Е.А. Гостева1, С.В. Агасиева2, К.Д. Белик3, П.Д. Зубарева4

1–4 Российский университет дружбы народов (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Неточности в определении острой токсичности различных наночастиц препятствуют анализу их опасности для живых организмов. Эти неточности проявляются в недостаточно широкой показательности значений среднелетальной концентрации (LD50) и полумаксимальной эффективности (ЕС50) частиц в отдельных случаях, а также в отсутствие нормативных документов, позволяющих определить класс опасности исследуемых веществ.

Цель работы – составление собственной классификации острой токсичности, учитывающей большую выборку статей, по трем выбранным веществам: наночастицам серебра, диоксида титана и углерода, а также оценка полученных значений в рамках актуальности их использования.

Результаты. Найдено необходимое количество результатов исследований, в которых были приведены значения среднелетальной концентрации (LD50) и полумаксимальной эффективности (ЕС50) для наночастиц серебра, диоксида титана и углерода. С использованием двух межгосударственных стандартов (ГОСТ 32424-2013 и ГОСТ 12.1.007-76), все полученные значения были распределены на четыре класса опасности. После анализа результатов работы было выяснено, что определение класса опасности по вышеописанным стандартам не позволяет сделать общий вывод по острой токсичности наночастиц серебра, диоксида титана и углерода по отдельности и вместе.

Практическая значимость. Данная работа может быть полезна не только в качестве общего развития научного направления острой токсичности наночастиц, но и как полезный источник уже обработанных значений средне-летальной концентрации и полумаксимальной эффективности. Эти данные были собраны в текущей работе, поэтому она может послужить удобной базой для других научных исследований.

Гостева Е.А., Агасиева С.В., Белик К.Д., Зубарева П.Д. Определение острой токсичности наночастиц серебра, диоксида титана и углерода с использованием межгосударственных стандартов // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2022.  T. 14. № 3. С. 39−46. DOI: https://doi.org/10.18127/j22250980-202203-05

1. Василькевич В.М., Михайлова Н.Н. О токсических свойствах гидрозоля наночастиц серебра, стабилизированных пектином // Химическая безопасность. 2019. Т. 3. № 2. С. 67–77.
2. Гмошинский И.В., Багрянцева О.В. Наноглины в пищевой продукции: польза и возможные риски // Анализ риска здоровью. 2020. № 1. С. 142–164.
3. Гмошинский И.В., Багрянцева О.В. Токсиколого-гигиеническая оценка наночастиц диоксида титана в составе пищевой добавки Е171 (обзор данных литературы и метаанализ) // Анализ риска здоровью. 2019. № 2. С. 145–163.
4. Минздрав России “Методические рекомендации по изучению общетоксического действия фармакологических средств” Протокол № 13, 25.12.1997.
5. Министерство химической промышленности “Вредные вещества (классификация и общие требования безопасности)” Постановление Государственного комитета СССР по стандартам № 579, 10.03.1976.
6. Росстандарт “Классификация опасности химической продукции по воздействию на окружающую среду” Протокол № 61-П, 5.11.2013.
7. Chen M., Zhou S. Toxicity of carbon nanomaterials to plants, animals and microbes: Recent progress from 2015-present // Chemosphere. 2018. V. 206. P. 255–264.
8. Chen Z., Han S. Review of health safety aspects of titanium dioxide nanoparticles in food application // NanoImpact. 2020. V. 18. DOI: https://doi.org/10.1016/j.impact.2020.100224
9. Du J., Tang J. A review on silver nanoparticles-induced ecotoxicity and the underlying toxicity mechanisms // Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2018. V. 98. P. 231–239.
10. Hotowy A., Grodzik M. Silver and Graphenic Carbon Nanostructures Differentially Influence the Morphology and Viability of Cardiac Progenitor Cells // Materials. 2020. V. 13. Iss. 9. P. 2159. DOI: https://doi.org/10.3390/ma13092159 11. Leonenko N.S., Leonenko O.B. Toxic effects of nanoparticles // Biotechnologia Acta. 2017. V. 10. № 3. P. 7–19.
11. Lu J., Zhu J. Graphene oxide in the marine environment: Toxicity to Artemia salina with and without the presence of Phe and Cd2+ // Chemosphere. 2018. V. 211. P. 390–396.
12. Martinez G., Merinero M. Environmental Impact of Nanoparticles” Application as an Emerging Technology: A Review // Materials. 2021. V. 14. Iss. 1. P. 166. DOI: https://doi.org/10.3390/ma14010166
13. Mohanta D., Patnaik S. Carbon nanotubes: Evaluation of toxicity at biointerfaces // Journal of Pharmaceutical Analysis. 2019. V. 9. Iss. 5. P. 293–300.
14. Nozdrenko D., Abramchuk O. Analysis of Biomechanical Parameters of Muscle Soleus Contraction and Blood Biochemical Parameters in Rat with Chronic Glyphosate Intoxication and Therapeutic Use of C60 Fullerene // IJMS. 2021. V. 22. Iss. 9. P. 4977. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms22094977
15. Sá-Pereira P., Diniz M. Protein profiling as early detection biomarkers for TiO2 nanoparticle toxicity in Daphnia magna // Ecotoxicology. 2018. V. 27. P. 430–439.
16. Schwirn K., Völker D. Hazard grouping of nanomaterials for daphnia and algae toxicity: lessons learned from scientific projects for regulatory applicability // Environmental Sciences Europe. 2019. V. 31. № 48. DOI: https://doi.org/10.1186/s12302-019-0226-9
17. Seol J., Park. M. Acute toxicity assessment for TiO2 photocatalyst (GST) made from wastewater using TiCl4 in rat // Environmental Analysis Health and Toxicology. 2021. V. 36. № 3. DOI: https://doi.org/10.5620/eaht.2021019
18. Sumi N., Chitra K.C. Impact of fullerene C60 on behavioral and hematological changes in the freshwater fish, Anabas testudineus (Bloch, 1792) // Applied Nanoscience. 2019. V. 9. P. 2147–2167.
19. Vasyukova I.A., Zakharova O.V. Toxic Effect of Metal-Based Nanomaterials on Representatives of Marine Ecosystems: A Review // Nanobiotechnology Reports. 2021. V. 16. P. 138–154.
20. Warheit D., Brown S. What is the impact of surface modifications and particle size on commercial titanium dioxide particle samples? // Toxicology Letters. 2019. V. 302. P. 42–59.
21. Wong C., Zhilenkov A. Toward Understanding the Antitumor Effects of Water-Soluble Fullerene Derivatives on Lung Cancer Cells: Apoptosis or Autophagy Pathways? // J. Med. Chem. 2019. V. 62. № 15. P. 7111–7125. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.9b00652