ВЛИЯНИЕ НАНОКОМПОЗИТА Ag/AgCl НА КУЛЬТУРЫ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ SCENEDESMUS QUADRICAUDA И PHAEODACTYLUM TRICORNUTUM
Аннотация
Токсичность нанокомпозита Ag/AgCl оценивали в разных концентрациях в хронических опытах 41 сут, используя стандартные пресноводные и морские растительные тест-организмы Scenedesmus quadricauda (0,05; 0,1; 0,5 и 1,0 мг/л) и Phaeodactylum tricornutum (0,25; 0,5; 1,0 и 2,0 мг/л). Проведена сравнительная чувствительность тест-организмов в острых экспериментах (72 час) по величине полулетальной концентрации (LC50). Установлено, что зеленая водоросль S. quadricauda более чувствительна к нанокомпозиту Ag/AgCl (LC50 = 0,02 мг/л), чем морская диатомея P. tricornutum (LC50 = 0,3 мг/л). Наибольший альгицидный эффект на рост культуры S. quadricauda оказал нанокомпозит в концентрациях 1 и 0,5 мг/л, при которых культура не росла на протяжении всего эксперимента. А при концентрациях 0,1 и 0,05 мг/л наблюдался альгостатический эффект в течение 10 и 1 сут, соответственно, после чего культура возобновляла рост. В культуре P. tricornutum при концентрациях 1,0 и 2,0 мг/л происходило длительное ингибирование роста, однако после 25 сут при 1,0 мг/л численность клеток начинала увеличиваться. В присутствии 0,5 мг/л культура возобновляла рост после 4-сут лаг-фазы и догоняла по численности контроль. В концентрации 0,25 мг/л рост P. tricornutum был или на уровне контроля или даже превышал его. Различие в ответной реакции двух видов водорослей можно объяснить как индивидуальной особенностью вида, так и более сложным составом морской питательной среды, снижающей токсичность нанокомпозита. По данным аналитической электронной микроскопии установлено, что серебро из нанокомпозита Ag/AgCl уже через сутки попадает внутрь клеток водорослей S. quadricauda и P. tricornutum, беспрепятственно проходя как через клеточную стенку, так и мембрану клеток.
Ключевые слова
Об авторах
А. Г. Тригуб
ФГБНУ Всероссийский научноисследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии
Россия
Россия
В. И. Ипатова
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Россия
Россия
Список литературы
1. Kim J.S., Kuk E., Yu K.N., Kim J.H., Park S.J., Lee H.J. et al. Antimicrobial effects of silver nanoparticles. Nanomedicine. 2007; 3 (1):95–1
2. Silver S. Bacterial silver resistance: molecular biology and uses and misuses of silver compounds. FEMS Microbiol. Rev. 2003; 27 (2–3):341–
3. Wise J.P.Sr., Goodale B.C., Wise S.S., Craig G.A., Pongan A.F., Walter R.B. et al.Silver nanospheres are cytotoxic and genotoxic to fish cells. Aquat. Toxicol. 2010; 97:34–41.
4. Ivask A., Elbadawy A., Kaweeteerawat C., Boren D., Fischer H., Ji Z. et al. Toxicity Mechanisms in Escherichia coli Vary for Silver Nanoparticles and Differ from Ionic Silver. ACS Nano. 2014; 8:374–86.
5. Тригуб А.Г., Соколова С.А. Сравнение чувствительности пресноводных и морских гидробионтов к коллоидному серебру и нанокомпозиту Ag/AgCl в острых экспериментах. В кн.: Материалы Второй научной школы молодых ученых и специалистов по рыбному хозяйству и экологии «Комплексные исследования водных биологических ресурсов и среды их обитания». М.: ВНИРО; 20
6. Маторин Д.Н., Тодоренко Д.А., Ленбаум В.В., Заядан Б.К. Влияние наночастиц серебра на фотосинтез зеленой водоросли Chlamydomonas reinhardtii. Вестник КазНУ. Cер. Биол. 2013; 59 (3/1):274-6.
7. Oukarroum A., Bras S., Perreault F., Popovic R. Inhibitory effects of silver nanoparticles in two green algae, Chlorella vulgaris and Dunaliella tertiolecta. Ecotox. Environ. Safe. 2012; 78:80–5.
8. Navarro E., Piccapietra F., Wagner B., Marconi F., Kaegi R., Odzak N. Toxicity of silver nanoparticles to Chlamydomonas reinhardtii. Environ. Sci. Technol. 2008; 42:8959–64.
9. Надточенко В.А., Радциг М.А., Хмель И.А. Антимикробное действие наночастиц металлов и полупроводников. Российские нанотехнологии. 2010; 5 (5–6):37–46.
10. Pal S., Tak Y.K., Song J.M. Does the antibacterial activity of silver nanoparticles depend on the shape of the nanoparticle? A study of the Gram-negative bacterium Escherichia coli. Appl. Environ. Microbiol. 2007; 73 (6):1712–20.
11. Miao A.J., Schwehr K.A., Xu C., Zhang S.J., Luo Z.P., Quigg A. et al. The algal toxicity of silver engineered nanoparticles and detoxification by exopolymeric substances. Environ. Pollut. 2009; 157 (11):3034−41.
12. Miao A.J., Luo Z.P., Chen C.S., Chin W.C., Santschi P.H., Quigg A. Intracellular uptake: A possible mechanism for silver engineered nanoparticle toxicity to a freshwater alga Ochromonas danica. Plos One. 2010; 5 (12). e151
13. Зарубина А.П., Деев Л.И., Пархоменко И.М., Паршина Е.Ю. Оценка токсичности ионов и наночастиц серебра методом биотестирования на модельном бактериальном объекте со светящимся фенотипом. Российские нанотехнологии. 2015; 10 (5–6):115-21.
14. Piccapietra F., Allué C.G., Sigg L., Behra R. Intracellular silver accumulation in Chlamydomonas reinhardtii upon exposure to carbonate coated silver nanoparticles and silver nitrate. Environmental science & technology. 2012; (13):7390-7.
15. Ipatova V.I., Spirkina N.E., Dmitrieva A G. Resistance of microalgae to colloidal silver nanoparticles. Russian Journal of Plant Physiology. 2015; 62 (2):253-61.
16. Richards R.M.E., Odelola H.A., Anderson B. Effect of silver on whole cells and spheroplasts of a silver resistant Pseudomonas aeruginosa. Microbios. 1984; 39 (157–158): 151–7.
17. Dibrov P., Dzioba J., Gosink K.K., Hase C.C. Chemiosmotic mechanism of antimicrobial activity of Ag(+) in Vibrio cholera. Antimicrob Agents Chemother. 2002; 46 (8):2668–70.
18. Holt K.B., Bard A.J. Interaction of silver (I) ions with the respiratory chain of Escherichia coli: an electrochemical and scanning electrochemical microscopy study of the antimicrobial mechanism of micromolar Ag+. Biochemistry. 2005; 44 (39):13214–23.
19. Park H.J., Kim J.Y., Kim J., Lee J.H., Hahn J.S., Gu M.B. et al. Silverionmediated reactive oxygen species generation affecting bactericidal activity. Water Res. 2009; 43 (4):1027–32.
20. Xiong D., Fang T., Yu I., Zhu W. Effects of nano-scale TiO2, ZnO and their bulk counterparts on zebrafish: acute toxicity, oxidative stress and oxidativedamage. Sci. Total Environ. 2011; 409 (8):1444–52.
21. Klaine S.J., Alvarez P.J., Batley G.E., Fernandes T.F., Handy R.D., Lyon D.Y. et al. Nanomaterials in the environment: behavior, fate, bioavailability, and effects. Environmental Toxicology and Chemistry. 2008; 27 (9):1825-51.
22. Hu X., Cook S., Wang P., Hwang H.M. In vitro evaluation of cytotoxicity of engineered metal oxide nanoparticles. Science of the Total Environment. 2009; 407 (8):3070-72.
23. Szivák I., Behra R., Sigg L. Metalinduced reactive oxygen species production in Chlamydomonas reinhardtii (Chlorophyceae). Journal of Phycology. 2009; 45 (2):427-35.
24. Lima R., Seabra A. B., Durán N. Silver nanoparticles: a brief review of cytotoxicity and genotoxicity of chemically and biogenically synthesized nanoparticles. Journal of Applied Toxicology. 2012; 32 (11):867-79.
25. Тригуб А.Г. Влияние коллоидного наносеребра на пресноводные и морские планктонные организмы. В кн.: Петрова М.Г., ред. Теоретические и прикладные аспекты современной науки. Белгород: ИП Петрова М.Г.; 2015:123.
26. Xiong D., Fang T., Yu I., Zhu W. Effects of nano-scale TiO2, ZnO and their bulk counterparts on zebrafish: acute toxicity, oxidative stress and oxidativedamage. Sci. Total Environ. 2011; 409 (8):1444–52.
27. Соколова С.А., ред. Методические указания по разработке нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения. М.: ВНИРО; 2011.
28. Schrand A.M., Schlager J.J., Dai L., Hussai S.M. Preparation of cells for assessing ultrastructural localization of nanoparticles with transmission electron microscopy/ Nature protocols. 2010; 5 (4):744-
29. Тригуб А.Г., Ипатова В.И. Особенности действия коллоидного наносеребра на организмы фито- и зоопланктона. Экологические системы и приборы. 2017; 4:38-49.
Рецензия
Для цитирования:
Тригуб А.Г., Ипатова В.И. ВЛИЯНИЕ НАНОКОМПОЗИТА Ag/AgCl НА КУЛЬТУРЫ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ SCENEDESMUS QUADRICAUDA И PHAEODACTYLUM TRICORNUTUM. Токсикологический вестник. 2018;(2):44-50. https://doi.org/10.36946/0869-7922-2018-2-44-50
For citation:
Trigub A.G., Ipatova V.I. INFLUENCE OF NANOCOMPOSITE Ag/AgCl ON THE CULTURE OF MICROALGAE SCENEDESMUS QUADRICAUDA AND PHAEODACTYLUM TRICORNUTUM. Toxicological Review. 2018;(2):44-50. (In Russ.) https://doi.org/10.36946/0869-7922-2018-2-44-50
Просмотров: 498
Послать статью по эл. почте 