Порівняльна токсиколого-гігієнічна оцінка нових нанопорошків TiO2 ТА TiOi-Ag

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний медичний університет імені О.О. Богомольця

Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького

Порівняльна токсиколого-гігієнічна оцінка нових нанопорошків TiO2 ТА TiOi-Ag

Яворовський О.П.

Рябовол В.М.

Зазуляк Т.С.

м. Київ

м. Львів

Анотація

Наночастинки, зокрема діоксиду титану, широко застосовуються в різних галузях, таких як медицина, електроніка, будівництво, косметична та інша промисловість. За результатами просвітлюючої електронної мікроскопії встановлено, що нанопорошок TiO2 містить агрегати, наночастинки переважно розміром від 20 нм до 30 нм. Встановлено для нанокомпозиту TiO2-Ag, що срібло локалізується на поверхні діоксиду титану, середні розміри наночастинок TiO2 становлять від 13 нм до 20 нм і Ag - від 35 нм до 40 нм. Виявлено залежність летальності лабораторних тварин від дози введених нанопорошків ТІО2 і TiO2-Ag внутрішньоочеревинним шляхом. Летальність виявилась вищою при введенні композиту нано-ТіО2-Аду порівнянні з нано-ТіО2. LD50 для нанопорошку TiO2 дорівнює 4783,30 мг/кг, LD50 для нанопорошку TiO2-Ag рівна 724,44 мг/кг, що дозволяє їх віднести до 3 класу (помірно небезпечні) небезпечності хімічних речовин за класифікацією ГОСТ 12.1.007-76. Нанопорошки ТіО2 і TiO2-Ag у нативному вигляді викликають тимчасове слабко виражене запалення слизової оболонки ока. При одноразовому і повторному нанесенні мазі нано-ТіО2 і нано-ТіО2 - Ag на шкіру, подразнення не спостерігалось. Нанопорошки TiO2 і TiO2-Ag накопичуються у печінці лабораторних тварин при внутрішньоочеревинному введенні. Встановлено, що зі збільшенням введеної дози (від 4000 мг/кг до 10000 мг/кг) в тканині печінки лабораторних мишей зростає накопичення титану (при діїнано-ТіО2) та титану і срібла (при діїнано-ТіО2 - Ag). Характерними мікроскопічними ознаками токсичної дії нанопорошків TiO2 та TiO2-Ag після внутрішньоочеревинного введення лабораторним мишам є дистрофічні зміни гепатоцитів, некроз паренхіми печінки, тоді як запальні реакції зустрічаються рідше. В умовах іп vitro показано, що наноматеріали у концентраціях 30 мкг/мл нано-ПО; - Ag здатні підвищувати функціональну активність мононуклеарних клітин периферичної крові за продукцією прозапальних цитокінів IL-1, IL-6, TNF-а та продукцію IL-4у донорів (p<0,05), що свідчить про можливий потенційний вплив на формування хронічного запалення та алергічних реакцій у відповідній категорії працівників нановиробництва. При вивченні впливу наноматеріалів на статеві клітини кнурів, показано, що найбільш чутливим маркером виявився показник виживання сперміїв, значення якого достовірно знизилось за дії наночастинок ТЮ2 в дозі 1/10 LD50, що є наслідком порушенням активності мітохондріальних ензимів і, відповідно, ресинтезом АТФ. Розраховані ОБРВ р.з. математичними рівнями із врахуванням коефіцієнтів нанобезпеки і запасу на рівні для нано-ТіО2 - 0,3 мг/м³, а для нано - TiO2-Ag - 0,2 мг/м³.

Ключові слова: нанотоксикологія, гігієна праці, наночастинки діоксиду титану

Abstract

Comparative toxicological and hygiene assessment of new TiO2 and TiO2-ag nanopowders

Yavorovsky O.P., Riabovol V.M., Zazuliak T.S.

Nanoparticles, particularly titanium dioxide, have a wide range of applications in various fields, such as medicine, electronics, construction, cosmetics, and other industries. Electron microscopy reveals that TiO2 nanopowder contains aggregates and nanoparticles predominantly ranging in size from 20 nm to 30 nm. For the TiO2-Ag nanocomposite, it has been determined that silver is localized on the surface of titanium dioxide, with average nanoparticle sizes of TiO2 ranging from 13 nm to 20 nm and Ag ranging from 35 nm to 40 nm. The lethal dose of TiO2 and TiO2-Ag nanopowders administered intraperitoneally in laboratory animals varies, with higher lethality observed in animals receiving the nano-TiO2-Ag composite compared to nano-TiO2 alone. The LD50 for TO2 nanopowder is 4783,30 mg/kg, and the LD50 for TiO2-Ag nanopowder is 724,44 mg/kg, placing them in hazard class 3 (moderately hazardous) according to GOST 12.1.007-76. Native TO2 and TiO2-Ag nanopowders cause temporary, mildly expressed inflammation of the mucous membrane of the eye. No irritation was observed after single or repeated application of nano-TiO2 and nano - TiO2-Ag ointments to the skin. TO2 and TiO2-Ag nanopowders accumulate in the livers of laboratory animals following intraperitoneal administration. The accumulation of titanium (with nano-TiO2 treatment) and titanium and silver (with nano-TiO2-Ag treatment) in the liver tissue of laboratory mice increases with the administered dose (from 4000 mg/kg to 10000 mg/kg). The characteristic microscopic signs of the toxic effects of TiO2 and TiO2-Ag nanopowders following intraperitoneal administration to laboratory mice are dystrophic changes in hepatocytes and necrosis of the liver parenchyma, while inflammatory reactions are less common. In conditions in vitro, it has been shown that nanomaterials at concentrations of 30 pg/mL of nano-TiO2-Ag can increase the functional activity ofperipheral blood mononuclear cells by producing pro-inflammatory cytokines IL-1, IL-6, TNF-a, and IL-4 in donors (p<0.05), indicating a potential impact on the formation of chronic inflammation and allergic reactions in the corresponding category of nanotechnology workers. When studying the effect of nanomaterials on the germ cells of male rats, it was shown that the most sensitive marker was the sperm survival rate, which significantly decreased under the action of TO2 nanoparticles at a dose of 1/10 LD50, which is a consequence of impaired activity of mitochondrial enzymes and, accordingly, ATP resynthesis. OELs were calculated using mathematical equations, taking into account the nanosafety coefficients and margins at the level of 0,3 mg/m3 for nano-TiO2 and 0,2 mg/m³ for nano-TiO2-Ag.

Keywords: nanotoxicology, occupational hygiene, titanium dioxide nanoparticles.

Основна частина

Вступ. Наночастинки, зокрема діоксиду титану, набули сьогодні широкого застосування в різних галузях, таких як медицина, електроніка, будівництво, косметична та інші промислові виробництва. Наночастинки діоксиду титану мають значний потенціал для впровадження їх у багато галузей науки та техніки, що привертає увагу дослідників та промисловців. Наприклад, наночастинкам на основі діоксиду титану властивий фотокаталіз, що дозволяє використовувати ці сполуки для очищення води та повітря від забруднень. Водночас виражена фотокаталітична активність зумовлює високу біологічну дію наночастинок ТІО2 - віруцидну, бактерицидну, фунгіцидну [1, 2]. Додавання срібла до наночастинок діоксиду титану покращує їх фотокаталітичні властивості, що забезпечує підвищені антимікробні властивості. Дані літератури та наші дослідження вказують на те, що під час виробництва і використання наночастинок, останні можуть забруднювати повітря робочої зони та інгаляційним або перекутанним шляхом потрапляти в організм операторів [1, 2].

Мета дослідження. Вивчити особливості токсичного впливу нанопорошків ТІО2 та TiO2-Ag в експерименті на лабораторних тваринах і моделях in vitro та науково обґрунтувати орієнтовні безпечні рівні впливу в повітрі робочої зони.

Матеріали та методи досліджень. Об'єктами наших досліджень слугували нанопорошки ТІО2 та TiO2-Ag, одержані в Інституті проблем матеріалознавства імені І.М. Францевича НАН України [1].

Морфологію і структуру досліджуваних зразків також визначали за допомогою електронного трансмісійного мікроскопа JEM-1400 (JEOL, Японія) при інструментальному збільшенні від 2000 до 100000 та напрузі 80 кВ за стандартною методикою роботи.

Вивчення токсичності нанопорошків діоксиду титану (нано-ТЮ2) та композиту діоксиду титану з наносріблом (нано-ТЮ2-Ад) на моделях in vivo проводилось в гострих експериментах на лабораторних тваринах (миші, морські свинки і кролі) за стандартними токсикологічними методами.

Умови утримання і використання лабораторних тварин відповідали правилам і положенням «Європейської конвенції про захист хребетних тварин, які використовуються для дослідницьких та інших наукових цілей» (Страсбург, 1986) і були узгоджені комісією з питань біоетичної експертизи та етики наукових досліджень Національного медичного університету імені О.О. Богомольця №128 від 23.12.2019 р.

У зразках печінки, нирок, селезінки, серця, легень, мозку мишей визначали вміст титану та срібла методом оптико-емісійної спектроскопії з індуктивно зв'язаною плазмою [5]. Мікропрепарати тканини печінки досліджували на світловому мікроскопі Olympus BX51.

Вивчали вплив наноматеріалів (нано-ТіО2, нано-ТіОз-Ag), для визначення їх

імунологічних властивостей, на функціональну активність мононуклеарних клітини периферичної крові здорових донорів в умовах in vitroза продукцією цитокінів інтерлейкіну-1 (IL-1), інтерлейкіну-4 (IL-4), інтерлейкіну-6 (IL-6), фактора некрозу пухлини альфа (TNF-a) [3]. Мононуклеарні клітини інкубували при стимуляції мітогеном фітогемоглютиніном (мітоген ФГА), нано-ТіОз, нано-ТіОз-Ag в концентрації по 30 мкг/мл та без стимулюючого агента. Імуноферментним методом (ELISA) в супернатантах мононуклеарних клітин визначали концентрацію цитокінів (IL-1, IL-6, IL-4, TNF-a),

тестування проводилося за допомогою імуноферментного аналізатора «Stat Fax-303 Plus».

Для оцінювання дії нано-ТіОз і нано-ТіОз-Ag на фізіолого-біохімічні характеристики статевих клітин, використовували свіжоотримані еякуляти кнурів (n=6) [4]. Дослідні зразки експонували наноматеріалами у дозах 1/100 LD50, 1/10 LD50 і 1,0 LD50, перерахованих на мл сперми. Розраховані кількісні дози LD50 на мл сперми: для нано-ТіОз - 47 мкг/мл і для нано - ТіОз-Ag - 7 мкг/мл. У контрольних та дослідних зразках визначали показники дихальної активності (нг-атом О2/0,1 мл за хв), активність сукцинатдегідрогенази (СДГ) (од/год^х0,1 мл), активність цитохромоксидази (од/год^х0,1 мл) і виживання сперміїв (год).

Статистична обробка отриманих результатів проводилася з урахуванням перевірки показників на нормальний розподіл за критерієм-W Шапіро-Уілка. Для статистичної обробки використовувалися параметричні критерії статистики: критерій Стьюдента, дисперсійний аналіз, метод множинних порівнянь Шеффе; непараметричні: W-критерій Вілкоксона, ранговий однофакторний аналіз Крускала-Уолліса, множинні порівняння за критерієм Данна. Відмінність вважали статистично значимою при P<0,05. Статистичну обробку даних проведено за допомогою пакету програм MedStat v. 5.2 (Copyright © 2003-З019).

Результати та їх обговорення. Нанопорошок діоксиду титану отримують методом термічного розкладу метатитанової кислоти, нагріваючи до температури 600°С в багатосекційній обертовій печі. Для синтезу нанокомпозиту діоксиду титану зі сріблом використовують метатитанову кислоти з додаванням водного розчину нітрату срібла у кількості 4 мас.% шляхом хімічного осадження і з наступною термообробкою при температурі 500-600°С.

За результатами електронної мікроскопії, досліджено морфологічну будову нанопорошку діоксиду титану. Встановлено, що нанопорошок ТіОз містить агрегати, наночастинки переважно розміром від 20 нм до 30 нм. Результати дослідження нанокомпозиту

TiO2-Ag методом просвічуючої електронної мікроскопії зображено на рисунку 1. Як показано на рисунку 1 срібло локалізується на поверхні діоксиду титану, утворюючи «кулько-подібні» частинки срібла (обведені червоним ділянки). Встановлено, що середні розміри наночастинок ТІО2 становлять від 13 нм до 20 нм і Ag - від 35 нм до 40 нм в композитному матеріалі [1, 6].

Рисунок 1. Зображення будови нано-ТіО2-Ад, встановленої методом просвічуючої електронної мікроскопії за допомогою JEM-1400 при збільшенні від 2000 до 100000, шкала 100 нм і 50 нм

Нами було проведено дослідження гострої токсичності нано-ТіО2 та нано-ТіО2-Ад на мишах. Для цього було випробувано різні дози з обох наноматеріалів, зокрема 7 доз нано-ТіО2 в діапазоні від 3000 мг/кг до 11000 мг/кг та 4 дози нано-ТіО2-Ад в діапазоні від 1000 мг/кг до 10000 мг/кг. При введенні дози нано-ТіО2 від 5000 мг/кг та більше, а також нано-ТіО2-Ад в дозі 1000 мг/кг та більше, була виявлена клініка гострого отруєння, що проявлялась втратою інтересу до їжі та води, зниженням рухової активності, загальмованістю та пригніченістю тварин. За два тижні спостереження було відзначено загибель мишей, що збільшувалась зі збільшенням введеної дози. Максимально переносимою дозою нано-ТіО2 була доза 4000 мг/кг, тоді як для нано-ТіО2-Ад - доза лежала в діапазоні нижче 1000 мг/кг. Розраховані середньосмертельні дози, за даними пробіт-аналізу, становили:

для нано-ТіО2 - LD50 = 4783,30 мг/кг та для нано-ТіО2-Ад - LD50 = 724,44 мг/кг. За визначеними рівнями середньосмертельних доз нанопорошків ТІО2 і TiO2-Ag, вони відносяться до 3 класу небезпечності шкідливих хімічних речовин (помірно небезпечні) згідно з критеріями ГОСТ 12.1.007-76.

Введення в кон'юнктивальний мішок кролика нанопорошків ТІО2 і TiO2-Ag у нативному вигляді в дозі 10 мг викликало слабке подразнення кон'юнктиви. При одноразовому і 105

повторному нанесенні виготовленої нами мазі нано-ТіО2 і нано-ТіО2-Ад (нанопорошок у вазеліні 1: 1) на шкіру морських свинок не спостерігалось подразнення.

Розглянуто можливість накопичення нано-ТіО2 і нано-TiO2-Ag в печінці та під їх впливом гістологічні зміни тканини. Нами було встановлено, що внутрішньочеревинне введення мишам нано-ТіО2 та нано-ТіО2-Ад в різних дозах (4000 мг/кг, 7000 мг/кг і 10000 мг/кг) призводить до накопичення титану, і титану та срібла в печінці. Загалом, спостерігалася тенденція до збільшення вмісту титану у тканині печінки зі збільшенням дози нанопорошків.

Методами гістології було виявлено морфологічні зміни у тканині печінки. При дії нано-ТіО2 спостерігались дистрофічні зміни на рівні 67,7% (цитоплазматична вакуолізація в гепатоцитах), а при впливі нано-ТіО2-Ад - початкові некротичні зміни на рівні 70% (гепатоцити з пікнозом ядер). Слід зазначити, що токсична дія нано-ТіО2 і нано-ТіО2-Ад проявлялась менш часто фокальними некрозами та запальними реакціями (фокальна інфільтрація), в окремих випадках спостерігалися адаптаційні зміни, що проявлялися збільшенням кількості бінуклеарних гепатоцитів. У зразках печінки було виявлено агломерати чужорідного матеріалу (кристалічні включення), які були досліджені спектрально та показали високий вміст титану (Ті).

Результати вивченого впливу наноматеріалів (нано-ТіО2, нано-ТіО2-Ад) на функціональну активність мононуклеарних клітини периферичної крові здорових донорів в умовах in vitroпредставлено на рисунку 2. Як видно з рисунка 2, спонтанна продукція IL-1 мононуклеарними клітинами периферичної крові в системі in vitroсклала середнє (М) ± середнє квадратичне відхилення (SD) 33,65±12,83 пкг/мл. При додаванні мітогена фітогемоглютиніна (мітоген ФГА) продукція клітинами IL-1 підвищувалася до 118,1±14,73 пкг/мл. При стимуляції мононуклеарних клітин наноматеріалами у відповідних концентраціях нано-ТіО2 продукція IL-1 підвищилась до 60,38±9,04 пкг/мл (в 1,79 разів p<0,01), для нано - ТіО2-Ад - 91,75±11,49 пкг/мл (в 2,73 рази p<0,01) в порівнянні з спонтанною продукцією. Порівнюючи вплив наноматеріалів на функціональну активність мононуклеарних клітин під дією нано-ТіО2-Ад між собою спостерігаємо збільшення продукції IL-1 в 1,52 рази (p<0,01) порівняно з нано-ТіО2.

Відповідно до рисунку 2 спонтанна продукція IL-4 клітинами мононуклеарного ряду характеризувалася рівнем 17,6 (ВІ 16,1-18,7) пкг/мл. Під впливом мітогену ФГА відзначалося підвищення продукції IL-4 до рівня 84 (ВІ 78-98,8) пкг/мл. При стимуляції мононуклеарних клітин наноматеріалами у відповідних концентраціях нано-ТіО2-Ад продукція IL-4 збільшилась до 60,8 (ВІ 52,8-77,6) пкг/мл (в 3,45 рази p<0,01) проти контролю. Під впливом Нано-ТіО2-Ад цей показник збільшується в 2,07 раза (p<0,01) по відношенню до нано-ТіО2.

нанопорошок токсичний лабораторний

Рисунок 2. Порівняльна продукція IL-1 та IL-4 мононуклеарними клітинами in vitroу донорів під впливом наноматеріалів

Отже, експерименти в умовах in vitroпоказали, що наноматеріали у концентраціях 30 мкг/мл нано-ТіО2-Ад здатні підвищувати функціональну активність мононуклеарних клітин периферичної крові за продукцією прозапальних цитокінів IL-1, IL-6, TNF-a та продукцію IL-4 у донорів (p<0,05), що свідчить про можливий потенційний вплив на формування хронічного запалення та алергічних реакцій у відповідній категорії працівників нановиробництва. Під впливом наноматеріалу у концентрації 30 мкг/мл нано-ТіО2 на мононуклеарні клітини периферичної крові спостерігаємо статистично значиме збільшення продукції IL-1 (p<0,01), а продукція IL-6, TNF-a, IL-4 не є статистично значимою в порівнянні із спонтанною продукцією. Функціональна активність мононуклеарних клітин периферичної крові за продукцією цитокінів (IL-1, IL-6, TNF-a, IL-4) зростає більш інтенсивно під впливом нано-ТіО2-Ад ніж нано-ТіО2, що свідчить про відносно більшу потенційну небезпеку імунотоксичності нано-ТіО2-Ад для працівників, що працюють у відповідних умовах нановиробництва.

Як показали наші дослідження пошкоджуючої дії наночастинок діоксиду титану та діоксиду титану зі сріблом на статеві клітини кнурів in vitro[4], дихальна активність сперміїв під впливом наночастинок діоксиду титану достовірно знижується проти контролю, починаючи з дози 1/10 LD50 і вище. Так, значення дихальної активності за дії нано-ТіО2 достовірно зменшується на 57,3% проти контролю (р<0,05) з 1,03±0,17 до 0,44±0,143 (нг-атом О2/0Д мл за хв). Наночастинки ТіО2 з додаванням срібла на рівні згаданої дози на дихальну активність достовірно не впливають - за дії нано-ТіО2-Ад дихальна активність, яка становить 0,60±0,312 зменшується (на 23,3%) проти контролю, що становить (1,03±0,17). В дозі 1,0 LD50 достовірний вплив на дихальну активність сперміїв чинять обидва нанопорошки: за дії нано - ТіО2 величина дихальної активності зменшується на 90,3% (р<0,001) з 0,10±0,040 (нг-атом О2/0Д мл за хв) проти контролю (1,03±0,17) та за дії нано-ТіО2-Ад величина дихальної активності зменшується на 87,4% (р<0,001) з 0,13±0,045 проти контролю (1,03±0,17). Пригнічення дихальної активності сперміїв під впливом наночастинок на основі діоксиду титану, ймовірно, зумовлене порушенням використання субстратів і транспорту електронів у дихальному ланцюзі мітохондрій клітин, що характеризується змінами активності мітохондріальних ензимів.

За результатами дослідження встановлено, що під впливом нано-ТіО2 в дозі 1/10 LD50 у зразках підвищувалась активність сукцинатдегідрогенази (СДГ) з 9,5±2,57 (контроль) до 17,8±3,69 (на 87,4%; р<0,05). В дозі 1,0 LD50 підвищувалась активність СДГ до 24,2±2,98 проти контролю на 154,7% (р<0,01). Зокрема, встановлено достовірне дозозалежне підвищення активності СДГ, про що свідчить величина кореляції ц² рівна 0,415. Нано-ТіО2-Ад на рівень згаданого фермента (СДГ) достовірно не впливав, що підтверджується, зокрема, низьким кореляційним відношенням (величина п² рівна 0,017).

Встановлено, що обидва нанопорошки в дозі 1/10 LD50 однозначно впливали на величину фізіологічного показника виживання. За додавання нано-ТіО2-Ад виживання знижується з 86,0±4,39 до 73,3±9,87 год (на 14,8%). А за додавання нано-ТіО2 - знижується до 58,0±3,37 год проти контролю (на 34,6%; р<0,001). При застосуванні максимальної дози (1,0 LD50) у всіх зразках виживання сперміїв було вірогідно нижчим ніж у контролі. За дії нано - ТіО2 - знижувалось до 50,0±5,23 год (на 41,9%; р<0,001). За дії нано-ТіО2-Ад - знижувалось до 40,0±9,24 год (на 53,5%, р<0,001). Показники виживання статевих клітин та дози досліджуваних нанопорошків мають середню за силою негативну кореляцію. Кореляційне відношення (п²) за пропорційно зростаючих доз нано-ТіО2 становить 0,589 і доз нано-ТіО2 - Ag - п²=0,542.

Отже, нанопорошки діоксиду титану (нано-ТіО2 і нано-ТіО2-Ад), що характеризуються подібною морфологічною характеристикою, починаючи з дози 1/10 LD50, можуть чинити пошкоджуючу дію на статеві клітини кнурів, яка проявляється зниженням дихальної активності сперміїв та збільшенням активності сукцинатдигідрогенази. Найбільш чутливим маркером виявився показник виживання сперміїв, значення якого достовірно знизилось за дії наночастинок ТіО2 в дозі 1/10 LD50, що є наслідком порушенням активності мітохондріальних ензимів і, відповідно, ресинтезом АТФ.

Відповідно до методичних рекомендацій «Гігієнічне нормування та контроль наноматеріалів у виробничому середовищі» величини ОБРВ р.з./ГДК р.з. наноматералів металів, їх оксидів та малорозчинних сполук розрахували трьома математичними формулами за показниками гострої токсичної дії на моделях in vivo, які передбачають використання середньосмертельної дози LD50, молекулярної маси сполуки, кількості атомів металу в сполуці та із застосуванням запропонованих цим документом коефіцієнтів нанобезпеки і запасу. Ми пропонуємо визначити, як ОБРВ р.з. середню величину, одержану з трьох математичних рівнянь, застосованих для кожного нанопорошку: для нано-ТіО2 - 0,3 мг/м³ а для нано-ТіО2 - Ag - 0,2 мг/м³. Варто зазначити, що Національний інститут професійної безпеки та здоров'я США (National Institute for Occupational Safety and Health, NIOSH) встановив ОБРВ для наночастинок діоксиду титану на рівні 0,3 мг/м³. Запропоновані нами значення ОБРВ є наближеними до нормативу NIOSH для наночастинок діоксиду титану.

Висновки та перспективи

1. За результатами просвітлюючої електронної мікроскопії, встановлено, що нанопорошок ТІО2 містить агрегати, наночастинки переважно розміром від 20 нм до 30 нм. Встановлено для нанокомпозиту TiO2-Ag, що срібло локалізується на поверхні діоксиду титану, середні розміри наночастинок TiO2 становлять від 13 нм до 20 нм і Ag - від 35 нм до 40 нм.

2. Виявлено залежність летальності лабораторних тварин від дози введених нанопорошків TiO2 і TiO2-Ag внутрішньоочеревинним шляхом. Летальність виявилась вищою при введенні композиту нано-ТіО2-Ад у порівнянні з нано-ТіО2. LD50 для нанопорошку TiO2 дорівнює 4783,30 мг/кг, LD50 для нанопорошку TiO2-Ag рівна 724,44 мг/кг, що дозволяє їх віднести до 3 класу (помірно небезпечні) небезпечності хімічних речовин за класифікацією ГОСТ 12.1.007-76.

3. Нанопорошки TiO2 і TiO2-Ag у нативному вигляді викликають тимчасове слабко виражене запалення слизової оболонки ока. При одноразовому і повторному нанесенні мазі нано-ТіО2 і нано-TiO2-Ag на шкіру, подразнення не спостерігалось.

4. Нанопорошки TiO2 і TiO2-Ag накопичуються у печінці лабораторних тварин при внутрішньоочеревинному введенні. Встановлено, що зі збільшенням введеної дози (від 4000 мг/кг до 10000 мг/кг) в тканині печінки лабораторних мишей зростає накопичення титану (при дії нано-ТіО2) та титану і срібла (при дії нано-ТіО2-Ад). Характерними мікроскопічними ознаками токсичної дії нанопорошків TiO2 та TiO2-Ag після внутрішньоочеревинного введення лабораторним мишам є дистрофічні зміни гепатоцитів, некроз паренхіми печінки, тоді як запальні реакції зустрічаються рідше.

5. В умовах in vitroпоказано, що наноматеріали у концентраціях 30 мкг/мл нано-ТИ'Г-Ад здатні підвищувати функціональну активність мононуклеарних клітин периферичної крові за продукцією прозапальних цитокінів IL-1, IL-6, ТЫР-а та продукцію IL-4 у донорів (p<0,05), що свідчить про можливий потенційний вплив на формування хронічного запалення та алергічних реакцій у відповідній категорії працівників нановиробництва.

6. При вивченні впливу наноматеріалів на статеві клітини кнурів, показано, що найбільш чутливим маркером виявився показник виживання сперміїв, значення якого достовірно знизилось за дії наночастинок ТіО2 в дозі 1/10 LD50, що є наслідком порушення активності мітохондріальних ензимів і, відповідно, ресинтезом АТФ.

7. Розраховані ОБРВ р.з. математичними рівнями із врахуванням коефіцієнтів нанобезпеки і запасу для нано-ТіО2 - на рівні 0,3 мг/м³, а для нано-ТіО2-Ад - 0,2 мг/м³.

8. Одержані результати експериментальних досліджень будуть враховані при обґрунтуванні гранично допустимого вмісту нанопорошків ТІО2 та TiO2-Ag в повітрі робочої зони підприємств з їх виробництва та застосування.

Список літератури

1. Загорний М.М., Яворовский О.П., Рябовол В.Н. та ін. Морфологічні, спектральні й токсикологічні особливості нового композитного матеріалу нанодіоксиду титану з наносріблом для використання в медицині та біології. Медичні перспективи. 2022. т. 27, №1. С. 152-159. DOI: https://doi. Org/10.26641/2307-0404.2022.1.254381.

2. Паньківська Ю.Б., Білявська Л.О., Повниця О.Ю. та ін. Антиаденовірусна активність наночастинок діоксиду титану. Мікробіологічний журнал. 2019. т. 81, №5. C. 73-84. DOI: https://doi.org/10.15407/microbiolj81.05.073.

3. Рябовол В.М., Курченко А.І., Яворовський О.П., Савченко В.С., Таран Н.В. Дослідження функціональної активності мононуклеарних клітин крові за продукцією цитокінів під впливом фотоактивних титановмісних наноматеріалів in vitro. Імунологія та алергологія: наука і практика. 2021. №3. С. 23-30

4. Яворовський О.П., Зазуляк Т.С., Остапів Д.Д., Рябовол В.М., Демецька О.В. Порівняльна оцінка пошкоджуючої дії наночастинок на основі діоксиду титану на статеві клітини кнурів в експерименті in vitro. Медичні перспективи. 2022. Т. 27, №4. С. 13-19. DOI: https://doi.org/10.26641/2307-0404.2022.4.271117.

5. Яворовський О.П., Андрусишина І.М., Рябовол В.М. Особливості розподілу титану та срібла у внутрішніх органах лабораторних щурів та мишей, експонованих високими дозами наночастинок діоксиду титану та його композиту з наносріблом. Медичні перспективи. 2023. Т.28, №1. С. 173-178

6. Рябовол В.М. Особливості будови, фізико-хімічних і токсикологічних властивостей наночастинок діоксиду титану, одержаного за технологією термічного розкладу (літературний огляд і власні дослідження). Довкілля та здоров'я. 2020. №4 (97). С. 63-70

References

1. Zahornyi MM, Yavorovskyi OP, Riabovol VN, Tyshchenko NI, Lobunets TF, Tomyla at al. Morphological, spectral and toxicological features of new composite material of titanium nanodioxide with nanosilver for use in medicine and biology. Medicni perspektivi. 2022; 27 (1):152-159 [in Ukrainian]. DOI: https://doi.org/10.26641/2307-0404.2022.1.254381.

2. Pankivska YuB, Biliavska LO, Povnytsia OIu. at al. Antiadenoviral Activity of Titanium Dioxide Nanoparticles. Mikrobiol. Z. 2019; 81 (5):73-84 [in Ukrainian]

3. Riabovol VM, Kurchenko AI, Yavorovskyi OP, Savchenko VS, Taran NV. A study of the influence of photoactive titanium composite nanoparticles on the functional activity of cytokineproducing mononuclear blood cells in vitro. Imunolohiia ta alerholohiia: nauka i praktyka. 2021; 3: 23-30 [in Ukrainian]. DOI: https://doi.org/10.37321/immunology.2021.3-03.

4. Iavorovskyi OP, Zazuliak TS, Ostapiv DD, Riabovol VM, Demetska OV. Comparative assessment of the effect of titanium dioxide - based nanoparticles on boar germ cells in vitro. Medicni perspektivi. 2022; 27 (4):13-19. [in Ukrainian]

5. Iavorovskyi OP, Andrusyshyna IM, Riabovol VM. Features of distribution of titanium and silver in the internal organs of laboratory rats and mice exposed to high doses of titanium dioxide nanoparticles and its composite with nanosilver. Medicni perspektivi. 2022; 28 (1):173-178 [in Ukrainian]. DOI: https://doi.org/10.26641/2307-0404.2023.1.276213.

6. Riabovol VM. Peculiarities of the structure, physicochemical and toxicological properties of titanium dioxide nanoparticles obtained by thermal decomposition technology (literature review and own research). Dovkillia ta zdorovia. 2020; 4 (97):63-70 [in Ukrainian]

Размещено на Allbest.ru