Оценка токсичности и потенциальной опасности наночастиц оксида алюминия для здоровья человека


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель работы - прогнозирование токсичности и оценка потенциальной опасности биологического действия наночастиц оксида алюминия для здоровья человека. Методы. Прогнозирование токсичности и оценка потенциальной опасности наночастиц выполнена на основании прогнозно-аналитического моделирования комплекса показателей, характеризующих физико-химические, молекулярно-биологические, биохимические, цитологические и экологические свойства с расчётом коэффициента опасности (D) и коэффициента неполноты оценки данных (U) наноразмерного оксида алюминия. Собственные исследования по установлению размера и формы наноматериала выполнены методом динамического лазерного светорассеяния и методом сканирующей электронной микроскопии, удельная площадь поверхности определена методом Брунауэра, Эммета и Тейлора. Результаты. Анализируемые наночастицы оксида алюминия имеют размер преимущественно 30-40 нм, удельную площадь поверхности 113 м2/г, нерастворимы в воде, супергидрофобны, обладают эффективным положительным зарядом. Способны генерировать активные формы кислорода, повреждать ДНК, нарушать экспрессию белков, деполяризовывать клеточную мембрану, вызывать морфологические изменения и гибель клеток, нарушать митохондриальный метаболизм, влиять на протеомный и метаболомный профили, индуцируя провоспалительный цитокин интерлейкин-1, бета, фактор некроза опухоли-а и кластеры дифференциации 86, 80 и 40. Исследуемый материал обладает отдалёнными эффектами действия: канцерогенностью и иммунотоксичностью. Выводы. Наночастицы оксида алюминия обладают высокой степенью потенциальной опасности для здоровья человека (коэффициент D = 2,202, что укладывается в диапазон 1,780-2,449, соответствующий высокой степени). Это свидетельствует о необходимости проведения токсикологических исследований и составления токсиколого-гигиенической характеристики наночастиц оксида алюминия при различных путях поступления для разработки эффективных мер профилактики негативного воздействия для лиц, контактирующих с ним в ходе производства и с готовой продукцией.

Об авторах

Нина Владимировна Зайцева

ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», г

SPIN-код: 7036-3511

Марина Александровна Землянова

ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», г; ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет»; ФГБОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Email: zem@fcrisk.ru
SPIN-код: 4308-0295
доктор медицинских наук, зав. отделом биохимических и цитогенетических методов диагностики; проф. кафедры экологии человека и безопасности жизнедеятельности

Марк Сергеевич Степанков

ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», г; ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет»

SPIN-код: 4404-5953

Анна Михайловна Игнатова

ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет»; ФГБОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

SPIN-код: 7690-7783

Список литературы

  1. Зайцева Н. В., Землянова М. А., Акафьева Т. И., Звездин В. Н. Оценка потенциальной опасности наноразмерного оксида никеля // Экология человека. 2016. № 10. С. 10-16.
  2. Макаров Д. В. Прогноз развития мирового рынка нанопорошков // Вестник КРАУНЦ. Физико-математические науки. 2014. № 1 (8). С. 97-102.
  3. Микроинтек [сайт]. URL: https://microintech. ru/poleznoe/nano-oksid-aliuminiia (дата обращения: 27.03.2017)
  4. Ansari M. A., Khan H. M., Alzohairy M. A. et al. Green synthesis of Al2O3 nanoparticles and their bactericidal potential against clinical isolates of multi-drug resistant Pseudomonas aeruginosa // World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2015. N 31 (1). Р. 153-164.
  5. Arul Prakash F., Dushendra Babu G. J., Lavanya M. et al. Toxicity studies of aluminium oxide nanoparticles in cell lines // International Journal of Nanotechnology and Applications. 2011. N 5 (2). P. 99-107.
  6. Bahadar H., Maqbool F., Niaz K. et al. Toxicity of Nanoparticles and an Overview of Current Experimental Models // Iranian Biomedical Journal. 2016. N 20 (1). P. 1-11.
  7. Balasubramanyam A., Sailaja N., Mahboob M. et al. In vivo genotoxicity assessment of aluminium oxide nanomaterials in rat peripheral blood cells using the comet assay and micronucleus test // Mutagenesis. 2009. N 24 (3). P. 245-251.
  8. Chen L., Yokel R.A., Hennig B. et al. Manufactured Aluminum Oxide Nanoparticles Decrease Expression of Tight Junction Proteins in Brain Vasculature // J Neuroimmune Pharmacol. 2008. N 3 (4). P. 286-295.
  9. Di Virgilio A. L., Reigosa M., Arnal P. M. et al. Comparative study of the cytotoxic and genotoxi ceffects of titanium oxide and aluminium oxide nanoparticles in Chinese hamster ovary (CHO-K1) cells // J Hazard Mater. 2010. N 177. P. 711-718.
  10. El-Hussainy el-H. M., Hussein A. M., Abdel-Aziz A. et al. Effects of aluminum oxide (Al2O3) nanoparticles on ECG, myocardial inflammatory cytokines, redox state, and connexin 43 and lipid profile in rats: possible cardioprotective effect of gallic acid // Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 2016. N 94 (8). P. 868-878.
  11. Huang Y.-W., Wu C.-h. and Aronstam R. Toxicity of Transition Metal Oxide Nanoparticles: Recent Insights from in vitro Studies // Materials. 2010. N 3. P. 4842-4859.
  12. International Agency for Research on Cancer [сайт]. URL: http://monographs.iarc.fr/ENG/Classification/index. php (дата обращения: 22.03.2017).
  13. Lin W., Stayton I., Huang Y. et al. Cytotoxicity and cell membrane depolarization induced by aluminum oxide nanoparticles in human lung epithelial cells A549 // Toxicological & Environmental Chemistry. 2008. N 90 (5). P. 983-996.
  14. Mailloux R., Lemire J., Appanna V. Hepatic response to aluminum toxicity: Dyslipidemia and liver diseases // Experimental Cell Research. 2011. N 317 (16). P. 2231-2238.
  15. Mukherjee A., Sadiq I M., Prathna T. et al. Antimicrobial activity of aluminium oxide nanoparticles for potential clinical applications // Science against microbial pathogens: communicating current research and technological advances. 2011. Vol. 1. P. 245-251.
  16. Nanografi [сайт]. URL: https://nanografi.com/ nanoparticles/al2o3-aluminium-oxide-nanoparticles-aluminic-ester-98-1 -1-2-alpha-55nm-super-hydrophobic (дата обращения: 23.02.2017)
  17. Oberdorster G., Oberdorster E., Oberdorster J. Nanotoxicology: An Emerging Discipline Evolving from Studies of Ultra-fine Particles // Environ. Health Perspect. 2005. N 113 (7). P. 823-839.
  18. Pakrashi S., Dalai S., Prathna T. C. et al. Cytotoxicity of aluminium oxide nanoparticles towards fresh water isolate at low exposure concentrations algal // Aquatic Toxicology. 2013. N 132-133. P. 34-45.
  19. Pal U., Sandoval A., Uribe Madrid S. I. et al. Mixed titanium, silicon, and aluminum oxide nanostructures as novel adsorbent for removal of rhodamine 6G and methylene blue as cationic dyes from aqueous solution // Chemosphere. 2016. N 163. Р. 142-152.
  20. Park E-J., Sim J., Kim Y. A 13-week repeated-dose oral toxicity and bioaccumulation of aluminum oxide nanoparticles in mice // Archives of Toxicology. 2015. N 89 (3). P. 371-379.
  21. Pauluhn J. Pulmonary toxicity and fate of agglomerated 10 and 40 nm aluminum oxihydroxides following 4-week inhalation exposure of rats: toxic effects are determined by agglomerated, not primary particle size // Toxicol Sciences. 2009. N 109. P. 152-167.
  22. Photocor [сайт]. URL: http://www.photocor.ru/theory/ zeta-potential (дата обращения: 23.02.2017).
  23. Popat K. C., Mor G., Grimes C. A., et al. Surface modification of nanoporous alumina surfaces with poly (ethylene glycol) // Langmuir. 2004. N 20. P. 8035-8041.
  24. Rittner M. N. Market analysis of nanostructured materials // Am. Ceram. Soc. Bull. 2002. N 81. P. 33-36.
  25. Vinardell M. P., Sorde A., Diaz J. et al. Comparative effects of macro-sized aluminum oxide and aluminum oxide nanoparticles on erythrocyte hemolysis: influence of cell source, temperature and size // Journal of Nanoparticle Research. 2015. N 17 (2). P. 1-28.
  26. Weiss J., Takhistov P., McClements J. Functional materials in food nanotechnology // J Food Sci. 2006. N 71. P. 107-115.
  27. Willhite C., Karyakina N., Yokel R. et al. Systematic review of potential health risks posed by pharmaceutical, occupational and consumer exposures to metallic and nanoscale aluminum, aluminum oxides, aluminum hydroxide and its soluble salts // Critical Reviews in Toxicology. 2014. N 44 (4). P. 1-80.
  28. Xie Y., and Zhuang Z. X. Chromium (Vl)-induced production of reactive oxygen species, change of plasma membrane potential and dissipation of mitochondria membrane potential in Chinese hamster lung cell cultures // Biomedical and Environmental Sciences. 2001. N 14 (3). P. 199-206.
  29. Yildirim A., Ozgur E., and Bayindir M. Impact of mesoporous silica nanoparticle surface functionality on hemolytic activity, thrombogenicity and non-specific protein adsorption // Journal of Materials Chemistry B. 2013. N 1. P. 1909-1920.
  30. Yokel A. and McNamara P. J. Aluminium toxicokinetics: an updated minireview // Pharmacol Toxicol. 2001. N 88 (4). P. 159-167.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Экология человека, 2018


 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».