20–21 октября 2021 года в г. Екатеринбурге состоялась II Всероссийская научно-практическая очно-заочная конференция с международным участием «Актуальные гигиенические аспекты  нанотоксикологии: теоретические основы, идентификация опасности для здоровья и пути её снижения» в соответствии с приказом Федеральной службы о надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека.

Введение. Уникальные физико-химические свойства углеродных нанотрубок позволяют использовать их во многих сферах. Ежегодно наблюдается рост глобального рынка наноматериалов. Важным шагом при выведении продукции на внутренний и мировые рынки является определение безопасных уровней воздействия УНТ. Предварительным этапом перед утверждением государственного гигиенического норматива может служить установление корпоративного норматива. 

Материал и методы. Материалом для анализа послужили источники сведений об имеющихся нормативах содержания УНТ в воздухе рабочей зоны с использованием информации регуляторных агентств, научно-исследовательских центров, производителей УНТ, библиографических и реферативных баз данных Web of Science, Scopus, PubMed, РИНЦ.

Результаты. Разработана схема обоснования безопасных уровней воздействия УНТ (корпоративного норматива), состоящая из нескольких этапов: характеризация УНТ в воздухе на рабочих местах, подбор экспериментальных доз УНТ, подготовка дисперсий УНТ, проведение токсиколого-гигиенических экспериментов. Обоснование корпоративного норматива проводится в экспериментах in vitro и in vivo. Планирование экспериментов должно осуществляться с учётом органа-мишени при воздействии УНТ — дыхательная система. Рекомендуемый диапазон доз/концентраций для экспериментов должен включать в себя дозы/концентрации, полученные на основании расчётных и литературных данных. Необходимым этапом является получение гомогенных дисперсий, в которых УНТ становятся биодоступными для биологических систем. В ходе экспериментов in vitro и in vivo определяется уровень воздействия, при котором не наблюдается вредный эффект и/или наименьший уровень воздействия; при котором наблюдается вредный эффект на клеточные культуры/дыхательные пути животных. После этапа обоснования корпоративного норматива на предприятии в течение нескольких лет должны проводиться мероприятия по корректировке корпоративного норматива на основе данных клинико-гигиенических исследований, в ходе которых проводится мониторинг условий труда и состояния здоровья работников и расширенных токсиколого-гигиенических исследований.

Заключение. Наличие корпоративного норматива позволит предприятию-производителю УНТ провести мероприятия по разработке и реализации программы производственного контроля с внедрением мониторинга за состоянием воздуха рабочей зоны. Разработка корпоративного норматива может рассматриваться как подготовительный этап перед установкой государственного норматива.

Введение. Вопрос генотоксического действия наноматериалов на клетки вызывает основное беспокойство при исследовании новых наноматериалов, имея в виду их безопасность. Каждый мутаген считается потенциально канцерогенным, поэтому оценка генотоксичности необходима. Однако чёткая стратегия оценки генотоксического действия наноматериалов до сих пор не разработана. 

Материал и методы. Материалом для анализа послужили источники литературы из библиографических баз PubMed, Scopus, РИНЦ. 

Результаты. Физико-химическую характеризацию наноматериалов проводят с помощью микроскопических методов высокого разрешения, методов светорассеяния. Перед проведением тестирования на генотоксичность необходимо знать цитотоксичность тестируемых НМ, чтобы выбрать соответствующий диапазон концентраций. Наиболее важные и значимые тесты основаны на определении жизнеспособности клеток. Популярным является МТТ-тест — колориметрический тест, оценивающий метаболическую активность клеток. Кроме него жизнеспособность можно определять с помощью микроскопии, проточной цитометрии, определения лактатдегидрогеназы. Только после предварительных этапов можно приступать к оценке генотоксичности. Набор тестов должен охватывать повреждения ДНК, генные мутации, хромосомные повреждения как чувствительные точки генотоксичности. Тест на мутацию генов млекопитающих in vitro обычно проводится с использованием клеток лимфомы мышей и выявляет широкий спектр генетических повреждений, включая делецию генов. Наиболее распространённым тестом для выявления хромосомных повреждений является анализ микроядер in vitro. Разрывы цепей ДНК чаще всего оцениваются с помощью теста ДНК-комет.

Заключение. Обязательными этапами изучения генотоксичности наноматериалов должны быть предварительные исследования, включающие физико-химическую характеризацию и оценку цитотоксичности, а также изучение не только конечных точек генотоксичности, но и потенциально возможных механизмов.

Введение. Загрязнение атмосферного воздуха взвешенными частицами представляет серьёзную мировую проблему. В РФ регулярные натурные измерения проводятся только в ряде городов, и данные, как правило, не систематизируются.

Цель исследования – провести углублённый анализ накопленного многолетнего массива данных по мониторингу содержания мелкодисперсных взвешенных веществ в атмосферном воздухе г. Казани. 

Материал и методы. Проведён углублённый ретроспективный анализ загрязнения мелкодисперсными фракциями взвешенных веществ атмосферного воздуха г. Казани в период с 2016 по 2020 г. Для изучения влияния на уровни загрязнения РМ₁₀ и РМ_2,5 отдельных факторов (год, время замера в течение дня, присутствие других загрязнителей, климатические условия) применён регрессионный анализ на основе метода смешанных моделей. Для характеристики элементного состава фракции РМ_2,5 был проведён самостоятельный отбор проб атмосферного воздуха на фильтры из поливинилхлорида с помощью импактора 100 NR (TSI, США). Расчёты на основе ступенчатой функции и модель MPPD были применены для моделирования количества частиц и массы осаждаемой фракции аэрозоля мелкодисперсных взвешенных веществ в отдельных участках дыхательных путей человека. 

Результаты. Концентрации РМ₁₀ оставались стабильными на протяжении 5-летнего периода, тогда как концентрации РМ_2,5 снизились. При этом наблюдался рост максимальных годовых концентраций обеих фракций. Концентрации PM10 и РМ_2,5 значимо зависели от климатических параметров. Присутствие в атмосферном воздухе оксидов азота и органического углерода было связано со значительно более высокими концентрациями PM₁₀ и РМ_2,5. Элементный состав мелкодисперсной фракции PM_2,5 был представлен в основном углеродом (от 86,16 до 93,45%). Математическое моделирование показало, что PM₁₀ в основном оседают в верхних дыхательных путях, и их присутствие в трахеобронхиальной и альвеолярной зонах незначительно. Частицы PM_2,5 достигают нижних дыхательных путей и альвеолярной зоны. 

Заключение. Статистически достоверная тенденция к росту в динамике лет максимальных годовых значений для обеих фракций взвешенных частиц может повышать риски здоровью. Присутствие вторичных загрязнителей (оксиды азота, органический углерод) является фактором формирования вторичных мелкодисперсных аэрозолей в атмосферном воздухе. Математическое моделирование депонирования взвешенных частиц в различных отделах респираторного тракта показало, что при оценке рисков здоровью населения необходимо не только использовать концентрации отдельных фракций в атмосферном воздухе, но и учитывать степень депонирования отдельных фракций в различных отделах респираторного тракта с учётом предполагаемого патогенеза и приоритетных клеток-мишеней, характерных для отдельных заболеваний.

Введение. С начала XXI века наночастицы серебра широко используются в различных отраслях индустрии, медицине и фармацевтике благодаря своим выраженным антибактериальным, противовирусным и фунгицидным свойствам. В связи с такой высокой востребованностью использования наночастиц серебра очень важно понимать сопутствующие потенциальные риски от их применения. 

Материал и методы. В работе изучали влияние длительного перорального введения коммерчески производимой биологически-активной добавки на основе наночастиц серебра размером 34 нм и стабилизированных поливинилпирролидоном в количестве 50 мкг/сутки/животное на когнитивные функции мышей линии C57Bl/6, а также их накопление в головном мозге методом инструментального нейтронно-активационного анализа. Используемая биологически-активная добавка рекомендуется людям для лечения желудочно-кишечных инфекций.

Результаты. Обнаружено, что наночастицы серебра при сроке введения 180 сут ухудшают долговременную контекстуальную память, а также с течением времени содержание серебра в головном мозге повышается.

Заключение. Нарушение когнитивных функций предположительно связано с накоплением серебра в головном мозге мышей. Это создаёт риск длительного перорального использования наночастиц серебра.

Введение. Профессиональный контакт с селеном, медью и их соединениями, включая наноразмерные формы, встречается в металлургии при переработке медных шламов, обжиге медного колчедана, производстве марганца, селена и теллура. Широкая распространённость наночастиц (НЧ) оксидов селена и меди (SeO и CuO) делает необходимой сравнительную экспериментальную оценку их токсичности.

Материал и методы. Суспензии наночастиц оксидов меди или селена, или деионизированная вода (контроль) вводились крысам-самкам однократно интратрахеально. Через 24 ч после введения получали жидкость бронхоальвеолярного лаважа (БАЛЖ). Оценивали клеточный состав и биохимические показатели надосадочной жидкости БАЛ. 

Результаты. Исходя из изменений клеточного состава БАЛЖ можно заключить, что SeO-НЧ и CuO-НЧ обладают цитотоксическим действием. CuO-НЧ вызывают более выраженные цитотоксические изменения биохимических характеристик БАЛЖ. Под влиянием SeO-НЧ активируется фагоцитарная способность альвеолярных макрофагов.

Заключение. Изученные SeO-НЧ и CuO-НЧ обладают цитотоксическим действием. SeO-НЧ, в отличие от CuO-НЧ, приводят не только к менее выраженным изменениям биохимических характеристик БАЛЖ, но и оказывают положительное влияние на лёгочный фагоцитоз, что можно предположительно связать с ролью селена как биомикроэлемента.

Введение. Активное использование в различных сферах хозяйственной деятельности и крупнотоннажный характер производства обусловливают актуальность изучения эффектов наночастиц оксида меди (II) (НЧ CuO) на организм при пероральном пути поступления. 

Материал и методы. Размер частиц определяли методами растровой электронной микроскопии и динамического лазерного светорассеяния; удельную площадь поверхности — Брунауэра, Эммета и Теллера; общий объём пор — Баррета, Джойнера и Халенды. На крысах линии Wistar в соответствии с ГОСТ 32644-2014 изучена острая пероральная токсичноть НЧ CuO, многократную пероральную токсичность исследовали методом Лима. После многократной экспозиции определяли биохимические и гематологические показатели крови, концентрацию меди в органах, патоморфологические изменения тканей органов.

Результаты. Размер НЧ CuO в составе нативного порошка составил 45,86 нм, в водной суспензии – 307,40 нм, удельная площадь поверхности равна 17,70 м²/г, суммарный объём пор — 0,056 см³/г. По результатам однократной пероральной экспозиции значение LD₅₀ составило > 2000 мг/кг массы тела, что соответствует 3-му (ГОСТ 12.1.007-76) и 4-му (ГОСТ 32644-2014) классам опасности. При многократной пероральной экспозиции отмечено увеличение уровней активности АЛТ, АСТ, ЩФ, ЛДГ, амилазы, АОА и МДА; увеличено относительное число сегментоядерных нейтрофилов, количество лейкоцитов, снижено относительное число лимфоцитов. Концентрация меди при действии НЧ увеличивается в лёгких, печени, желудке, кишечнике, почках, головном мозге и крови. Установлены патоморфологические изменения в тканях печени, почек, желудка, тонкого и толстого кишечника, лёгких. 

Заключение. Полученные результаты доказывают наличие токсических свойств НЧ CuO и могут быть использованы в разработке профилактических мер для работников и потребителей, контактирующих с продукцией, содержащей в себе НЧ CuO.

Введение. Физико-химические свойства и воздействие на живые организмы наночастиц и компонентов, входящих в состав наночастиц, могут радикально отличаться, однако сравнительному исследованию токсичности наночастиц и составляющих наночастицы компонентов уделяется недостаточно внимания. 

Материал и методы. Определяли биохимические и гематологические параметры в крови 50 крыс-самцов Wistar при однократном, семикратном и тридцатикратном внутримышечном введении водного раствора железо-молибденовых нанокластерных полиоксометаллатов (ПОМ) и смеси, составляющих ПОМ компонентов, дозой 1,5 мг/кг. Раствор смеси компонентов ПОМ получали деструкцией ПОМ при увеличении pH с последующей нейтрализацией, поскольку ПОМ неустойчивы в щелочной среде.

Результаты. Введение ПОМ не вызывало отклонения от нормы активности АСТ, АЛТ, щелочной фосфатазы общей и ее костного изофермента, α-амилазы, содержания белка, мочевины и креатинина, что свидетельствует об отсутствии цитолитического синдрома, в том числе в печени и миокарде, отсутствии повреждения ацинарной части поджелудочной железы, изменений в костной ткани, сохранности белоксинтетической функции печени и фильтрующей способности почек. Введение раствора компонентов ПОМ (молибден, железо) после 7 инъекций сопровождалось увеличением активности АСТ, щелочной фосфатазы, коэффициента АСТ/АЛТ и увеличением последних двух параметров после 30 инъекций. Действие ПОМ характеризуется увеличением содержания гемоглобина и эритроцитов в крови и менее выраженной лейкопенией, в отличие от составляющих ПОМ компонентов. 

Заключение. Менее выраженное отклонение от нормы биохимических показателей и меньшая степень лейкопении позволяют оценить действие наночастиц ПОМ как менее токсичное по сравнению с действием компонентов ПОМ, не организованных в наночастицы.

Введение. Медь играет важную роль в метаболизме мозга, однако частицы меди нанометрового диапазона могут проявлять нейротоксические свойства и вызывать нарушения работы клеток мозга. 

Материал и методы. В течение 6 нед 3 раза в неделю внутрибрюшинно животным вводили суспензию НЧ оксида меди. Определение экспрессии генов GRIN1, GRIN2a и GRIN2b, кодирующих белки GluN1, GluN2a и GluN2b, соответственно проводилось методом ПЦР в реальном времени с зондами.

Результаты. Определено статистически достоверное снижение уровня экспрессии генов, кодирующих белки рецептора NMDA, при воздействии наночастиц CuO 0,5 мг/мл (ΔCt_(GRIN1) = 0,813; ΔCt_(GRIN2A) = 3,477; ΔCt_(GRIN2B) = 1,37) в сравнении с контрольной группой (ΔCt_(GRIN1) = 6,301; ΔCt_(GRIN2A) = 7,823; ΔCt_(GRIN2B) = 4,747). 

Заключение. Оценка уровня экспрессии генов рецептора NMDA может быть использована в качестве генетического маркера для определения токсического действия наночастиц оксида меди, однако необходимы дальнейшие исследования, включающие проведение поведенческих тестов, которые позволили бы подтвердить наличие клинических проявлений нейродегенеративных расстройств.

 Указатель статей, опубликованных в журнале «Токсикологический вестник» в 2021 году