí iмуноспецифiчноí активностi i може використо-вуватися для планування i проведення профiлактичних заходiв.

Обговорення результа-т1в досл1дження. Як вщомо з даних лiтератури [7, 8], штрид титану, дисилiцид хрому та дюксид цирконiю у своíх макроформах можуть виявляти рiзнi токсичнi ефекти.

При введены TiN (розмiром 5 мкм) безпосередньо у леге-ш щурам у дозi 10 мг/мл фiзiологiчного розчину вста-новлено збшьшення колаге-нових бiлкiв за 3 мюяц пiсля введення, потовщення су-

Рисунок 5

динних ст^ок, утворення кль тинно-пилових вузликiв [7]. ГДК для ытриду титану стано-вить 4 мг/м3 [8].

Металiчний цирконм чи дiоксид цирконiю анi за одноразового, ан за повторних (2 мюяцО введень у шлунок щурам не викликали токсич-ноУ дiУ. 1_Э50 для 7г02 - 4 г/кг. За штратрахеального введення щурам дюксид цирко-ню виявляв лише слабку фiб-рогенну дю [8].

Хром та його сполуки викликають мiсцеве подраз-нення шюри i слизових, серед робочих хромових вироб-ництв вiдзначено пщвищену захворюванiсть на рак ле-гень. У разi нанесення на шюру тварин хром та його сполуки викликають подраз-нення, розвиваеться контактна алерпя [8].

При введены внутршньо-шлунково та внутршньоче-ревно цих порошюв тiльки у нанорозмiрному станi було виявлено, що порошки ытри-ду титану, дисилiциду хрому та дюксиду цирконiю мало-токсичн i у дозах 10000 та 15000 не викликають загибелi тварин, а за однократного нанесення на шюру тварин не призводять до подразнення.

Проте тсля Ытратрахеаль-ного введення щурам нано-розмiрного нiтриду титану вiдзначалися ознаки локального гострого запального процесу з набряклими та Ыфшьтрованими нейтрофшь-ними гранулоцитами i лiмфо-цитами, мiжальвеолярними перетинками, помiрним се-

Рисунок6

Пiдвищення ехогенност тканини печiнки, збiльшення розмiрiв печiнки, КВР правоГ частки 167 мм, зниження звукопровщност у базальних вщдшах, збiднення судинного малюнка

№ 4 2016 Environment & Health 66

HYGIENIC ASSESSMENT OF THE PRODUCTION FACTORS AS A BASIS FOR RISK MANAGEMENT IN THE OPERATORS' WORK FOR THE MANUFACTURE OF TITANIUM NITRIDE, CHROMIUM DISILICIDE, AND ZIRCONIUM DIOXIDE NANOPOWDERS Yavorovsky O.P., Solokha N.V., Veremiy M.I., Karlova O.O., Bobyr V.V., Chobotar A.P. National O.O. Bohomolets Medical University. Kviv

We presented the data of our own experimental and clinical studies on the revealing of the effect of nanoparticles and nanomaterials on the organism of the operators. working on the nanoinstallations. Objective. We studied the hygienic working conditions. healthstate of the operators. and toxicologi-cal properties oft he new nanomaterials to prevent their possible negative effect on human. Materials and methods. Hygienic assessment of physical factors (dust of nanopowders. noise. microclimate) at the workplaces of the operators. Toxicological assessment: establishment of the average mortal dose in white mice and rats at the intramuscular and intraperitoneal administration. the impact of nanopowders on eye mucousand a rabbitskin. and intratracheal administration of titanium nitride nanopowder to rats for the revealing of the possible fibrogenic action. Clinical survey: detection of the activity of ALT. AST enzymes. total-bilirubin. cholesterol. glucose in the blood of the operator. Ultrasound investigation of the structural changes in the liver by US method. We also studied the impact of nanoparticles on the immune system with the help of enzyme immunoassay (ELISA).

Results. The work of the operators was established to be connected with the impact of physical factors of the working environment: dust, noise, temperature, humidity, infrared radiation, the main factor is a content of nanoparticles in the air of working area. Administration of nanopowders into the stomach of mice in doses of 5000, 10000 and 15000 mg/kg didn't cause a death of the mice; injection into the rabbit eye caused a poor irritative action. Intratracheal administration of the titanium nitride nanopowders to rats leads to the interalveolar septum thickening, morphological markers of bronchitis development on the seventh day after the administration, and slowly progressing formation of pulmonary fibrosis in a year after a single administration. Clinical assessment of the hepatobiliary system demonstrated an increase of ALT, AST which combined with the changes of lipid metabolism (hypercholesterinemia) and carbohydrate metabolism (hyperglycemia). A long exposure of the nanopowders of the anoxic metal compounds causes the development of the systemic autoimmune response, involving cytokines, and, in its turn, it is a pathogenetic factor in the beginning anddevelopment of the structural vascular changes and toxic disordersof the digestive system. Conclusions. Obtained data were used for the improvement of the working conditions of the operators engaged in the synthesis of nanoparticles of the anoxic metal compounds. Keywords: nanopowders, titanium nitride, chromium disilicide, zirconium dioxide, hepatobiliary, immune systems.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

розним ексудатом у просвь тах альвеол. Також спостерь галися зм1ни у кл^инах 1мун-но'У системи. У оператор1в, що працюють з нанопорошками, виявляються змши з боку гепатоб^арно'У системи та структуры змши у певних внутр1шн1х органах.

Висновки

1. Специф1чним i потенцй но небезпечним ппешчним чинником у технолопях одер-жання нанокомпозитних по-рошюв е можливють надход-ження ультрамiкроскопiчного та нанопилу у пов^ря робочоУ зони.

2. Токсиколопчш дослщ-ження показали, що введення нанопорошюв у дозах 5000, 10000 i 15000 мг/кг маси тша тварин не призводить до смертельного ефекту, тому нанопорошки CrSi2, TiN та ZrO2 можна вщнести до IV класу небезпечност (ГОСТ

Рисунок 7

Продукщя IL-1, 6, TNF-a та IL-4 мононуклеарними кштинами in vitro у донорiв, що кон-

тактують з нанокомпозитним матерiалом

120 100 80 60 40 20 0

IL-1

100,5

73,8

"31,2 "

Спонт. продук^я Продук^я з млтогеном Препарат ФГА

80 70 50 40 30 20 10 0

IL-6

IZ

г:

74,7

-*57,7 -

+'24,9

Спонт. продук^я Продук^я з млтогеном Препарат ФГА

120' 100' 80 60 40 20 0

TNF-a

95,9

78,4

36,7

Спонт. продук^я Продук^я з млтогеном Препарат ФГА

120 100 80 60 40 20 0

IL-4

99,9

29,5

13,6

Спонт. продук^я Продук^я з млтогеном Препарат ФГА

12.1.007-76 «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности»).

3. Одноразове Ытратрахе-альне введення наночастинок ытриду титану зумовлюе роз-виток структурних змш у бронхiальному деревi та у рестраторному вiддiлi ле-гень. За рк вiдзначаеться гiперплазiя перибронхiальноí та периваскулярноУ лiмфоíд-ноí тканини, ознаки хроычно-го бронхiту, локальнi емфiзе-матознi змiни та розвиток помiрно вираженого пневмо-склерозу.

4.Клiнiко-лабораторнi до-слiдження операторiв вияви-ли змЫи з боку гепатобЫар-ноí системи (пщвищення активностi АЛТ, АСТ, знижен-ня коефiцiента де Рiтiса), пперхолестеринем^, ппер-глiкемiю, структурнi змiни комплексу iнтима-медiа зов-нiшньоí та внутршньоУ сонних артерiй.

5. Дослiдження прозапаль-них цитокiнiв у макрофагах крови, вобрано!' в операто-рiв, показали, що змЫи з боку iмунноí системи включають компоненти гострого запа-лення (IL-1), хронiчного запа-лення (lL-6, TNF-a) та сенси-б^зацю (lL-4) в операторiв.

6. Одержав данi використа-нi для оздоровлення умов прац операторiв, зайнятих синтезом наночастинок без-кисневих сполук металiв. Зокрема, вони знайшли свое вiдображення в Ыформацм-ному листi № 253-20015 «Рання дiагностика клiнiчних проявiв у стан судин та гепа-тобiлiарнiй системi операто-рiв нанотехнологiчного ви-робництва».

Л1ТЕРАТУРА

1. Пат. 51986 УкраУна. МПК (2009) C01G 25/00. Споаб

одержання нанокристал1чно-го порошку дюксиду цирко-н1ю моноклинно'У модиф1кацй' / О.В. Шевченко, В.В. Лаш-нева, О.В. Дудник, О.К. Рубан, М.1. Фштов; заявник 1н-т проблем матер1алознавства НАН УкраУни. - U201001160 ; опубл. 10.08.2010. - Бюл. -2010. - № 15.

2. Методичн1 п1дходи до ппеычного контролю за вмь стом наночастинок у пов1тр1 робочоУ зони при отриманн1 сил1цид1в метал1в методом високоенергетичноУ механо-активац1У / О.П. Яворовський, В.П. Широбоков,

М.1. Веремей та Ы. // Журнал Нац1ональноУ академп медич-них наук УкраУни. - 2012. -№ 1. - С. 126-130.

3. Лабораторные методы исследования в клинике. Справочник / под ред.

B.В. Меньшикова. - М. : Медицина, 1987. - 125 с.

4. Митьков В.В. Практическое руководство по ультразвуковой диагностике. Общая ультразвуковая диагностика / В.В. Митьков. - М. : Видар-М, 2005. - 720 с.

5. Солоха Н.В. Структурне пщфунтя патогенноУ дм ульт-рам1кроскоп1чних часток н1т-риду титану на дихальну систему / Н.В. Солоха,

Н.А. Колесова // Довкшля та здоров'я. - 2016. - № 1 (77). - С.18-21.

6. Функцюнальна актив-нють мононуклеарних кл1тин крови за продукц1ею цитою-н1в п1д д1ею нанокомпозитних матер1ал1в в умовах in vitro / Н.В. Солоха, О.П. Яворовський, О.О. Карлова та Ы. // 1мунолопя та алерголопя : наука i практика. - 2015. -

№ 2.- С. 94-98.

7. Бошицкая Н.В. Взаимодействие порошков тугоплавких нитридов с биохимическими средами и прогнозирование их токсического действия : дисс. канд. мед. наук. - К., 2001. - С. 37-38, 134-135.

8. Лазарев Н.В. Вредные вещества в промышленности. Т. 3. - К. : Химия, 1977. -

C. 471, 486, 468.

REFERENCES

1. Shevchenko O.V., Lashneva V.V., Dudnik O.V., Ruban O.K., FilipovM.I.;

Institute for Problems of Materials Science, National Academy of Sciences of Ukraine. Pat. 51986 Ukraine. MPK (2009) C01G 25/00 Sposib oderzhannia nanokrys-talichnoho poroshku dioksydu tsyrkoniiu monoklynnoi mody-fikatsii [Process of the Production of Nanocrystal Powder of Zirconium Dioxide of Monocell Modification] ; U201001160 ; publ. 10.08.2010, Bull. 2010 ; 15 (in Ukrainian).

2. Yavorovskyi O.P., Shyrobokov V. P., Veremei M.I., Bobyr V.V., Zinchenko T.O., Morozov V.N. Zhurnal Natsionalnoi akademii medy-chnykh nauk Ukrainy. 2012 ; 1 : 126-130 (in Ukrainian).

3. Menshikov V. V. (ed.) Laboratornye metody issle-dovaniia v klinike. Spravochnik [Laboratory Study Methods in Clinic]. Moscow : Meditsina; 1987 : 125 p. (in Russian).

4. Mitkov V.V. Prakticheskoe rukovodstvo po ultrazvukovoi diagnostike. Obshchaia ultra-zvukovaia diagnostika [Practical Manual on Ultrasound Diagnostics. General Ultrasound Diagnostics]. Moscow : Vidar-M ; 2005 : 720 p. (in Russian).

5. Solokha N.V., Kolesova N.A. Dovkillia taz-dorovia. 2016 ; 1 (77) : 18-21 (in Ukrainian).

6. Solokha N.V., Yavorovskyi O.P., Karlova O.O., Kurchenko A.I., Savchenko V.S. Imunolohiia ta alerholohiia : nauka i praktyka. 2015 ; 2 : 94-98 (in Ukrainian).

7. Boshitskaia N.V. Vzaimodeistvie poroshkov tugoplavkikh nitridov s biokhimicheskimi sredami i prognozirovanie ikh toksich-eskogo deistviia : diss. kand. med. nauk [Interaction of the Refractory Nitride Powders with Biochemical Mediums and Prognostication of their Toxicological Effect : Cand. Med. Sci. Thesis]. Kiev ; 2001 : 37-38, 134-135 (in Russian).

8. LazarevN.V. Vrednye veshchestva v promyshlennos-ti. T. 3 [Harmful Substances in Industry. Vol. 3]. Kiev : Chimiia

; 1977 : 471, 486, 468 (in Russian).

HagiMwno go pegaK^'i 13.05.2016

№ 4 2016 Environment & Health 68

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.