Научное прогнозирование токсичности и оценка потенциальной опасности наночастиц оксида магния для здоровья человека


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель работы - оценить потенциальную опасность биологического действия наночастиц оксида магния для здоровья человека. Методы. Выполнено прогнозно-аналитическое моделирование 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 магния. Размер и форма частиц наноматериала установлены по результатам собственных исследований методом динамического лазерного светорассеяния и методом сканирующей электронной микроскопии, удельную площадь поверхности определяли методом Брунауэра, Эммета и Тейлора. Результаты. Исследуемый материал оксида магния имеет размер частиц преимущественно 5-100 нм, удельную площадь поверхности 64,5 м2/г. Наночастицы нерастворимы в воде, могут обладать как гидрофобными, так и гидрофильными свойствами, имеют положительный заряд. Способны генерировать активные формы кислорода, повреждать ДНК, взаимодействовать с белковыми структурами, разрушая клеточную мембрану, вызывать митохондриальную дисфункцию, морфологические изменения и гибель клеток. Оказывают влияние на проте-омный и метаболомный профили, повышая содержание пищеварительных энзимов, карбогидратов, аминокислот и жирных кислот. Исследуемый материал обладает отдалёнными эффектами действия: аллергенностью, мутагенностью и эмбриотоксичностью. Выводы. По результатам прогнозного моделирования установлено, что наночастицы оксида магния обладают высокой степенью потенциальной опасности для здоровья человека (коэффициент D = 1,872, что укладывается в диапазон 1,780-2,449, соответствующий высокой степени). Полученные результаты свидетельствуют о необходимости проведения углублённых токсикологических исследований и составления токсиколого-гигиенической характеристики наночастиц оксида магния при различных путях поступления для разработки эффективных мер профилактики негативного воздействия для лиц, контактирующих с ним в ходе производства и потребляющих готовую продукцию.

Об авторах

Н В Зайцева

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

г. Пермь

М А Землянова

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

Email: zem@fcrisk.ru
доктор медицинских наук, зав. отделом биохимических и цитогенетических методов диагностики; профессор кафедры экологии человека и безопасности жизнедеятельности 614045, г. Пермь, ул. Монастырская, д. 82

М С Степанков

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

г. Пермь

А М Игнатова

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

г. Пермь

Список литературы

  1. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир, 1984. 306 с. Gregg S., Sing K. Adsorbtsiya, udel’naya, poristost’ [Adsorbtion, surface area and porosity]. Мoscow, Mir Publ., 1984, 306 p.
  2. Дзета-потенциал. Двойной электрический слой // Photocor [сайт]. URL: http://www.photocor.ru/theory/zeta-potential (дата обращения: 17.09.2018).
  3. Batt C. A., Tortorello M. L. Encyclopedia of Food Microbiology. Second Edition V. 1. Academic Press Elsevier, 2014, 3248 p.
  4. Bhatti A. S., Dollimore D., Dyer A. Hydration of Magnesium Oxides in the Presence of Water Vapour. J. Chem. Tech. Biotechnol. 1984, 34A, pp. 287-293
  5. Cushem M., Kerry J., Morris M. et al. Nanotechnologies in the food industry - Recent developments, risks and regulation. Trends in Food Science & Technology. 2012, 24 (1), pp. 30-46.
  6. Ge S., Wang G., Shen Y., et al. Cytotoxic effects of MgO nanoparticles on human umbilical vein endothelial cells in vitro. IET Nanobiotechnol. 2011, 5 (2), pp. 36-40
  7. Gelli K., Mahendar P., Rama N. R. A. Assessment of pulmonary toxicity of MgO nanoparticles in rats. Environ Toxicol. 2015, 30 (3), pp. 308-314.
  8. Ghobadian M., Nabiuni M., Parivar K. et al. Toxic effect of magnesium oxide nanoparticles on early developmental and larval stages of zebrafish. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2015, 122, pp. 260-267.
  9. Global Market for Magnesium Oxide Nanoparticles to Surpass $42 million by 2020. Ceramic Industry [site]. [2016]. Available at: https://www.ceramicindustry.com/articles/95323-global-market-for-magnesium-oxide-nanoparticles-to-surpass-42-million-by-2020 (accessed: 17.09.2018)
  10. Global Market for Metal Oxide Nanoparticles. 2015 Market Reports Online [site]. [2016]. Available at: http://www.marketreportsonline.com/401808-toc.html (accessed: 01.06.2015).
  11. Hayat S., Muzammil S., Rasool M. H. et al. In vitro antibiofilm and antiadhesion effects of magnesium oxide nanoparticles against antibiotic resistant bacteria. Microbiol. Immunol. 2018, 62 (4), pp. 211-220.
  12. Huang L., Li D.-Q., Evans D. G. et al. Preparation of highly dispersed MgO and its bactericidal properties. The European Physical Journal D. 2005, 34, pp. 321-323.
  13. Jeevanandam J., Chan Y. S., Danquah M. K. Biosynthesis and characterization of MgO nanoparticles from plant extracts via induced molecular nucleation. New Journal of Chemistry. 2017, 41 (7), pp. 2800-2814.
  14. Kumaran R. S., Choi Y.-K., Singh V et al. In Vitro Cytotoxic Evaluation of MgO Nanoparticles and Their Effect on the Expression of ROS Genes. International Journal of Molecular Sciences. 2015, 16, pp. 7551-7564.
  15. Magnesium Oxide (MgO) nanoparticles - Properties, Applications. Azonano [site]. [2013]. Available at: https://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=3353 (accessed: 17.09.2018).
  16. Magnesium oxide nanopowder, №50 nm particle size (BET) material safety data sheet (MSDS). Sigma-Aldrich. 2012, 6 p.
  17. Mahmoud A., Ezgi Ö., Merve A. et al. In Vitro Toxicological Assessment of Magnesium Oxide Nanoparticle Exposure in Several Mammalian Cell Types. International Journal of Toxicology. 2016, 35 (4), pp. 429-437.
  18. Mangalampalli B., Dumala N., Venkata R. P. et al. Genotoxicity, biochemical, and biodistribution studies of magnesium oxide nano and microparticles in albino wistar rats after 28-day repeated oral exposure. Environmental Toxicology. 2017, 33 (7), pp. 1-15.
  19. Mangalampalli B., Dumala N., Grover P. Acute oral toxicity study of magnesium oxide nanoparticles and microparticles in female albino Wistar rats. Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2017, 90, pp. 170-184.
  20. Pradhan N., Singh S., Ojha N. et al. Facest of Nanotechnology as Seen in Food Processing, Packaging, and Preservation Industry. Biomed Res Int. 2015, 17 p.
  21. Shaikh S. M., Shyama S. K., Desai P. V. Absorbtion, LD50 and Effects of CoO, MgO and PbO Nanoparticles on Mice “Mus musculus”. IOSR Journal of Environmental Scince, Toxicology and Food Technology. 2015, 9 (2), pp. 32-38.
  22. Srinivasan V., Bhavan P. S., Rajkumar G. Dietary Supplementation of Magnesium Oxide (MgO) Nanoparticles for Better Survival and Growth of the Freshwater Prawn Macrobrachium rosenbergii Post-larvae. Biological Trace Metal Research. 2017, 177 (1), pp. 196-208.
  23. Sun J., Wang S., Zhao D., et al. Cytotoxicity, permeability, and inflammation of metal oxide nanoparticles in human cardiac microvascular endothelial cells. Cells Biol Toxicol. 201 1, 27 (5), pp. 333-342
  24. The World’s Manufacturer of Engineered & Advanced Materials. American Elements [site]. [2016]. Available at: https://www.americanelements.com/cobalt-ii-iii-oxide-1308-06-1 (accessed: 01.06.2016).
  25. Vatsha B., Tetyana P., Shumbula P. M. et al. Effects of Precipitation Temperature on Nanoparticle Surface Area and Antibacterial Behaviour of Mg(OH)2 and MgO Nanoparticles. Journal of Biomaterials and Nanotechnology. 2013, 4, pp. 365-373.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Экология человека, 2019


 


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).