Научная статья на тему 'Методичні підходи до оцінки токсичності та небезпеки наноматеріалів'

Методичні підходи до оцінки токсичності та небезпеки наноматеріалів Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

CC BY
201
22
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
наноматеріали / наночастинки / токсичність / небезпека / nanomaterials / nanoparticles / toxicity / hazard

Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — Леоненко Н. С., Демецька О. В., Леоненко О. Б.

Состояние проблемы. Несмотря на многочисленность тест-систем для скрининговой оценки влияния наноразмерных веществ на организм остро стоит вопрос выбора из них наиболее чувствительных, в зависимости от целей и задач исследования. Цель работы заключалась в исследовании токсичности некоторых образцов наноматериалов (НМ) по интегральному показателю общетоксического действия на кратковременной культуре сперматозоидов быка и обобщении мирового опыта оценки токсичности и опасности наночастиц (НЧ) и НМ. Материалы и методы. Исследована цитотоксичность НЧ металлов (Mn, Co, Mg, Zn, Fe, Mo, Au) в цитратных растворах. Размер частиц определяли на анализаторе «Fritch» (Германия). Оценку токсичности осуществляли на анализаторе АТ-05. Результаты. НЧ молибдена, железа, магния, кобальта и марганца в нативном растворе не проявили цитотоксического действия, однако НЧ золота обнаружили цитотоксический эффект (It = 20,2%). При повторном исследовании они проявляли цитотоксическое действие в концентрациях 5•10-3 моль/л (It = 44,2%), 1•10-3 моль/л (It = 68,4%), только в концентрации 1•10-4 моль/л не было обнаружено цитотоксического действия (It = 100%). Во многом это может быть обусловлено физико-химическими свойствами НЧ золота и меньшим размером по сравнению с другими исследованными металлами. Выводы. Использование альтернативных методов необходимо для скрининговой оценки токсичности НМ или наносодержащей продукции. Существует настоятельная необходимость совершенствования научных подходов к оценке их токсичности и опасности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по прочим сельскохозяйственным наукам , автор научной работы — Леоненко Н. С., Демецька О. В., Леоненко О. Б.

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

METHODICAL APPROACHES TO THE ASSESSMENT OF TOXICITY AND HAZARD OF NANOMATERIALS

Background. Despite the large number of test systems for screening assessment of the impact of nanoscale substances on the organism, a choice of the most sensitive ones, depending on the objectives and tasks of the study, is a high-priority task. Objective. We studied a toxicity of some nanomaterial (NM) samples by a combined indicator of the effect of general toxicity on the short-term culture of the bull’s spermatozoa and generalization of the world experience in assessment of the toxicity and hazard of nanoparticles (NPs) and NMs. Materials and methods. We investigated a cytotoxicity of nanoparticles (NPs) of metals (Mn, Co, Mg, Zn, Fe, Mo, Au) in the citrate solution. Particle sizes were measured by the analyzer «Fritch» (Germany). Toxicity assessment was performed on the AT-05 analyzer. Results. NPs of molybdenum, iron, magnesium, manganese, and cobalt didn’t show a cytotoxic effect in the native solution but gold NP demonstrated the cytotoxic effect (It = 20.2%). In repeat study they demonstrated the cytotoxic effect in the concentrations of 5•10-3 mol/l (It = 44.2%), 1•10-3 mol/l (It = 68.4%) and the cytotoxic effect wasn’t detected only in the concentration of 1•10-4 mol/l (It = 100%). In many respects this can be due to the physical-and-chemical properties of gold NPs and size which was less in comparison with other studied metals. Conclusions: Application of the alternative methods is necessary for screening assessment of the NM toxicity or nanoproducts. There is an urgent need to improve the scientific approaches to the assessment of their toxicity and hazard.

Текст научной работы на тему «Методичні підходи до оцінки токсичності та небезпеки наноматеріалів»



METHODICAL APPROACHES TO THE ASSESSMENT OF TOXICITY AND HAZARD OF NANOMATERIALS

Leonenko N.S., Demetska O.V., Leonenko O.B.

МЕТОДИЧН1 П1ДХОДИ ДО ОЦ1НКИ ТОКСИЧНОСТ1 ТА НЕБЕЗПЕКИ НАНОМАТЕР1АЛ1В

учасний розвиток нанотехнологiй випереджае розробку пiдходiв до оцн ки токсичностi та небезпеки наномате-рiалiв (НМ). Незважаючи на бшьш ыж п'ятнадцятирiчнi доспiдження в усьому свт iснуючi дан не дозволяють зроби-ти остаточнi висновки. Через високий рiвень скпадностi та невизначеност багатьох аспектiв у цiй сферi оцiнка ризику та наукове обфунтування вд повiдних стратегiй i правил пов'язан з певними перешкодами. Вважаеться, що традицiйних пiдходiв для вивчення токсичност хiмiчних речовин недо-статньо для доошдження об'ектiв у нанодiапазонi [1]. Проведення оцiнки безпеки НМ та нанопродукци звичай-ними класичними токсикопогiчними методами також ускладнене через необхщнють проведення значних обсягiв дослщжень. Останшм часом у пубпiкацiях акцентуеться увага на залежност прояву бюлопчних ефектiв вiд змiни характеристик i властивостей НМ, що неможливо враховувати у стандартних токсиколопчних досшд-женнях. Таким чином, незважаючи на значний масив експериментальних даних юнуе нагальна потреба щодо вдосконалення наукових пiдходiв до оцiнки токсичност та потенцiйноí небезпеки НМ. Одним iз шпяхiв Ытен-сифiкацií випробувань i зниження (хнь-оí собiвартостi може бути застосуван-ня прискорених токсиколопчних дослщжень на простих бюлопчних

ЛЕОНЕНКО Н.С., ДЕМЕЦЬКА О.В., ЛЕОНЕНКО О.Б.

ДУ «1нститут медицини пращ НАМН Украши», м. Киíв

УДК [(54-148:543.3):615.9]: 005

Ключовi слова: наноматерiали, наночастинки, токсичнiсть, небезпека.

системах. У зв'язку з цим розробка i впровадження альтернативних мето-дiв in vitro стала одним з провщних напрямкiв токсикопогiчних доспiд-жень НМ. Пропонуються до викори-стання рiзнi тест-системи, такi як най-простiшi мiкроорганiзми, кпiтиннi та субкттинш елементи, пдробюнти,, рослини, комахи, сперма велико!' рогато!' худоби, судини хорюаллан-тоíсноí оболонки (ХАО) курячого ембрюна тощо [2, 3].

Алгоритм токсиколопчних дослщжень Нм може бути розроблений з урахуванням передбачуваноí причини небезпечного впливу. Для попе-редшх оцiнок рекомендуеться засто-совувати скринiнговi набори тестiв. 1х вибiр залежить вiд знання даних про хiмiчнi, фiзичнi та бiопогiчнi вла-стивостi доспiджуваних нанооб'ектiв. Спiд зазначити, що альтернативы методи токсиколопчних дослщжень на мiжнародному рiвнi розвиваються завдяки об'еднаним зусиллям рiзних органiзацiй, зокрема. Органiзацiею економiчного спiвробiтництва i роз-витку (ОЕСР) було створено базу даних з наукових доотджень у сферi безпеки НМ. Рекомендованi методи оцшки токсичностi передбачають використання рiзних моделей для доспiджень, крiм ссав^в. Водночас наголошуеться, що серед юнуючих методик i тест-систем необхiдно обирати найбшьш iнформативнi, стандартизованi, що мають об'ек-тивну цифрову оцiнку результат i добре корелюють з даними, отрима-ними на тваринах [4]. Таким чином, незважаючи на численнють запропо-нованих тест-систем для скриншго-воí оцiнки впливу нанорозмiрних речовин гостро стоить питання вибо-ру з них найбшьш чутливих, залежно

МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ ТОКСИЧНОСТИ И ОПАСНОСТИ НАНОМАТЕРИАЛОВ Леоненко Н.С., Демецкая А.В., Леоненко О.Б.

ГУ «Институт медицины труда НАМН Украины», г. Киев

Состояние проблемы. Несмотря на многочисленность тест-систем для скрининговой оценки влияния наноразмерных веществ на организм остро стоит вопрос выбора из них наиболее чувствительных, в зависимости от целей и задач исследования.

Цель работы заключалась в исследовании токсичности некоторых образцов наноматериалов (НМ) по интегральному показателю общетоксического действия на кратковременной культуре сперматозоидов быка и обобщении мирового опыта оценки токсичности и опасности наноча-стиц (НЧ) и НМ.

Материалы и методы. Исследована цитоток-сичность НЧ металлов (Mn, ^, Mg, Zn, Fe, Mo, Au) в цитратных растворах. Размер частиц определяли на анализаторе «Fritch» (Германия). Оценку токсичности осуществляли на анализа-

торе АТ-05.

Результаты. НЧ молибдена, железа, магния, кобальта и марганца в нативном растворе не проявили цитотоксического действия, однако НЧ золота обнаружили цитотоксический эффект (^= 20,2%). При повторном исследовании они проявляли цитотоксическое действие в концентрациях 5'10-3 моль/л (^= 44,2%), 1'10-3 моль/л (^= 68,4%), только в концентрации 1'10-4 моль/л не было обнаружено цитотоксического действия (^= 100%). Во многом это может быть обусловлено физико-химическими свойствами НЧ золота и меньшим размером по сравнению с другими исследованными металлами. Выводы. Использование альтернативных методов необходимо для скрининговой оценки токсичности НМ или наносодержащей продукции. Существует настоятельная необходимость совершенствования научных подходов к оценке их токсичности и опасности. Ключевые слова: наноматериалы, наночастицы, токсичность, опасность.

© Леоненко Н.С., Демецька О.В., Леоненко О.Б. СТАТТЯ, 2017.

9 Environment & Health №3 2017

в1д мети i завдань досл1дження.

Отже, мета роботи полягала у дослщженш токсичност1 дея-ких зразк1в НМ за Ытегральним показником загальнотоксичноТ дм на короткочасшй культур! сперматозощв бика i узагаль-ненн1 свiтового досвiду оцiнки токсичност та небезпеки нано-частинок (НЧ) i НМ.

Матерiали i методи дослщ-жень. Дослщжено цитотоксич-нiсть НЧ металiв (Mn, Co, Mg, Zn, Fe, Mo, Au) у цитратних розчи-нах. Розмiр частинок визначали на аналiзаторi «Fritch» (Ымеч-чина).

Оцiнку токсичностi здмсню-вали за шдексом токсичностi (It) у дослщах in vitro з викори-станням сперматозощв велико! рогатоТ худоби як тест-об'екта на аналiзаторi зобра-жень АТ-05 [5]. Показниками токсичност була величина iндексу токсичност (It), що дорiвнюе спiввiдношенню параметров рухливостi Ыдикатор-них 1^тин у дослiджуваному зразку та ТхньоТ рухливостi у контрольному зразку. Експрес-оцiнка токсичностi Нм з вико-ристанням вищезазначеного способу дозволяе оцшити ефект вiд впливу НМ за час, що не перевищуе 3 години. При значены шдексу токсичност вiд 1% до 70% та понад 120% до^джуваний зразок вважа-еться токсичним.

Результати та Ух обговорен-ня. У результатi проведених дослщжень встановлено, що НЧ

молiбдену, залiза, цинку, магнiю, кобальту та марганцю у нативно-му розчин не спричиняли цитотоксичноТ дм, натомiсть НЧ золота виявили цитотоксичний ефект (1( = 20,2%) (табл. 1). При повторному дослщженш НЧ золота виявляли цитотоксичну дю у концентрацiях 5-10-3 моль/л (1( = 44,2%) та 1-10-3 моль/л (1( = 68,4%) i лише у концентраци 1-10-4 моль/л не спричиняли цитотоксичноТ дií (1( = 100%). Певною мiрою це може бути зумовлено фiзико-хiмiчними властивостями НЧ золота та розмiром, який був меншим порiвняно з iншими дослщжени-ми металами. До речi, цi дан кореспондують з результатами дослiджень впливу НЧ золота рiзних розмiрiв на культуру дендритних кштин людини, де найбiльш несприятливi ефекти спричиняли наночастинки най-менших розмiрiв [6].

Слiд зазначити, що середнш розмiр (у випадку сферичних НЧ — аеродинамiчний дiаметр) НЧ у розчинi не е однозначною величиною, оскiльки його зна-чення можуть суттево в^^зня-тися залежно вщ того, який саме показник враховуеться. Справа у тому, що значення середнього розмiру НЧ за штенсивнютю сигналу, що випромшюеться, за об'емом, який мають частинки у розчиы, а також за Тхньою кiлькiстю можуть суттево в^д^знятися. Зокрема, якщо розмiр НЧ золота за кТпькютю частинок

Таблиця 1

Цитотоксичнють наночастинок металiв у цитратних

розчинах

Метал Mn Co Mg Zn Fe Mo Au

Розм1р, нм 30-40 50-60 40-50 70-80 70-80 60-70 16-18

Концентрац1я моль/л 2Ч10-2 2Ч10-2 9Ч10-2 7Ч10-2 5Ч10-2 6Ч10-3 1Ч10-3

It, % 106,9 101,4 112,7 100,7 84,8 79,2 20,2

Рисунок 1

Дисперсiя НЧ вщповщно до загальноУ кiлькостi частинок

становить 17 нм (рис. 1), то за об'емом та штенсивнютю сигналу вш становить вже 32 нм та 65 нм вщповщно i графiчно виг-лядае, як функ^я нормального розподiлу Гауса з характерною симетричною кривою у формi «дзвону» (рис. 2, 3).

Загалом цитотоксичнють НМ мае неоднозначну залежнють вщ Тхнiх розмiрiв та може бути зумовленою рiзними факторами. Так, у наших дослщженнях [7] було встановлено, що цитотоксичнють НЧ сульфщв кад-мiю та свинцю значною мiрою залежала вщ хiмiчноТ природи стабiлiзаторiв. Зокрема, серед стабiлiзаторiв полiетиленiмiну (ПЕ1), желатину, полiфосфату натрiю (ПФNa), меркаптопро-пiоновоТ кислоти (МПК) цитотоксичнють виявлено у ПЕ| та желатину, причому для першо-го вона була максимальною у концентраци 0,25% порiвняно з 10% та 100% станом (It вщповщно 1%, 13,8% та 17,2%), а 0,1% желатин також був бшьш токсичним порiвняно з 1% його аналогом (It вщповщно 150% та 107,4%). Останне може бути пов'язаним зi структурою желатину, через яку не ттьки власне НЧ, але й також цв^ер-юни (бтолярш iони) желатину 1% перебувають у бiльш зв'язаному та агрегованому станi порiвняно з 0,1% желатином (з бшьшою кiлькiстю активних центрiв та реакцм-ною здатнiстю).

У свою чергу, при оцiнцi цито-токсичност Нч сульфiду кад-мiю (1,8-2 нм, 4-6 нм, 15-20 нм) у рiзних стабiлiзаторах розмiр-но-ефективноТ залежностi не виявлено [7]. Нативш розчини НЧ сульфiду кадмiю розмiром 4-6 нм, стабiлiзованi МПК, та розмiром 15-20 нм, стаб^зо-ваш ПФNa, справляли цитотоксичну дю. Найбiльш токсични-ми були наночастинки сульфщу кадмiю (15-20 нм), стаб^зова-нi ПЕ1, оскiльки цитотоксичний ефект спостер^ався навiть при розведеннi Тх. Також проведе-ними дослiдженнями було встановлено, що НЧ сульфщу свинцю розмiром 10-15 нм не виявили цитотоксичноТ дп, натомють НЧ сульфщу свинцю розмiром 40-50 нм, стаб^зо-ванi 0,1% желатину, справляли цитотоксичний ефект.

Таким чином, отриман дан свiдчать на користь того, що цитотоксичнють НМ може бути зумовленою як фiзико-хiмiчни-

№ 3 2017 Environment & Health 10

METHODICAL APPROACHES TO THE ASSESSMENT OF TOXICITY AND HAZARD OF NANOMATERIALS Leonenko N.S., Demetska O.V., Leonenko O.B.

SI "Institute of Occupational Medicine, NAMSU», Kyiv

Background. Despite the large number of test systems for screening assessment of the impact of nanoscale substances on the organism, a choice of the most sensitive ones, depending on the objectives and tasks of the study, is a high-priority task. Objective. We studied a toxicity of some nanoma-terial (NM) samples by a combined indicator of the effect of general toxicity on the short-term culture of the bull's spermatozoa and generalization of the world experience in assessment of the toxicity and hazard of nanoparticles (NPs) and NMs. Materials and methods. We investigated a cyto-toxicity of nanoparticles (NPs) of metals (Mn, Co, Mg, Zn, Fe, Mo, Au) in the citrate solution. Particle sizes were measured by the analyzer «Fritch» (Germany). Toxicity assessment was performed on

the AT-05 analyzer.

Results. NPs of molybdenum, iron, magnesium, manganese, and cobalt didn't show a cytotoxic effect in the native solution but gold NP demonstrated the cytotoxic effect (It = 20.2%). In repeat study they demonstrated the cytotoxic effect in the concentrations of 5• 10-3 mol/l (It = 44.2%), 1• 10-3 mol/l(It = 68.4%) and the cytotoxic effect wasn't detected only in the concentration of 1-10-4 mol/l (It= 100%). In many respects this can be due to the physical-and-chemical properties of gold NPs and size which was less in comparison with other studied metals.

Conclusions: Application of the alternative methods is necessary for screening assessment of the NM toxicity or nanoproducts. There is an urgent need to improve the scientific approaches to the assessment of their toxicity and hazard. Keywords: nanomaterials, nanoparticles, toxicity, hazard.

ми властивостями та розм1ром НЧ, так i несучою фазою та ста-бЫзаторами. При цьому не юнуе загальних закономiрно-стей щодо Тхнього впливу на токсичн властивост НЧ, тому ц взаемозв'язки слщ встанов-лювати окремо у кожному шди-вщуальному випадку. Водночас шформащя, отримана в експе-риментах in vitro, може бути використана для скриншгу ток-сичност НМ в якост «вектора» щодо проведення поглиблених експериментальних дослщ-жень in vivo.

Необхщно вщзначити, що використання in vitro систем для оцшки нанотоксичност схвалено бвропейським центром валщацп альтернативних методiв ¿С [4]. Запропоноваш методи in vitro-диагностики охоплюють рiзнi области репродуктивну токсичнють, оцшку потенцмноТ канцероген-нос^, трансфер через рiзнi бар'ери (шюра, еттелм судин, гематоенцефалiчний бар'ер тощо). Можна видшити деюль-ка модельних систем для оцшки токсичност НМ in vitro: кли тинн лн', експреая гешв, оки-слювальний стрес, пошкод-ження м^охондрм, ДНК, кш-тинш дисфункцп, поглинання. Системи in vitro дозволяють контролювати такi параметри цитотоксичност^ як морфоло-гiя кштин, Тхня життездатнiсть, пролiферацiя, запальнi проце-си, окислювальний стрес. У достдженнях in vitro показано залежнiсть токсичност вiд роз-мiру, форми i концентраци НЧ [9], а також встановлено деяк мехашзми токсично)' дм (окислювальний стрес, апоптоз)

11 Environment & Health №3 2017

[10]. Загалом за результатами дослщжень виявлено високу чутливють альтернативних моделей та (хню здатнють у гострому експериментi вста-новлювати токсичний ефект доз, що викликають подiбний ефект у тварин лише за умов тривалих експериментiв. Цей факт е надзвичайно важливим, осюльки використання альтернативних пiдходiв дозволить отримати скриншгову оцiнку токсичностi достджуваних НМ або нанопродукцií, що дуже актуально в умовах зростаючих обсяпв íх виробництва та застосування.

Слщ зазначити, що модельш системи in vitro хоча й забезпе-чують швидку та ефективну оцшку токсичностi, а також дозволяють зробити методи дослщжень автоматизованими та прогнозувати взаемодю з кштинами людини, однак не можуть забезпечити передба-чення ризиюв застосування íх для наступних поколшь кпiтин або органiзмiв. Також характеристики поглинання, розподи

лу, депонування та акумуляци НЧ i НМ в opraHÍ3MÍ можливi лише при використанш дослщ-жень in vivo. За розробленими системами тсля синтезу i вив-чення фiзико-хiмiчних власти-востей нового НМ рекоменду-еться проводити оцiнку гостро'Т та хроычноТ' токсичностi, куму-лятивностi, гено- i цитотоксич-ностi, iмунотоксичностi, канце-рогенних властивостей, вив-чення метaболiзму в оргaнiзмi, а також бютрансформацю у навколишньому середовищк При цьому основною проблемою нанотоксикологп е дозо-метрiя, яка залежить вщ часу введення та концентраци вико-ристовуваних препaрaтiв, кшь-костi наночастинок та íхнiх морфолопчних пaрaметрiв (розмiру, форми, щiльностi, стану агломераци, а також заряду поверхш) [11].

Нинi у токсикологiчних до-слiдженнях in vivo все бшьшо'Т популярностi набувають тaкi тест-об'екти, як комахи (Dro-sophila melanogaster) i гщро-бiонти (Brachydanio rerio),

Рисунок 2

ДисперЫя НЧ золота за об'емом

G,G4G

G,G35

m G,G3G

d G,G25

e m G,G2G

п G,G15

>

G,G1G

G,GG5

G,GGG

1GGG

size (nm)

проте, IX використання хоча и дозволяе оцiнити ризики застосування Нм для наступ-них поколшь органiзмiв, однак е таки найбтьш доцiльним у сферi саме еколопчноТ токси-кологií [2, 3]. У свою чергу, тра-дицмш пiдходи для оцiнки бю-лопчних ефектiв Нм в експери-ментах на лабораторних твари-нах не ттьки е трудомiсткими та витратними, але й не завжди доцшьними, оскiльки розмiр частинок i площа поверхнi можуть мати вирiшальне зна-чення, при цьому пiдвищення концентрацп НМ може не мати дозозалежного вираження.

Отже, для скорочення обсяпв i прискорення дослiджень НМ пропонуеться використовувати шкалу прюрите^в Тхнього сту-пеня небезпеки, за якою вони подтяються на низько-, серед-ньо- та високонебезпечш [12]. Вона встановлюеться за результатами попередньоТ оцiнки ступеня небезпеки НМ: на основi масиву науковоТ шформацп враховуються усi вiдомi на даний час властиво-ст, що впливають на потенцй ну небезпеку НМ, а саме: гео-метричнi характеристики, фи зико-хiмiчнi властивост^ взае-модiя з бiомакромолекулами, вплив на кттини, органiзм, екологiчнi характеристики за даними скриншгових тестiв на кштинних культурах, бактери альних культурах, рослинах i гiдробiонтах.

Зокрема, для об'ек^в з низь-ким ступенем небезпеки реко-мендуеться проведення ттьки певних, критично важливих тестових дослщжень. У по-дальшому можуть бути викори-станi тi ж самi критерiТ та пщхо-ди, що И для «традицшних» аналопв, отриманих без застосування нанотехнолопй. На-приклад, оцiнка небезпеки НМ без використання тварин може

проводитися на основ1 моде-лювання за допомогою метод1в Монте Карло [13].

Для НМ, як характеризують-ся середшм ступенем небезпеки, коло запланованих дослщжень мае бути ютотно розши-реним з метою проведення оц1нки впливу на найважливш функци орган1зму лабораторних тварин. У свою чергу, для НМ з високим ступенем потен-щйноТ' небезпеки токсиколого-г1г1ен1чна характеристика мае здмснюватися у повному обся-з1 з застосуванням спец1альних вид1в дослщжень (ембрюток-сичн1сть, тератогенн1сть, мута-геннють, канцерогенн1сть тощо). Можливе проведення експери-мент1в протягом усього життя лабораторних тварин (2-3 роки) або нав1ть для дектькох покол1нь [12].

Таким чином, ушфкована токсиколог1чна характеристика НМ мае включати досл1дження як in vitro, так i in vivo, у тому числ1 експерименти на твари-нах, тривалiсть яких може перевищувати 9-12 мiсяцiв. Все це вказуе на практичну неможливють охарактеризува-ти найближчим часом бюлопч-ш ефекти усiх важливих НМ через неприйнятш трудовитра-ти та матерiальнi ресурси [14]. Тому при оцЫц небезпеки НМ передусiм потрiбно встанов-лювати Тхнiй вплив на таю бю-логiчнi характеристики, як про-никнiсть бiомембран, геноток-сичнiсть, активнють окислю-вально-вiдновних процесiв, у т.ч. перекисне окислення лти дiв, бютрансформацю та ели мiнацiю з оргашзму [15]. При цьому потрiбно враховувати, що

□ токсичнють НМ не може бути виведена порiвняно з аналогами у макродисперснш формi або у виглядi суцiльних фаз, тому що токсиколопчш

size (nm)

властивост НМ е результатом не ттьки хiмiчного складу, але й розмаТття iнших особливо-стей, таких як поверхневi характеристики, розмiр, форма, склад, хiмiчна реактивнiсть тощо;

□ наявш токсикологiчнi мето-дологiТ засновано на визначен-нi токсичностi речовин щодо масовоТ концентрацiТ, що не е прийнятним для НМ (для яких основними визначальними властивостями можуть бути величини площi поверхш);

□ вщсутш стандартизовав iндикатори нанотоксичностi, якi мають обов'язково врахову-вати внесок таких характеристик, як поверхневi властиво-стi, розмiр, форма, склад спо-лук, хiмiчна реактивнiсть скла-дових Т'хых частинок;

□ вiдсутнi переконливi данi щодо органiв-мiшеней дiТ кон-кретних НМ;

□ методи виявлення, щенти-фiкацiТ та кiлькiсного визначен-ня НМ в об'ектах довктля, хар-чових продуктах та бюсередо-вищах, якi могли б достовiрно вiдрiзнити Тх вiд хiмiчних аналопв у макродисперсшй формi, мало вщпрацьоваш.

Водночас комплекснi дослщ-ження НМ дозволять уникнути недооцiнки бюлопчних ефектiв продуктiв нанотехнологiй i тим самим забезпечити безпеку населення та захистити довктля.

Висновки

1. В умовах збтьшення обсяпв виробництва НМ оцшка ТхньоТ безпеки звичайними класичними токсикологiчними методами ускладнюеться через неоднозначнють отриманих результатiв. Значною проблемою в оцiнцi дiТ нано-продукцii е нестабiльнiсть НЧ та непередбачуванють змiн Тхнiх параметрiв, характеристик i властивостей, отже й бюлопчних ефек^в. Тому юнуе нагальна необхiднiсть удоско-налення наукових пiдходiв до оцiнки токсичностi та небезпе-ки НМ.

2. Альтернативы моделi in vitro показали в и соку чутли-вють та здатнiсть виявляти ток-сичний ефект доз, що викли-кають подiбнi змiни у тварин лише за умов тривалих експе-римен^в i потребують використання високочутливого специ ального обладнання. Цей факт е надзвичайно важливим, оскiльки альтернативы методи дозволяють отримати скринш-

№ 3 2017 Environment & Health 12

гову ОЦ1НКУ токсичност! ДОСЛ1Д-жуваних НМ або нанопродукци, що е актуальним в умовах зро-стаючих обсяг1в виробництва.

Л1ТЕРАТУРА

1. Проданчук Н.Г., Балан ГМ. Наночастицы диоксида титана и их потенциальный риск для здоровья и окружающей среды. Современные проблемы токсикологии. 2011. № 4. С.11-27.

2. Gorth DJ. Silver nanoparticle toxicity in Drosophila: size does matter. Int. J. Nanomedicine. 2011. № 6. Р. 343-350.

3. Bai W., Tian W., Zhang Z., He X., Ma Y, Liu N. Effects of copper nanoparticles on the development of zebrafish embryos. Environ. Toxicol. Chem. 2010. Vol. 29 (9). P. 2044-2052.

4. Hartung T., Bremer S., Casati S., Coecke S., Corvi R., Fortaner S. et al. ECVAM's response to the changing political environment for alternatives: consequences of the European Union chemicals and cosmetics policies. Altern Lab Anim. 2003. Vol. 31(5). P. 473-81.

5. Пат. № 101308 UA МПК: G01N 33/48, G01N 33/18 Експрес-споаб визначення токсичност наноматeрiалiв у розчинах in vitro з використан-ням сперматозощв велико! рогато! худоби як тест-об'екта / Демецька О.В., Леонен-

ко Н.С. ; ДУ «1нститут медици-ни пращ НАМН УкраТни»). № заявки u 2014 12531 ; опубл. 10.09.2015 ; Бюл. № 17.

6. Tomi S., oki J., Vasiliji S., Ogrinc N., Rudolf R., Pelicon P. et al. Size-Dependent Effects of Gold Nanoparticles Uptake on Maturation and Antitumor Functions of Human Dendritic Cells In Vitro. PLoS One. 2014. Vol. 9 (5). Режим доступа: http://dx.doi.org/10.1371/jour-nal.pone.0096584

7. Леоненко Н.С., Леонен-ко О.Б., Демецька О.В., Ткаченко Т.Ю., Гродзюк ГЯ. Дослщження цитотоксичност наночастинок супьфщу кадмiю та сульфiду свинцю, стаб1тзо-ваних органiчними сполуками. Сучасн проблеми токсикологи. 2015. № 3. С. 56-60.

8. Kroll A., Pillukat MH., Hahn D., Schnekenburger J. Current in vitro methods in nanoparticle risk assessment: Limitations and challenges. European Journal of Pharmaceutics and Biopharma-ceutics. 2009. Vol. 72 (2).

C. 370-377.

9. Leonenko N.S., Demets-ka O.V., Tkachenko T.Yu., Leonenko O.B. Geometry of nanoparticles as a determinant of their cytotoxicity. Украшський журнал з проблем медицини прац\. 2014. № 1. С. 18-22.

10. Braydich-Stolle L., Hussain S., Schlager J. Cytotoxicity of nanoparticles of silver in mammalian cells. Toxicological Sciences. 2005. Vol. 3 (2). P. 38-42.

11. Казак А.А., Степанов Е.Г., Гмошинский И.В. Сравнительный анализ современных подходов к оценке рисков, создаваемых искусственными нано-частицами и наноматериала-ми. Вопросы питания. 2012. № 4. С. 11-17.

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

12. Методика классифицирования нанотехнологий и продукции наноиндустрии по степени их потенциальной опасности : метод. рек. МР .2.001610. Москва, 2010. 32 с.

13. Соседова Л.М. Роль биомоделирования в оценке воздействия химических факторов окружающей среды на организм человека. Эл. журн. MEDLINE.RU. 2015. Т.16.

С. 393-401. Режим доступа:

http://www.medline.ru/public/p

df/16_038.pdf

14. Жолдакова З.И., Синицы-на О.О., Харчевникова Н.В. Общие и специфические аспекты токсических свойств наночастиц и других химических веществ с позиций классической токсикологии. Гигиена и санитария. 2008.

№ 6. С. 12-16.

15. Медико-биологическая оценка безопасности нанома-териалов : метод. указания 1.2.2635-10. Москва, 2010.

С. 123 с.

REFERENCES

1. Prodanchuk N.G. and Balan G^. Sovremennye proble-my toksikologii. 2011; 4 : 11-27 (in Russian).

2. Gorth DJ. Int. J. Nanomedicine. 2011 ; 6 : 343-350.

3. Bai W., Tian W., Zhang Z., He X., Ma Y and Liu N. Environ. Toxicol. Chem. 2010 ; 29 (9) : 2044-2052.

4. Hartung T., Bremer S., Casati S., Coecke S., Corvi R., Fortaner S. еt al. Altern Lab Anim. 2003; 31(5):473-81.

5. Demezka O.V. and Leonenko N.S. (SI "Institute of Occupational Medicine, NAMS of Ukraine») Patent № 101308 UA IPC: G01N 33/48, G01N 33/18 Ekspres-sposib vyznachennia

toksychnosti nanomaterialiv u rozchynakh in vitro z vykorystanni-am spermatozoidiv velykoi rohatoi khudoby yak test-obiekta [Patent № 101308 UA IPC: G01N 33/48, G01N 33/18 Express-Method for the Determination of the Toxicity of Nanomaterials in vitro with the Use of Cattle Spermatozoa as a Test-Object]. № u 2014 12531 ; publ. 10.09.2015 ; Bull. № 17 (in Ukrainian).

6. Tomi S., oki J., Vasiliji S., Ogrinc N., Rudolf R., Pelicon P. et al. PLoS One. 2014; 9(5). URL : http://dx.doi.org/10.1371/jour-nal.pone.0096584

7. Leonenko N.S., Leonenko O.V, Demetska O.V., Tkachenko T.Yu. and Hrodziuk H.Ya. Suchasni problemy toksykolohii. 2015 ; 3 : 56-60 (in Ukrainian).

8. Kroll A., Pillukat MH., Hahn D. and Schnekenburger J. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2009 ; 72(2):370-377.

9. Leonenko N.S., Demetska O.V., Tkachenko TYu. and Leonenko O.V. Ukrainskyi zhur-nal z problem medytsyny pratsi. 2014 ; 1: 18-22 (in English).

10. Braydich-Stolle L., Hussain S. and Schlager J. Toxicological Sciences. 2005 ; 3 (2) : 38-42.

11. Kazak A.A., Stepanov E.G. and Gmoshinskiy I.V. Voprosy pitaniia. 2012 ; 4 : 11-17

(in Russian).

12. Metodika klassifitsirovaniia nanotekhnologiy I produktsii nanoindustrii po stepeni ikh potentsialnoi opasnosti : metodicheskiie rekomendatsii MR 1.2.0016-10 [Methodology of the Classification of Nanotechnology and Production of Nanoindustry by the Level of their Potential Hazard : Methodical Recommendations MP 1.2.0016-10]. Moscow ; 2010 : 32 p. (in Russian).

13. Sosedova L.M. Elektronnyi zhurnal MEDLINE.RU. 2015; 16 : 393-401. URL : http://www.me-dline.ru/public/pdf/16_038.pdf (in Russian).

14. Zholdakova Z.I., Sinitsy-na O.O. and Kharchevnikova N.V. Gigiiena I sanitariia. 2008 ; 6 : 12-16 (in Russian).

15. Mediko-biologicheskaia otsenka bezopasnosti nanoma-terialov : metodicheskie ukazani-ia [Medico-Biological Assessment of Nanomaterials' Safety : Methodical Instructions 1.2.2635-10]. Moscow ; 2010 : 123 p. (in Russian).

Hagwwna go pega^ii 09.01.2017

13 Environment & Health №3 2017

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.