CC BY
32УДК 546.82 :615.9
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ НАНОЧАСТИЦ ДИОКСИДА ТИТАНА И ЕГО МАКРОАНАЛОГА В СУБХРОНИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Л.Ю. Бочарова, М.С. Срослов, Л.П. Точилкина, Н.В. Ходыкина, Б.Н. Филатов
ФГУП «Научно-исследовательский институт гигиены, токсикологии и щюфпатошгии» ФМБА России, 400048, г. Волгоград
В двухмесячном эксперименте на нелинейных белых крысах-самцах изучена системная пе-роральная токсичность водных дисперсий порошка нанодиоксида титана, содержащего смесь частиц рутильной и анатазной модификаций, и его макроаналога - химического реактива «Титан (IV) окись «ХЧ». Установлено, что при введении в равной массовой дозе 100 мг/ кг/день нанодиоксид титана вызывает на уровне целостного организма меньшее количество неблагоприятных сдвигов.
Ключевые слова, диоксид титана, наночастицы, микрочастицы, системная токсичность.
Введение. Растущий интерес к нанотехнологиям связан с обнаружением у наноматериалов необычных физико-химических свойств, отличных от присущих тем же веществам в форме сплошных фаз или макроскопических дисперсий, что объясняется проявлением в наносостоянии так называемых квантово-механических эффектов при доминирующей роли поверхностей раздела [1, 2]. Существование очевидных различий в оптических, электрических, каталитических и механических свойствах не позволяет исключить, что эти различия распространяются и на их биологическую активность, и потому утверждающееся в токсикологии мнение о повышенной токсичности наноматериалов и возрастании токсичности наночастиц (НЧ) с уменьшением их размера нельзя считать безосновательным. Эти опасения, безусловно, подкрепляются результатами токсикокинетических исследований, доказывающих большую проникающую способность НЧ меньшего размера, которая ассоциируется с потенциально большей биоагрессивностью [3]. Однако на организменном уровне эта точка зрения пока не имеет достаточных подтверждений.
Действительно, повышение системной токсичности нано-частиц в сравнении с частицами микрометрового диапазона экспериментально доказано лишь для немногих веществ, например, для оксида железа (магнетита) [4]. Для других соединений выводы чаще неопределённы [5, 6]. Для нанораз-
мерных объектов также наряду с размерно-обусловленными эффектами описаны изменения, не подчиняющиеся такой зависимости [7]. Отдельные сравнительные исследования демонстрируют возможность развития как противоположных [8], так и парадоксальных [9, 10] эффектов. В результате ключевой вопрос о характере и степени изменения системной токсичности соединений при переведении их в наноформы продолжает оставаться открытым.
Цель исследования. В свете вышеизложенного представлялось интересным обратиться к одному из российских (как, впрочем, и зарубежных) технологических приоритетов [11] - нанодиоксиду титана - и провести изучение его системной токсичности в сравнении с макроаналогом.
Материалы и методы исследования. Объектом изучения служил образец нанопорошка диоксида титана (ДТ) с размером частиц 40±3 нм (смесь рутила и ана-таза), синтезированный методом сжигания тетрахлорида титана в воздушной плазме (фирма «ПЛАЗМОТЕРМ», г. Москва). В токсикологических экспериментах применяли дисперсию исходного образца, полученную ex tempore разведением порошка деионизованной водой. Агрегацию наночастиц предотвращали сонификацией раствора в ультразвуковой ванне. Препаратом сравнения (макроаналогом) служил химически чистый (ХЧ) реактив «Титан (IV) окись» (ТУ 6-09-05-1186-82)
Бочарова Людмила Юрьевна (Bocharova Lyudmila Yur'evna), научный сотрудник лаборатории лекарственной безопасности ФГУП «Научно-исследовательский институт гигиены, токсикологии и профпатологии» ФМБА России, г. Волгоград, niigtp@rihtop.ru
Срослов Михаил Сергеевич (Sroslov Mikhail Sergeyevich), научный сотрудник лаборатории лекарственной безопасности ФГУП «Научно-исследовательский институт гигиены, токсикологии и профпатологии» ФМБА России, г. Волгоград, , niigtp@rihtop.ru
Точилкина Людмила Петровна (Tochilkina Lyudmila Petrovna), кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией лекарственной безопасности ФГУП «Научно-исследовательский институт гигиены, токсикологии и профпатологии» ФМБА России, г. Волгоград, tochilkina@ rihtop.ru
Ходыкина Нина Владимировна (Khodykina Nina Vladimirovna), кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории лекарственной безопасности ФГУП «Научно-исследовательский институт гигиены, токсикологии и профпатологии» ФМБА России, г. Волгоград, niigtp@rihtop.ru Филатов Борис Николаевич (FilatovBoris Nikolaevich), доктор медицинских наук профессор, директор ФГУП «Научно-исследовательский институт гигиены, токсикологии и профпатологии» ФМБА России, г. Волгоград, fllatov@rihtop.ru
с размером частиц более 200 нм, водную дисперсию которого готовили по аналогичной схеме.
В качестве биомодели использовали самцов нелинейных белых крыс общей численностью 60 особей. Исследования проводились в соответствии с «Правилами лабораторной практики» (приказ МЗ России №708н от 23 августа 2010 г.). Рабочие растворы нанодиоксида титана (наноТЮ2) или его макроаналога (макроТЮ2) в дозе 100 мг/кг/день [12] вводили крысам внутрижелудочно при помощи зонда из расчёта 1,0 мл на 100 г массы тела. Продолжительность субхронического эксперимента составляла 2 месяца. Животные, служившие параллельным контролем, ежедневно получали растворитель в эквивалентном объеме.
Инструментальные обследования крыс по физиологическим, гематологическим и биохимическим показателям проводили дважды с интервалом в один месяц, патоморфологи-ческую оценку состояния внутренних органов подопытных крыс - по окончании эксперимента. Животных (половина крыс из каждой группы), экспонированных препаратами в течение месяца, после обследования выводили из эксперимента и подвергали эвтаназии.
Функциональное состояние организма анализировали с применением интегральных тестов: масса тела; СПП, ЧСС, мышечная сила, поведенческие реакции (в автоматизированной системе регистрации и идентификации поведенческих актов «LABORAS», «Metris», Нидерланды), морфологический состав крови.
Нарушения метаболизма оценивали на основании анализа изменений основных биохимических показателей сыворотки крови, включавших содержание общего белка, альбумина, глюкозы, триглицеридов, холестерина, мочевины, креати-нина, молочной и пировиноградной кислот, активность АЛТ, АСТ, ЛДГ и ГГТ. О состоянии механизмов антиперекисной защиты организма судили по содержанию восстановленного глутатиона в цельной крови и конечного продукта ПОЛ - малонового диальдегида (МДА) - в сыворотке. Исследования выполняли с применением биохимического анализатора или унифицированными спектрофотометрическими методами.
Биологический материал, полученный при вскрытии животных (головной мозг, сердце, печень, селезёнку, почки, надпочечники, семенники), использовали для определения коэффициентов массы внутренних органов. После этого печень, почки, селезёнку и гонады подвергали гистологическим исследованиям по общепринятой схеме.
Статистическую обработку экспериментальных данных осуществляли с применением критерия t-Стьюдента-Фишера [13], используя пакет Primer of Biostatistics 4.03. Различия считали достоверными при Р < 0,05.
Результаты и обсуждение. Ежедневное наблюдение за животными, экспонированными диоксидом титана, не обнаружило у них явных признаков соматического неблагополучия. Однако в ходе первого комплексного тестирования у самцов обеих опытных групп были выявлены изменения исследованных показателей, которые, несмотря на малочисленность, нельзя расценивать как случайные. Так, у крыс, получавших макроаналог ДТ, превалировали нарушения метаболического статуса, указывающие на активацию процессов антиперекис-
ной защиты - достоверное снижение уровня МДА (конечного продукта ПОЛ) в сыворотке крови на фоне значимого роста концентрации восстановленного глутатиона в крови (табл. 1).
Кроме того, увеличение относительной массы надпочечников, которому сопутствовало снижение аналогичного показателя почек, косвенно свидетельствовало о развитии стрессовой реакции на поступление препарата (табл. 1).
У крыс, подвергавшихся воздействию нанодиоксида титана в аналогичной дозе (100 мг/кг), достоверных изменений со стороны восстановленного глутатиона не выявлено, однако тенденция к повышению показателя имела место и у них, а снижение уровня МДА было столь же значимым, как у крыс, получавших макроаналог (табл. 1).
Вместе с тем, модификацию поведения в установке «Laboras» (некоторое угнетение двигательно-поисковой активности) при первом обследовании наблюдали только у крыс, экспонированных наночастицами (табл. 1).
Заключительное тестирование показало, что, несмотря на отсутствие морфоструктурных изменений внутренних органов, во второй половине эксперимента функциональное состояние подопытных животных претерпело более глубокие изменения. Очевидно, возможности системы антиперекис-ной защиты, на протяжении месяца (табл. 1) успешно препятствующей явным патологическим изменениям, ослабевали, что способствовало реализации повреждающего эффекта диоксида титана. При этом организм подопытных крыс справился с продолжающимся поступлением макроаналога хуже, чем с воздействием наночастиц. Так, у животных, экспонированных препаратом сравнения, на фоне стабилизации активности системы антиперекисной защиты наблюдали рост АЛТ и снижение содержания общего холестерина в сыворотке крови (табл. 2). Обнаруженные отклонения, указывающие на ускорение цитолиза гепатоцитов и дисбаланс обмена ли-пидов в печени, носили явно негативный характер. Действие нанодиоксида в ослабленной форме воспроизводило гепато-токсичность, проявленную макроаналогом, - у животных данной группы имело место только статистически значимое повышение АЛТ (табл. 2).
К окончанию эксперимента претерпевал изменения гематологический статус подопытных крыс. Токсическое действие крупноразмерного диоксида титана проявлялось тромбоцито-зом, наноразмерного - гипергемоглобинемией (табл. 2).
О нарастании системной токсичности макроаналога при увеличении продолжительности контакта с ним до двух месяцев свидетельствовало и появление поведенческих нарушений, не наблюдавшихся при первом тестировании.
Последние выражались однонаправленными изменениями целого комплекса параметров, в совокупности указывавших на развитие у животных поведенческого возбуждения. Так, длительность передвижений у самцов данной группы увеличивалась в 2,2 раза, частота перемещений - в 1,6 раза, время перемещений с максимальной скоростью - в 2 раза, средняя скорость за период наблюдения - в 1,7 раза. В результате пройденная ими дистанция на 75% превысила таковую у контрольных особей. Достоверное увеличение количества круговых вращений по часовой стрелке, отражающее общее двигательное возбуждение, может расцениваться и как признак лёгкой моторной асимметрии (табл. 2).
Таблица 1
Результаты обследования крыс самцов по окончании первого месяца субхронического
эксперимента
Исследуемые показатели и единицы измерения Группы животных
опыт 1, макроTiO2 опыт 2, нано1Ю2 контроль
1 4
Интегральные физиологические показатели
Масса тела, г 289,4±13,5 292,0±11,8 295,5±12,1
СПП, В 2,14±0,14 1,84±0,08 1,98±0,09
ЧСС в минуту 446,7±13,3 454,0±14,9 462,0±13,5
Мышечная сила, г 1201,0±59,5 1126,0±55,4 1134,0±67,7
Поведенческие реакции за 5-минутный период наблюдения
Продолжительность недифференцированных поведенческих актов, сек. 84,53±14,94 92,43±8,25 83,91±15,49
Длительность передвижений, сек. 21,25±4,03 19,47±2,36 20,22±3,13
Время неподвижности, сек. 8,68±1,67 21,36±5,11 22,31±5,97
Продолжительность подъёмов на задние лапы («стоек»), сек. 127,10±17,16 110,06±14,75* 153,85±10,03
Продолжительность груминга, сек. 52,10±13,68 56,67±12,06 34,97±7,66
Количество недифференцированных поведенческих актов 29,0±4,8 30,8±1,7 30,1±3,2
Частота перемещений 19,8±4,1 17,8±2,9 22,1±2,5
Частота актов неподвижности 9,0±1,7 14,7±2,3 11,2±1,8
Частота подъёмов на задние лапы (количество «стоек») 28,7±3,0 26,3±3,4 33,2±2,3
Частота актов груминга 6,0±1,7 6,3±1,2 5,5±1,0
Максимальная скорость перемещений, мм/сек. 143,56±9,29 130,20±7,96 137,20±11,70
Время перемещений с максимальной скоростью, сек 63,88±23,02 29,89±11,50* 85,70±20,62
Средняя скорость перемещения, мм/сек. 71,78±2,22 68,90±2,12 66,90±2,26
Средняя скорость за период наблюдения, мм/сек. 4,72±0,92 4,29±0,49 5,07±0,60
Пройденная дистанция, м 1,416±0,276 1,184±0,166 1,522±0,179
Количество круговых вращений по часовой стрелке 6,4±1,3 5,9±1,0 9,3±1,3
Количество круговых вращений против часовой стрелки 7,6±1,3 5,9±0,9 8,4±1,0
Средняя продолжительность круговых вращений, сек. 7,305±0,501 7,295±0,291 7,633±0,299
Средний периметр окружности круговых вращений, мм 214,6±20,3 223,3±9,0 228,8±9,5
Средняя скорость круговых вращений, мм/сек 33,61±2,28 33,56±1,90 32,13±1,59
Таблица 1 (продолжение)
Исследуемые показатели и единицы измерения Группы животных
опыт 1, макро^2 опыт 2, нано1Ю2 контроль
Содержание в периферической крови
лейкоцитов, •109/л 16,22±1,03 15,99±0,69 16,06±0,92
эритроцитов, -1012/л 7,86±0,14 8,18±0,14 7,87±0,13
гемоглобина, г/л 148,9±2,3 151,2±2,07 147,3±2,3
тромбоцитов, -109/л 651,4±29,7 675,3±26,2 663,2±15,6
Биохимически показатели
АСТ, Е/л 159,6±11,2 173,3±9,8 151,0±10,5
АЛТ, Е/л 91,8±4,3 99,8±5,3 92,3±4,5
ГГТ, Е/л 5,270±0,681 3,721±0,447 4,471±0,429
Мочевина, ммоль/л 5,333±0,307 5,388±0,249 5,458±0,314
ПВК, мкмоль/л 45,54±2,29 45,01±1,68 41,89±1,03
Глюкоза, ммоль/л 9,994±0,366 9,908±0,207 9,827±0,149
Общий белок, г/л 95,01±4,61 107,60±7,05 106,00±4,00
Альбумин, г/л 55,03±0,76 55,78±0,93 55,54±0,62
Триглицериды, ммоль/л 0,837±0,087 0,944±0,060 0,844±0,058
Холестерин, ммоль/л 1,829±0,120 1,834±0,044 1,647±0,081
Молочная кислота, ммоль/л 4,319±0,279 4,954±0,472 4,272±0,191
Молочная кислота/ПВК 114,40±2,01 114,50±1,24 113,80±1,55
ЛДГ, Е/л 846,4±102,3 947,4±104,2 737,6±137,0
Креатинин, мкмоль/л 39,40±2,97 39,30±1,74 38,04±2,25
Восстановленный глутатион, мкмоль/л 1,373±0,034** 1,232±0,078 1,084±0,018
МДА, мкмоль/л 8,50±0,18* 8,50±0,15* 9,36±0,32
Относительная масса органов, г/кг массы тела
Головной мозг 6,31±0,18 6,27±0,23 6,26±0,23
Сердце 3,15±0,10 3,08±0,04 3,05±0,07
Лёгкие 5,81±0,29 5,79±0,38 5,96±0,33
Печень 35,81±0,73 34,55±0,87 35,48±0,58
Селезёнка 4,53±0,24 4,13±0,13 4,35±0,32
Почки 5,39±0,12* 5,64±0,14 5,91±0,14
Надпочечники 0,188±0,013* 0,160±0,005 0,153±0,007
Семенники 10,14±0,40 10,58±0,66 10,66±0,43
Примечание: * - достоверные сдвиги, ** - достоверные сдвиги, выходящие за пределы диапазона физиологических (М±2о) колебаний параллельного контроля.
Таблица 2
Результаты обследования крыс самцов в конце субхронического эксперимента
Исследуемые показатели и единицы измерения Группы животных
опыт 1, макроТЮ2 опыт 2, наноТЮ2 контроль
1 4
Интегральные физиологические показатели
Масса тела, г 354,5±13,9 339,0±13,9 360,0±12,7
СПП, В 2,14±0,10 2,08±0,08 2,12±0,10
ЧСС в минуту 466,0±16,3 464,0±12,9 468,0±14,7
Мышечная сила, г 1138,0±94,6 1064,0±82,9 1059,0±61,9
Поведенческие реакции за 5-минутный период наблюдения
Продолжительность недифференцированных поведенческих актов, сек. 77,43±8,90 71,39±5,43* 103,70±11,67
Длительность передвижений, сек. 31,09±3,65** 22,29±3,79 13,95±2,29
Время неподвижности, сек. 9,37±4,13 10,67±2,81 11,74±2,86
Продолжительность подъёмов на задние лапы («стоек»), сек. 158,57±9,86 149,29±10,32 143,02±14,19
Продолжительность груминга, сек. 33,41±8,63 39,60±10,51 29,70±6,78
Количество недифференцированных поведенческих актов 33,2±3,7 28,9±3,0 32,7±4,1
Частота перемещений 30,7±3,3* 21,7±2,6 18,8±2,9
Частота актов неподвижности 8,7±2,5 9,4±2,1 15,1±4,9
Частота подъёмов на задние лапы (количество «стоек») 36,6±3,4 31,6±2,9 31,8±3,0
Частота актов груминга 5,8±0,9 5,1±1,1 7,1±1,2
Максимальная скорость перемещений, мм/сек. 134,00±8,13 136,10±11,62 121,20±7,18
Время перемещений с максимальной скоростью, сек 136,22±19,22* 71,80±17,25 66,33±16,43
Средняя скорость перемещения, мм/сек. 68,60±2,10 69,00±3,28 67,20±2,09
Средняя скорость за период наблюдения, мм/сек. 6,06±0,82* 3,61±0,59 3,46±0,73
Пройденная дистанция, м 1,818±0,247* 1,084±0,177 1,039±0,219
Количество круговых вращений по часовой стрелке 9,4±1,2* 8,1±1,1 6,0±1,0
Количество круговых вращений против часовой стрелки 8,9±1,5 7,3±1,0 6,2±1,2
Средняя продолжительность круговых вращений, сек. 7,066±0,309 8,180±0,405 8,371±0,771
Средний периметр окружности круговых вращений, мм 3506,0±263,5 3894,0±446,3 3467,0±283,2
Средняя скорость круговых вращений, мм/сек 5,441±0,499 5,029±0,483 5,298±0,679
Содержание в периферической крови
лейкоцитов, -109/л 19,66±2,06 19,29±1,69 18,46±1,42
эритроцитов, •1012/л 7,81±0,14 8,12±0,12 7,83±0,16
гемоглобина, г/л 140,3±2,7 148,1±1,5* 142,5±1,4
тромбоцитов, -109/л 690,0±16,0* 611,2±24,6 606,0±25,4
Таблица 2 (продолжение)
Результаты обследования крыс самцов в конце субхронического эксперимента
Исследуемые показатели и единицы измерения Группы животных
опыт 1, макро^2 опыт 2, нано!^ контроль
1 4
Биохимически показатели
АСТ, Е/л 173,6±8,3 182,0±7,5 162,7±7,3
АЛТ, Е/л 130,4±6,7* 135,1±7,7* 111,7±5,7
ГГТ, Е/л 4,267±0,593 5,624±0,510 4,250±0,622
Мочевина, ммоль/л 4,239±0,128 4,701±0,243 4,631±0,207
ПВК, мкмоль/л 37,83±1,97 42,46±1,92 39,95±1,22
Глюкоза, ммоль/л 8,751±0,289 8,830±0,283 9,240±0,256
Общий белок, г/л 98,34±1,00 98,50±1,56 99,50±1,50
Альбумин, г/л 52,43±1,04 51,13±1,12 53,37±0,81
Триглицериды, ммоль/л 0,971±0,055 0,901±0,079 0,927±0,077
Холестерин, ммоль/л 1,897±0,095* 2,000±0,113 2,174±0,060
Молочная кислота, ммоль/л 6,091±0,421 6,500±0,349 5,864±0,305
Молочная кислота/ПВК 153,60±6,37 146,50±7,50 146,90±6,53
ЛДГ, Е/л 834,9±172,7 781,4±109,8 766,2±85,6
Креатинин, мкмоль/л 32,01±1,29 33,69±1,30 34,86±1,38
Восстановленный глутатион, мкмоль/л 0,944±0,045 0,947±0,041 0,937±0,030
МДА, мкмоль/л 12,51±0,56 11,79±0,47 11,77±0,40
Относительная масса органов, г/кг массы тела
Головной мозг 5,18±0,20 5,68±0,21 5,38±0,19
Сердце 2,67±0,06 2,70±0,07 2,79±0,08
Лёгкие 5,17±0,32 5,23±0,34 5,42±0,36
Печень 29,76±0,93 29,57±0,52 29,73±0,62
Селезёнка 3,05±0,11 3,10±0,12 3,31±0,12
Почки 5,31±0,10 5,30±0,07 5,23±0,12
Надпочечники 0,124±0,004 0,135±0,004 0,123±0,005
Семенники 9,42±0,37 9,88±0,34 9,47±0,34
Примечание: *- достоверные сдвиги, ** - достоверные сдвиги, выходящие за пределы диапазона физиологических (М±2о) колебаний параллельного контроля.
Таблица 3
Комплексно-схематическая оценка достоверных сдвигов, выявленных в субхроническом
эксперименте
Достоверно измененные показатели Группы животных и месяцы исследования
Опыт 1, макроТЮ2 Опыт 2, наноТЮ2
2
Физиологические
Продолжительность недифференцированных поведенческих актов 4
Длительность передвижений ТТ
Частота перемещений т
Продолжительность «стоек» 4
Средняя скорость за период наблюдения т
Время перемещений с максимальной скоростью Т 4
Пройденная дистанция т
Количество круговых вращений по часовой стрелке т
Гематологические
Концентрация гемоглобина Т
Количество тромбоцитов т
Биохимические
Восстановленный глутатион ТТ
Содержание МДА 1 4
Активность АЛТ т Т
Содержание холестерина 4
Органометрические
Относительная масса надпочечников т
Относительная масса почек 4
Достоверных сдвигов 4 3
Достоверных сдвигов, выходящих за ±2о колебаний контроля 0
Сумма достоверных изменений 13 (2) 6 (0)
Примечание: ^ и ^ - направленность достоверных сдвигов, У У и ^ ^ - направленность достоверных сдвигов, выходящих за пределы диапазона физиологических (М±2о) колебаний параллельного контроля; их общее число заключено в скобки.
Поведенческая реакция крыс на наноразмерный ДТ, в сравнении с макроаналогом, была менее выраженной. При продолжающемся поступлении в организм НЧ наблюдавшиеся в конце первого месяца признаки подавленности (табл. 1) нивелировались, и только продолжительность недифференцированных поведенческих актов была достоверно (на 31%) ниже, чем у интактных крыс (табл. 2).
Комплексно-схематическая оценка достоверных сдвигов, выявленных в ходе субхронического эксперимента (табл. 3), демонстрирует меньшую выраженность общетоксического эффекта при многократном внутрижелудочном поступлении наночастиц диоксида титана по сравнению с макроаналогом.
Заключение. Практически все известные методы синтеза нанодиоксида титана рассчитаны на получение конечного продукта в форме порошка. Учитывая объёмы его производства и применения, основные профессиональные риски связывают с ингаляционным воздействием ДТ, в силу чего проведено первоочередное гигиеническое нормирование допустимого содержания НЧ диоксида титана в воздухе рабочей зоны [14]. Однако не следует умалять значения того факта, что в процессе эксплуатации и утилизации различных видов продукции, содержащей нанодиоксид титана, от 25 до 90% высвобождающихся из них наночастиц попадает в сточные воды и воду водоёмов [11]. В этой связи очевидна необходимость предметного изучения разного рода трансформаций НЧ ДТ, происходящих при контакте их с жидкими средами (как водоёмов, так и самого организма) и оценка их пероральной и акватоксич-ности. Представляется, что последняя может быть подвержена влиянию таких факторов, как состав естественной или модельной жидкой среды, особенности поведения наночастиц различной кристаллической структуры, гидродинамический диаметр наночастиц, процессы их седиментации и агрегации с образованием значительно более крупных объектов и т.д.
Результаты проведённого исследования, атрибутированные к конкретным условиям его проведения, позволяют сделать выводы:
1. Наночастицы диоксида титана (40±3 нм, смесь рутила и анатаза) и их макроаналог при длительном внутрижелудоч-ном введении крысам самцам в дозе 100 мг/кг/день проявляют общетоксический эффект, не вызывая явных признаков интоксикации и грубых патоморфологических нарушений.
2. В сравнении с крупноразмерным аналогом, повреждающее действие нанодиоксида титана на индивидуальное поведение и метаболизм крыс, экспонированных внутриже-лудочно в субхроническом режиме (2 месяца), носит менее выраженный характер.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гудилин Е.А. Наноматериалы для мегаоткрытий. Avaible at: http://www. fnm.msu.ru/documents/17/goodilin.pdf (accessed 12 December 2013).
2. Андрусишина И.Н. Наночастицы металлов:способы получения, физико-химические свойства, методы исследования и оценка токсичности. Современные проблемы токсикологии. 2011, 3. - С. 5-14.
3. Sonavane G., Tomoda K., Makino K. Biodistribution of colloidal gold nano-particles after intra venous administration: effect of particle size. Colloids Surf. B. Biointerfaces. 2008, 66 (2). - Р. 274-28 0.
4. Кацнельсон Б. А., Привалова Л. И., Кузьмин С.В., Дегтярёва Т. Д., Сутункова М. П., Минигалиева И. А. и др. Экспериментальные данные к оценке пульмонотоксичности
и резорбтивной токсичности
частиц магнетита (Fe3O4) нано-и микрометрового диапазонов. Токсикологический вестник. 2010, 2. - С. 18-25.
5. Wang B., Feng W.Y., Wang T.C., Jia G., Wang M., Shi J.W. et al. Acute toxicity of nano and micro-scale zinc powder in healthy adult mice. Toxicol. Lett. 2006, 161. - Р. 115-23.
6. Глущенко Н.Н. Скальный А.В. Токсичность наночастиц цинка и его биологические свойства. Актуальные проблемы транспортной медицины. 2010, 3. - С. 118-21.
7. Warheit D.B., Webb T.R., Sayes C.M., Colvin V.L., Reed K.L. Pulmonary instillation studies with nanoscale TiO2 rods and dots in rats: toxicity is not dependent upon size and surface area. Toxicol. Sci. 2006; 91 (1): 227-236.
8. Бурмистров В.А. Применение препаратов серебра в медицине
и космецевтике: Семинар в Новосибирской Медицинской Академии. 22 апреля 2010 г. Avaible at: http://vector-vita.narod.ru/Documents/ papers/Ag_presentation_2010.pdf.
9. Chen Y., Hung Y.C., Liau I., Huang G.S. Assessment of the in vivo toxicity of gold nanoparticles. Nanoscale Research Letters. 2009, 4 (8). Р. 858-864.
10. Pan Y., Neuss S., Leifert A., Fischler M., Wen F., Simon U. et al. Size-dependent cytotoxicity of gold nanoparticles. Small. 2007, 3 (11). -Р. 1941-1949.
11. Проданчук Н.Г., Балан Г.М. Наночастицы диоксида титана и их потенциальный риск для здоровья
и окружающей среды. Современные проблемы токсикологии. 2011, 4. -С. 11-27.
12. Распопов Р.В., Верников В.М., Шумакова А.А., Сенцова Т.Б.,
Трушина Э.Н. Мустафина О. К. и др. Токсиколого-гигиеническая характеристика наночастиц диоксида титана, вводимых в виде дисперсии в желудочно-кишечный тракт крыс. Сообщение 1. Интегральные, биохимические и гематологические показатели, степень всасывания макромолекул в тонкой кишке, повреждение ДНК. Вопросы питания. 2010, 79 (4). - С. 21-30.
13. Глотов Н.В., ред. Биометрия: Учебное пособие. Л.: ЛГУ. 1982.
14. ГН 1.2.2633-10. Гигиенические нормативы содержания приоритетных наноматериалов
в объектах окружающей среды: утв. постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 25.05.2010 г. № 60. М., 2010.
REFERENCES:
1. Gudilin E.A. Nanomaterials for megaotkryty. Avaible at: http://www. fnm.msu.ru/documents/17/goodilin. pdf (accessed 12 December 2013) (in Russian).
2. Andrusishina I.N. Metal nanoparticles: methods of preparation, physical and chemical properties, methods of research and evaluation of toxicity. Sovremennye problemy toksikologii. 2011, 3. - P. 5-14 (in Russian).
3. Sonavane G., Tomoda K., Makino K. Biodistribution of colloidal gold nano-particles after intravenous administration: effect of particle size. Colloids Surf. B. Biointerfaces. 2008,; 66 (2). P. 274-280.
4. Katsnel'son B. A., Privalova L. I., Kuz'min S.V., Degtyaryova T. D., Sutunkova M. P., Minigalieva I. A. et al. Experimental data for evaluation and
pulmonotoksichnosti resorptive toxicity of magnetite particles (Fe3O4) nano-and micron ranges. Toksikologicheskij vestnik. 2010, 2. P. 18-25 (in Russian).
5. Wang B., Feng W.Y., Wang T.C., Jia G, Wang M., Shi J.W. et al. Acute toxicity of nano and micro-scale zinc powder in healthy adult mice. Toxicol. Lett. 2006, 161. - P. 115-123.
6. Glushchenko N.N. Skal'nyy A.V. The toxicity of zinc nanoparticles and biological properties. Aktual'nye problemy transportnoy meditsiny. 2010, 3. P. 118-121 (in Russian).
7. Warheit D.B., Webb T.R., Sayes C.M., Colvin V.L., Reed K.L. Pulmonary instillation studies with nanoscale TiO2 rods and dots in rats: toxicity is not dependent upon size and surface area. Toxicol. Sci. 2006, 91 (1). - P. 227-236.
8. Burmistrov V.A. The use of drugs in
medicine and silver cosmeceuticals: Seminar in Novosibirsk Medical Academy April 22, 2010. Avaible at: http://vector-vita.narod.ru/Documents/papers/Ag_ presentation_2010.pdf (accessed 12 December 2013) (in Russian).
9. Chen Y., Hung Y.C., Liau I., Huang G.S. Assessment of the in vivo toxicity of gold nanoparticles. Nanoscale Research Letters. 2009, 4 (8). - P. 858-864.
10. Pan Y., Neuss S., Leifert A., Fischler M., Wen F., Simon U. et al. Size-dependent cytotoxicity of gold nanoparticles. Small. 2007, 3 (11). - P. 1941-1949.
11. Prodanchuk N.G., Balan G.M. Titanium dioxide nanoparticles and their potential risk to health and the environment. Sovremennye problemy toksikologii. 2011, 4. - P. 11-27 (in Russian).
12. RaspopovR.V., Vernikov V.M., Shumakova A.A., Sentsova T.B., Trushina E.N. Mustafina, O. K. et al. Toxicological-hygienic characteristics of nanoparticles of titanium dioxide introduced as a dispersion in the gastrointestinal tract of rats. Message 1. Integral, biochemical and hematological parameters, the extent of absorption of macromolecules in the small intestine, DNA damage. Voprosy pitaniya. 2010, 79 (4). -
P. 21-30 (in Russian).
13. Glotov N.V., ed. Biometriya: Textbook: L.: LGU; 1982 (in Russian).
14. GN 1.2.2633-10. Hygienic standards of detention priority nanomaterials-als in the environment: approved. Resolution of the Chief State Sanitary Doctor of the Russian Federation of 25.05.2010 № 60. Moscow, 2010 (in Russian).
L.Yu. Bocharova, M.S. Sroslov, L.P. Tochilkina, N.V. Khodykina, B.N. Filatov
Comparative evaluation of toxicity of nanosized titanium dioxide and its macroanalogue in sub-chronic experiment
Federal State Unitaiy Enterprise «Research Institute of Hygiene, Toxicology and Professional Pathology» of FMBA of Russia, 400048, Volgograd, Russian Federation
Systemic oral toxicity of both nano-TiO2 water dispersions containing a mixture of rutile and anatase particles modifications, and its macroanalogue in the form of the chemical reagent «Titanium (IV) Oxide, C.P.» was studied in a two-month experiment in outbred white rats males. It was found that nano-TiO2 administrated in an equal mass dose (100 mg/kg/day) causes fewer adverse effects on the whole organism.
Key words: microparticles, nanoparticles, systemic toxicity, titanium dioxide.
Материал поступил в редакцию 26.12.2013 г
