CC BY
34УДК 581.1; 582.232; 628.394
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТОКСИЧНОСТЬ СОЛЕЙ И НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА ДЛЯ МИКРОВОДОРОСЛИ SCENEDESMUS QUADRICAUDA
В.И. Ипатова1, А.Г. Дмитриева1, Т.В. Дрозденко2
2
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 119991, г. Москва, Российская Федерация
2ФГБОУ ВПО Псковский государственный университет, 180000, г. Псков, Российская Федерация
Исследовали влияние солей серебра (макроформа) и наночастиц серебра (нч Ag) в виде коллоида (наноформа) на микроводоросль Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb. (=Desmodesmus communis (E. Hegew.) E. Hegew.). Основным показателем состояния культуры служило изменение численности клеток. По результатам хронических испытаний были рассчитаны величины ЛК50 и пороговые концентрации МДК (ЛК20) и на их основе индекс токсичности, показатель опасности и индекс опасности) исследованных веществ. Показано, что соединения серебра в макроформе более токсичны для популяции S. quadricauda, чем серебро в наноформе. По своему токсическому действию на изменение численности клеток S. quadricauda, по изменению величин ЛК50, МДК и индексов токсичности и опасности в длительном эксперименте испытанные вещества можно расположить в следующем порядке: AgNO3 > Ag2SO4 > нч Ag. Токсичность коллоидного серебра для культуры Scenedesmus quadricauda проявлялась в течение 20 суток после внесения препарата, а последующее восстановление численности клеток происходило за счет резистентных клеток в популяции.
Ключевые слова: Scenedesmus guadricauda, нитрат серебра, сульфат серебра, коллоидное серебро, наночастицы серебра, сравнительная токсичность.
Ипатова Валентина Ивановна (Ipatova Valentina Ivanovna), кандидат биологических наук, доцент, старший научный сотрудник по специальности гидробиология кафедры гидробиологии биологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, 119991, г. Москва, Российская Федерация, viipatova@hotmail.com
Дмитриева Аида Георгиевна (Dmitrieva Aida Georgievna), кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник по специальности гидробиология кафедры гидробиологии биологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, 119991, г. Москва, Российская Федерация, aigdai@mail.ru
Дрозденко Татьяна Викторовна (Drozdenko Tatiana Victorovna), кандидат биологических наук, доцент кафедры ботаники и экологии растений факультета естественных наук, медицинского и психологического образования ФГБОУ ВПО Псковского государственного университета, 180000, г. Псков, Российская Федерация tboichuk@mail.ru
Введение. В настоящее время в связи с широким использованием серебра в хозяйственной деятельности человека (пищевая промышленность, косметология, медицина, водоподготовка и т.п.) уделяется особое внимание исследованию механизмов и закономерностей биоцидного действия серебра в различных формах и, особенно, в виде солей и наночастиц.
Согласно данным стандартных токсикологических исследований серебро, относящееся к группе тяжелых металлов, может оказывать токсическое действие на организмы в малых дозах и со временем способно накапливаться в них [1,2]. Однако простые неорганические соли серебра (например, нитрат серебра) полностью диссоциируют в водном растворе, образуя свободные ионы серебра, активно взаимодействующие с живой клеткой. Существуют и иные формы серебра, мало распространенные в природных условиях (например, наносеребро) и их преобразования в условиях растворов не выявлено.
Противомикробное антисептическое действие серебра известно с давних времен. В присутствии белоксодержащих жидкостей бактерицидные свойства серебра резко снижаются, а в питательных бульонах для подавления развития клеток Escherichia coli (в количестве n*106) серебра требуется больше в 100 раз, чем в дистиллированной воде [3].
Наноматериалы могут обладать совершенно иными физико-химическими свойствами и биологическим (в том числе токсическим) действием, чем вещества в обычном физико-химическом состоянии. Токсичность наноматериалов тесно связана с их формой, размерностью, растворимостью, распределением частиц по размерам, площади поверхности, поверхностным и объемным свойствам, связыванием с белком [4].
Более подробно изучено влияние ионного серебра на водоросли. Бионакопление и токсичность Ag+ из различных соединений серебра для морских и пресноводных водорослей были рассмотрены в обзоре Ratte [9]. Водоросли имеют высокий коэффициент бионакопления ионного серебра (более 104).
Механизм действия коллоидного серебра на растительную клетку недостаточно изучен. Показано, что многие наноматериалы индуцируют в клетках водорослей сильный окислительный стресс, нарушающий баланс между оксидантны-ми и антиоксидантными процессами [5,6]. Ци-тотоксический эффект наночастиц серебра (нч Ag), вызывающих окислительный стресс, может быть результатом взаимодействия ионов серебра с функциональными тиоловыми группами (-SH), поскольку ионы серебра имеют высокое сродство к ним [7]. В присутствии нч Ag может происходить увеличение уровня активных форм
кислорода, повреждающих белки и ДНК и вызывающих перекисное окисление липидов [8]. В зависимости от силы окислительного стресса клетки могут погибнуть в результате апоптоза или некроза.
В связи с разными физико-химическими свойствами солей серебра и серебра в виде коллоида требуется проведение сравнительных испытаний этих веществ на токсичность с использованием популяции микроводорослей в качестве тест-объекта в длительных экспериментах. Поскольку разные характеристики тест-объекта могут изменяться в течение воздействия токсиканта возникает необходимость разработки сравнительной количественной оценки длительного токсического воздействия. В связи с этим целью настоящей работы явилось исследование влияния солей серебра (макроформа) и серебра в виде коллоида (наноформа) и оценка сравнительной токсичности этих веществ для микроводоросли Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb. (=Desmodesmus communis (E. Hegew.) E. Hegew.).
Материалы и методы исследования. Объектом исследования была лабораторная альгологи-чески чистая культура пресноводной хлорокок-ковой микроводоросли Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb. (=Desmodesmus communis (E. Hegew.) E. Hegew.). Для экспериментов использовали нормально развивающуюся культур в фазе логарифмического роста с исходной численностью 50-100 тыс кл/мл. Водоросли культивировали на среде Успенского № 1 в люминостате с интенсивностью света 3 клюкс при 12-часовом чередовании света и темноты, температуре 20-24°С и перемешивали 2 раза в сутки во избежание их оседания [10].
В качестве модельных токсикантов использовали серебро в форме раствора солей Ag2SO4 и AgNO3 (макроформа), а также коллоидное серебро с размерами частиц 17-35 нм (нч Ag) без присадок марки Silver Max (наноформа) в концентрациях от 0,0001 до 0,1 мг/л. Концентрации солей серебра рассчитаны в расчете на ион серебра.
Испытания проводили в 3 повторностях для каждой концентрации и контроля в течение 30 суток.
Основным показателем состояния культуры служило изменение численности клеток (абсолютной и в % по отношению к контролю). Численность клеток подсчитывали с помощью светового микроскопа в камере Горяева. Контролем служил рост водорослей в чистой среде без добавления токсикантов.
По результатам хронических испытаний были рассчитаны ЛК50 (полуэффективная концентрация, вызывающая угнетение роста на 50%) и МДК (минимальная действующая концентрация ЛК20, вызывающая угнетение роста на 20%)
и на их основе индекс токсичности (ИТ), показатель опасности (ПО) и индекс опасности (ИО) [11], позволяющие сравнивать между собой токсичность и относительную опасность различных токсикантов для микроводорослей, по следующим формулам: ИТ (AgNOJ = ЛК5о^Оз)/ЛК5о(нч Ag) ИТ (AgSO4) = ^(Ag SOjmKjoH Ag) nO(AgNO3) = ЛК^Ш^/МДК^Шз) nO(Ag2SC>4) = ЛК^04)/МДК^04) ПО(нч Ag) = ЛК50(нч Ag)/МДK(нч Ag) ro(AgN03) = n0(AgN03)/ ПО(нч Ag) ro^SOJ = nO(Ag2SC>4)/ ПО(нч Ag) Чувствительность культуры к токсикантам оценивали по величине ЛК50 и МДК за 3, 7, 21 и 30 суток. Статистическую обработку результатов проводили в программе Excel-2010 с использованием пакета анализа данных, для чего рассчитывали доверительный интервал и критерий Стьюдента при уровне значимости 0,05. Оценку токсического действия проводили на основании достоверности различий опытных значений численности клеток по сравнению с контролем.
Результаты и обсуждение. Эксперименты с использованием растворов солей сульфата и нитрата серебра, а также коллоидного серебра одинаковой концентрации были проведены в разные годы и сезоны. Концентрации солей серебра приведены в расчете на ион серебра.
Снижение общей численности клеток S. quadricauda (табл. 1) при воздействии Ag2S04 наиболее существенным было при концентрации 0,1 мг /л: на 30 сутки численность клеток составля-
ла всего 4% от контроля. При концентрациях 0,01 и 0,001 мг/л снижение численности клеток отмечено на 3 сутки с последующим увеличением ее на 21-30 сутки. Тенденция изменения численности клеток при концентрации 0,0001 мг /л сходна с таковой при 0,1 мг/л. Практически на все сроки наблюдений (за исключением 21 суток) численность клеток при 0,0001 мг /л была ниже, чем в контроле. Такой парадоксальный эффект низкой концентрации 0,0001 мг /л можно объяснить накоплением клетками серебра и слабым (или отсутствием) его выведением. При более высоких концентрациях (0,001 и 0,01 мг/л) серебро может выводиться из клеток в среду. Подобные эффекты были получены нами ранее при исследовании токсичности солей меди и хрома [12, 13].
Токсичность AgNO3 (табл. 2) в концентрациях 0,1 и 0,01 мг/л проявлялась в течение всего эксперимента: на 30 сутки при 0,01 мг/л численность клеток составляла 52% от контроля, а при 0,1 мг/л - всего 2,4%. Следует отметить, что при концентрации 0,001 мг/л достоверное снижение численности клеток отмечено на 3, 21 и 30 сутки. При концентрации 0,0001 мг/л численность клеток до 21 суток изменялась в пределах, близких к контролю, а на 30 сутки наблюдалось достоверное снижение численности клеток (76,3 % от контроля).
При концентрации 0,1 мг/л коллоидного серебра получен достоверный токсический эффект в период 3-21 сутки (табл. 3), который проявился в первую очередь в уменьшении жизнеспособности культуры, а на уровне популяции клеток во-
Таблица1
Изменение общей численности клеток Scenedesmus quadricauda (в дес. тыс. кл/мл) в присутствии
сульфата серебра
Время, Концентрация Ag+, мг/л
сутки контроль 0.0001 0.001 0.01 0.1
3 35.5 ± 1.2 100 % 30.7 ± 1.2 87.0 % 25.3 ± 2.5 71.3 % 25.0 ± 4.0 70.8 % 17.0 ± 2.0 48.2 %
7 58.0 ± 2.0 100% 45.3 ± 2.1 78.1 % 50.3 ± 6.7 86.7 % 62.0 ± 5.2 106.9 % 24.7 ± 1.2 42.6 %
21 112.3 ± 14.0 100 % 116.3 ± 13.2 105.6 % 140.0 ± 14.4 124.7 % 148.0 ± 2.8 131.8 % 13.5 ± 3.5 12.0 %
30 181.0 ± 21.6 100 % 113.0 ± 7.81 62.3 % 252.3 ± 15.7 139.4 % 279.0 ± 32.5 154.1 %. 7.3 ± 0.6 4.0 %
Примечание: в числителе дроби представлено количество клеток в дес. тыс. кл/мл; в знаменателе - в процентах по отношению к контролю. Жирным шрифтом выделены значения, достоверно меньшие контрольных.
Таблица 2
Изменение общей численности клеток Scenedesmus quadricauda (в дес. тыс. кл/мл) в присутствии
нитрата серебра
Время, Концентрация Ag+, мг/л
сутки контроль 0,0001 0,001 0,01 0,1
36,0 ± 3,0 44,3 ± 2,1 25,0± 3,6 15,7 ± 0,6 10,7 ± 1,2
3 100 % 123,1 % 69,4 % 43,6 % 29,7 %.
76,3 ± 2,1 69,3 ± 4,9 82,0 ± 3,0 44,7 ± 4,6 6,0 ± 1,0
7 100 % 90,8 % 107,5 % 58,6 % 7,9 %
199,7 ± 11,9 198,3±17,6 172,0±10,4 150,7 ± 8,1 8,3 ± 0,6
21 100 % 99,3 % 86,1 % 75,5 % 4,2 %
252,7 ± 16,2 192,7 ± 3,1 126,3 ± 7,5 131,3 ± 4,2 6,0 ± 1,0
30 100 % 76,3 % 50,0 % 52,0 % 2,4 %
Примечание: в числителе дроби представлено количество клеток в дес. тыс. кл/мл; в знаменателе - в процентах по отношению к контролю. Жирным шрифтом выделены значения, достоверно меньшие контрольных.
Таблица 3
Изменение общей численности клеток S. quadricauda (в дес. тыс. кл/мл) в присутствии
коллоидного серебра
Время, Концентрация коллоидного серебра, мг/л
сутки контроль 0.0001 0.001 0.01 0.1
16,0±0,92 17,2±1,8 15,5±0,57 15,8±0,65 6,3±0,6
3 100 % 107,4% 96,8 % 98,9 % 39,6 %
51,7±1,73 61,3±2,85 61,2±4,25 64,3±3,46 7±3,92
7 100% 118,7 % 118,4 % 124,5 % 13,6 %
340±33,95 388±29,03 440±16,97 386,7±27,91 16±11,32
21 100 % 114,2 % 129,4 % 113,7 % 4,71 %
566,7±32,7 613,3±80,3 496,7±3,3 436,7±17,3 207,7±188,9
30 100 % 108,2 % 87,6 % 77,1 % 36,5 %
Примечание: в числителе дроби представлено количество клеток в дес. тыс. кл/мл; в знаменателе - в процентах по отношению к контролю. Жирным шрифтом выделены значения, достоверно меньшие контрольных.
дорослей - в массовой гибели чувствительных к серебру клеток, после которой в популяции оставались живые резистентные клетки, за счет которых в дальнейшем и происходило восстановление популяции. На 30 сутки наблюдалось увеличение численности клеток до 36,5% от контроля.
При концентрациях 0,01 и 0,0001 мг/л достоверное снижение численности происходило на 30 сутки, а при 0,0001 мг/л в течение всего периода наблюдений численность клеток была на уровне контроля.
Таким образом, наиболее выраженное токсическое действие солей серебра (макроформа) и коллоидного серебра (наноформа) по параметру
изменения численности выявлено при концентрации 0,1 мг/л. При этом наибольший токсический токсический эффект получен при действии нитрата серебра, а наименьший - при действии коллоидного серебра.
Для более полной сравнительной оценки токсичности солей и начастиц серебра нами впервые для растительного тест-объекта Scenedesmus quadricauda были использованы следующие показатели токсичности: индекс токсичности (ИТ), показатель опасности (ПО) и индекс опасности (ИО) на основе токсикометрических показателей ЛК50 и МДК.
Сравнение величин ЛК50 для всех 3 веществ (та-
бл. 4) показало, что ЛК50 со временем (с 3 по 30 сутки) в целом уменьшается. Величина ЛК50 коллоидного серебра максимальна на 3 сутки и, несмотря на последующее ее снижение, на 30 сутки она на порядок выше ЛК50 сульфата и нитрата серебра, что свидетельствует о меньшей токсичности нч Ag.
Величина МДК для Ag2SO4 и AgNO3 снижалась к 30 суткам. При этом МДК для AgNO3 была ниже, чем МДК Ag2SO4 и на 2 порядка ниже, чем нч Ag. МДК нч Ag была практически одинаковой в течение 21 суток, но к 30 суткам значение МДК повысилось, что указывает на снижение токсичности коллоидного серебра для тест-культуры..
По величинам ЛК50 сначала был рассчитан ИТ для двух сравниваемых попарно веществ. (табл. 5). Оказалось, что наименьшим показатель ИТ был для пары ЛК50 AgNO3/ ЛК50 нч Ag (особенно на 3 и 30 сутки). Таким образом, чем меньше величина ИТ, тем более токсично вещество.
ПО рассчитан с учетом отношения величины ЛК50 к величине МДК для каждого вещества (табл. 6). Наиболее высоким ПО оказался для нитрата серебра (особенно на 3 и 30 сутки), что
указывает на его большую токсичность. По ПО на 30 сутки все исследованные вещества можно расположить в следующем порядке: AgN03 > Ag2S04 > нч Ag. ИО, рассчитанный по отношениям ПО Ag2S04/П0 нч Ag и ПО AgN03m0 нч Ag, подтверждает более высокий уровень опасности нитрата серебра по сравнению с сульфатом серебра по отношению к нч коллоидного серебра (табл. 6).
Проведенные исследования показали, что соединения серебра в макроформе более токсичны для лабораторной популяции Scenedesmus quadricauda, чем серебро в наноформе. Токсичность солей серебра проявлялась в течение 30 суток наблюдений, тогда как токсическое действие коллоидного серебра было эффективно в течение 3 недель для Scenedesmus quadricauda и 10 суток для Monoraphidium arcuatum [14], после которых происходило постепенное восстановление численности клеток.
Колебательный характер величин изученных показателей токсичности (численности клеток, ЛК50, МДК) исследованных веществ связан с активностью метаболических процессов в по-
Таблица4
Изменение величин ЛК50 и МДК солей и наночастиц серебра в хроническом эксперименте
Сутки ЛК50 Ag2SO4 ЛК50 AgNO3 ЛК50 нч Ag МДК Ag2SO4 МДК AgNO3 МДК нч Ag
3 0,050 0,010 0,110 0,022 0,0002 0,024
7 0,006 0,005 0,048 0,001 0,0006 0,027
21 0,016 0,009 0,038 0,008 0,0020 0,024
30 0,005 0,001 0,047 0,001 0,0001 0,038
Таблица 5
Изменение величины индекса токсичности (ИТ) солей и наночастиц серебра
в хроническом эксперименте
Сутки ЛК50 Ag2SO4/ЛК50 нч Ag ЛК50 AgNO^^ нч Ag
3 0,454 0,091
7 0,133 0,110
21 0,421 0,236
30 0,110 0,027
Таблица 6
Изменение величин показателя опасности (ПО) и индекса опасности (ИО) солей и наночастиц
серебра в хроническом эксперименте
ПО ПО ПО ИО ИО
Сутки Ag2SO4 МДК Ag2SO4 AgNO3 МДК AgNO3 Ш50 нч Ag МДК нч Ag ПО Ag2SO4 ПО нч Ag ПО AgNO3 ПО нч Ag
3 2,27 50,0 4,58 0,50 10,92
7 4,92 8,83 1,78 2,76 4,96
21 2,00 4,55 1,60 1,25 2,84
30 3,71 13,0 1,25 2,97 10,40
пуляциях микроводорослей, что обусловлено взаимодействием накопления серебра клетками и его выведения. Проведенные ранее эксперименты с бесклеточными фильтратами (после пребывания клеток водорослей в присутствии коллоидного серебра) [15] показали, что серебро активно накапливается клетками в первые 3 суток после внесения нч Ag. Поэтому после внесения в бесклеточные фильтраты интакт-ных клеток их численность возрастала до уровня контроля. Это свидетельствует о том, что серебро содержалось в основном на или в клетках при первичной интоксикации, а не в среде. Одной из причин снижения токсичности серебра в процессе роста культуры может образованием металл-органических комплексов - основной формы соединений в биологических средах. Известно, что липиды, белки, пептиды, аминокислоты и их производные, полисахариды, карбоно-вые кислоты, флавины, фосфаты, нуклеотиды и др. соединения клетки содержат функциональные группы, способные присоединять металлы и выступают к качестве биомолекул-лигандов -адсорбентов металлов. Причем, ионы металлов связываются с биомолекулами в основном через серу, азот и кислород. Однако металлы могут существовать и в растворенном состоянии в виде ионов и низкомолекулярных соединений. Кроме того, при отравлении металлами (особенно при высокой концентрации в среде) клетки активно синтезируют металлсвязывающие цитоплазма-тические белки - фитохелатины, участвующие в детоксикации организма от избытка металлов, выполняя защитную функцию. Причем, эти соединения существуют короткое время и функционируют в момент интоксикации и еще некоторое время. Подобную функцию могут выполнять и низкомолекулярные белки, способные связывать металл.
Динамическая природа наночастиц затрудняет оценку при интоксикации. Однако использование индексов ИТ, ПО и ИО позволяет провести сравнительную оценку токсичности и опасности веществ в макро и микроформе.
Серебро в коллоиде, обладая большой общей поверхностью, оказывает сильное адсорбирующее действие и, по-видимому, более прочно связывается с различными биомолекулами с образованием крупных лигандов, удерживающих серебро. Поэтому токсичность нч Ag быстро снижается одновременно с уменьшением его альгицидного и бактерицидного действия. В связи с этим испытанный нами препарат коллоидного серебра марки Silver Max имеет ограниченный срок применения. Токсический эффект коллоидного наносеребра на популяцию клеток Scenedesmus quadricauda проявился в массовой гибели чувствительных к серебру клеток, после которой в популяции оставались живые резистентные клетки, за счет которых в дальнейшем и происходило восстановление популяции. Серебро, находящееся в составе солей, вследствие активного перемещения ионов серебра в клетку и обратно в среду оказывает длительный токсический эффект даже при низких концентрациях.
Выводы:
• По своему токсическому действию на изменение численности клеток Scenedesmus quadricauda, по изменению величин ЛК50, МДК и индексов токсичности и опасности в длительном эксперименте все испытанные вещества можно расположить в следующем порядке: AgNO3 > Ag2SO4 > нч Ag.
• Токсичность коллоидного серебра для культуры Scenedesmus quadricauda проявлялась в течение 20 суток после внесения препарата, а последующее восстановление численности клеток происходило за счет резистентных клеток в популяции.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. EisterR. Silver hazards to fish, wildlife and invertebrates: a synoptic review. Biological Report. 1996; U.S. Department of the Interior. Washington DC.
2. Ratte H.T. Bioaccumulation and toxicity of silver compounds: a review. Envoron. Toxicol. Chem. 1999; 18: 89-1
3. Mc Knight D.M., Morel M.M. Release of weak and strong copper-complexing agents by algae. Limnol. Oceanogr. 1979; 24: 8234. Alison C.P. Elder. Recent advances and challenges in nanotoxicology research.
В кн.: Труды 4 съезда Токсикологов России. 6-8 ноября 2013 г. Москва. 20Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека. М.: Capital Press; 2013: 59-60. 5. Klaine S.J., Alvarez P.J.J., Batley G.E., Fernandes T.F., Handy R.D., Lyon D.Y., Mahendra S., McLaughlin M.J., Lead J.R. Nanomaterials in the environment:
REFERENCES:
1. EisterR. Silver hazards to fish, wildlife and invertebrates: a synoptic review. Biological Report. 1996; U.S. Department of the Interior. Washington DC.
2. Ratte H.T. Bioaccumulation and toxicity of silver compounds: a review. Envoron. Toxicol. Chem. 1999; 18: 89-1
3. Mc Knight D.M., Morel M.M. Release of weak and strong copper-complexing agents by algae. Limnol. Oceanogr. 1979; 24: 8234. Alison C.P. Elder. Recent advances and challenges in nanotoxicology research. In: Proc. 4th Russian Congress of Toxicology. Moscow, 20The Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare. M.: Capital Press; 2013: 59-60 (in Russian).
5. Klaine S.J., Alvarez P.J.J., Batley G.E., Fernandes T.F., Handy R.D., Lyon D.Y., Mahendra S., McLaughlin M.J., Lead J.R. Nanomaterials in the environment:
behavior, fate, bioavailability, and effects. Environ. Toxicol. Chem. 2008; 27: 1825-51.
6. Hu X., Cook S, Wang P., Hwang H.M. In vitro evaluation of cytotoxicity of engineered metal oxide nanoparticles. Sci. Total Environ. 2009; 407: 3070-72.
7. Sziv6k I., Behra R., Sigg L. Metal_induced reactive oxygen species production in Chlamydomonas reinhardtii (Chlorophyceae). J. Phycol. 2009; 45: 427-35.
8. De Lima R, Seabra A.B., Dur6n N. Silver nanoparticles: a brief review of cytotoxicity and genotoxicity of chemically and biogenically synthesized nanoparticles. J. Appl. Toxicol. 2012; 2: 867-79.
9. Ratte H.T. Bioaccumulation and toxicity of silver compounds: a review. Environ. Sci. Technol. 1999; 18: 89-108.
10. Дмитриева А.Г., Артюхова В.И. Установление максимально допустимой концентрации для одноклеточных водо-
behavior, fate, bioavailability, and effects. Environ. Toxicol. Chem. 2008; 27: 1825-51.
6. Hu X., Cook S., Wang P., Hwang H.M. In vitro evaluation of cytotoxicity of engineered metal oxide nanoparticles. Sci. Total Environ. 2009; 407: 3070-72.
7. SzivBk I., Behra R., Sigg L. Metal_induced reactive oxygen species production in Chlamydomonas reinhardtii (Chlorophyceae). J. Phycol. 2009; 45: 427-35.
8. De Lima R., Seabra A.B., Dur6n N. Silver nanoparticles: a brief review of cytotoxicity and genotoxicity of chemically and biogenically synthesized nanoparticles. J. Appl. Toxicol. 2012; 2: 867-79.
9. Ratte H.T. Bioaccumulation and toxicity of silver compounds: a review. Environ. Sci. Technol. 1999; 18: 89-108.
10. Dmitrieva A.G., Artyukhova V.I. Establishing the maximum allowable
рослей. В кн.: Филенко О.Ф., Соколова С.А., ред. Методические рекомендации по установлению эколого-рыбохозяй-ственных нормативов (ПДК и ОБУВ) загрязняющих веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. М.: ВНИРО; 1998: 3011. ДуловА.С., РадиловА.С., Глушкова А.В. Методические подходы к оценке сравнительной токсичности наночастиц и наноматериалов и продукции на ихос-нове. В кн.: Труды 4 съезда Токсикологов России. 6-8 ноября 2013 г. Москва. 20Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека. М.: Capital Press; 2013: 18512. Дмитриева А.Г., Даллакян Г.А., Лысенко Н.Л. Анализ функциональных показателей популяции водорослей в условиях накопления меди. Альгология. 1992;. 2(2): 3013. Дмитриева А.Г., Ипатова В.И.,
concentration for unicellular algae. In: Guidelines for the establishment of ecological and fisheries regulations (MPC and TSEL) of pollutants to water bodies having fishery significance. Filenko O.F., Sokolova S.A., eds. M .: VNIRO; 1998: 30-3 (in Russian).
11. DulovA.S., RadilovA.S., Glushkova A.V. Methodical approaches to the estimation of the relative toxicity of nanoparticles and nanomaterials and products based on them. In: Proc. 4th Russian Congress of Toxicology. Moscow, 20The Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare. M.: Capital Press; 2013: 185-88 (in Russian).
12. Dmitrieva A.G., Dallakyan G.A., Lysenko N.L. Analysis of the functional parameters of the population of algae in terms of accumulation of copper. Al'gologiya. 1992;. 2(2): 30-6 (in
Кожанова О.Н., Дронина Н.Л. Желтухин Г.О., Крупина М.В. Реакция Elodea canadensis на загрязнение хромом среды обитания. Вестник МГУ. Сер. Биология. 2006; 2: 1714. Спиркина Н.Е., Ипатова В.И., Дмитриева А.Г. Оценка токсичности бесклеточных фильтратов микроводорослей после воздействия коллоидного серебра. В кн.: Труды V Всероссийской конференции по водной экотоксиколо-гии с приглашением специалистов из стран ближнего зарубежья, посвященная памяти Б.А. Флерова «Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы». 28 октября - 1 ноября 2014 г. Борок. Борок; 2014: 41-3. 15. Ипатова В.И., Спиркина Н.Е., Дмитриева А.Г. Устойчивость микроводорослей к коллоидному наносеребру. Физиология растений. 2015; 62(2): 273-
Russian).
13. Dmitrieva A.G., Ipatova V.l., Kozhanova O.N., Dronina N.L. Zheltukhin G.O., Krupina M.V. Reaction Elodea canadensis to chromium pollution. Vestnik MGU. Ser. Biologiya. 2006; 2: 17-24 (in Russian).
14. Spirkina N.E., Ipatova V.l., Dmitrieva A.G. Evaluation of the toxicity of cell-free filtrate of algae after exposure to colloidal silver. In: Proc. Russian conference on water toxicology, inviting experts from neighboring countries, dedicated to the memory B.A. Flerov "Anthropogenic impact on aquatic organisms and ecosystems." 2014 Borok. Borok; 2014: 41-3 (in Russian).
15. Ipatova V.l., Spirkina N.E., Dmitrieva A.G. Resistance of Microalgae to Colloidal Silver Nanoparticles. Fiziologiya rasteniy. 2015; 62(2): 273-82 (in Russian).
V.I. Ipatova1, A.G. Dmitrieva1, T.V. Drozdenko2
COMPARATIVE TOXICITY OF SILVER SALTS AND SILVER NANOPARTICLES TO MICROALGA SCENEDESMUS QUADRICAUDA
1 M.V. Lomonosov Moscow State University, 119991, Moscow, Russian Federation
2 Pskov State University, 180000, Pskov, Russian Federation
The effect of silver salts (macroform) and colloidal silver nanoparticles (AgNP) (nanoform) on microalgae Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb. (= Desmodesmus communis (E. Hegew.) E. Hegew.) was studied. The change in the cells number was taken as the culture growth main indicator. Based on results of chronic tests, the magnitude of LC50 and threshold limit values TLV (LC20 ) were estimated and follow-up toxicity index, hazard index and hazard indicator of investigated substances were calculated .It was shown that silver salts in macro form are more toxic to the population of S. quadricauda, than nano form of silver. The tested substances can be ranged in the following order: AgNO3> Ag2SO4> AgNP according to their toxic effects on the change in the S. quadricauda number of cells, LC50 values, threshold concentrations (TLV) and calculated toxicity and hazard indexes in a long-term experiment. Toxicity of colloidal silver to Scenedesmus quadricauda occurred within 20 days after application of the preparation and the subsequent restoration of the cells number was due to the presence of resistant cells in the population.
Keywords: Scenedesmus quadricauda, silver nitrate, silver sulfate, colloidal silver, silver nanoparticles, comparative toxicity.
Переработанный материал поступил в редакцию 11.01.2016 г.
