доктор медицинских наук, зав. отделом биохимических и цитогенетических методов диагностики; проф. кафедры экологии человека и безопасности жизнедеятельности
Aim: scientific forecasting toxicity and evaluation potential hazard of the biological action of aluminum oxide nanoparticles for human health. Methods: forecasting toxicity and assessment of potential hazards was carried out according to the results of forecasting-analytical modeling complexes of indicators characterizing physico-chemical, molecular biological, biochemical, cytological and ecological properties with calculation coefficients of hazard (D) and incompleteness of data evaluation (U) of nanoscale aluminum. Own research on the establishment of size and shape of nanomaterial were performed using dynamic laser light scattering and scanning electron microscopy, specific surface area were determined by the method of Brunauer, Emmet and Taylor. Results: aluminum oxide nanoparticles have a size of 30-40 nm, specific surface area 113 m2/g insoluble in water, superhydrophobic, have an effective positive charge. They are have the ability to generate reactive oxygen, damage DNA, disrupt protein expression, depolarize cell membrane, cause morphological changes and cell death, disturb the mitochondrial metabolism, impact on proteomic and metabolic profiles, inducing pro-inflammatory cytokine interleikin-1, ß, tumor necrosis factor and cluster of differentiation 86, 80 and 40. Besides, the material under investigation has such long-term effects of aaction: carcinogenicity and immunotoxicity. Conclusions: based on the results of forecasting modeling, established: aluminum oxide nanoparticles have a high degree of potential hazard for human health (coefficient D = 2,202 that is included in the range 1,780-2,449 and correspond to a high degree of potential hazard). The results indicate necessity for toxicological studies and preparation toxicological-hygienic characteristics of aluminum oxide nanoparticles at various routes of intake for development of effective preventive measures of negative impact on workers and consumers in contact with nanoproducts.
Цель работы - прогнозирование токсичности и оценка потенциальной опасности биологического действия наночастиц оксида алюминия для здоровья человека. Методы. Прогнозирование токсичности и оценка потенциальной опасности наночастиц выполнена на основании прогнозно-аналитического моделирования 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 алюминия. Собственные исследования по установлению размера и формы наноматериала выполнены методом динамического лазерного светорассеяния и методом сканирующей электронной микроскопии, удельная площадь поверхности определена методом Брунауэра, Эммета и Тейлора. Результаты. Анализируемые наночастицы оксида алюминия имеют размер преимущественно 30-40 нм, удельную площадь поверхности 113 м2/г, нерастворимы в воде, супергидрофобны, обладают эффективным положительным зарядом. Способны генерировать активные формы кислорода, повреждать ДНК, нарушать экспрессию белков, деполяризовывать клеточную мембрану, вызывать морфологические изменения и гибель клеток, нарушать митохондриальный метаболизм, влиять на протеомный и метаболомный профили, индуцируя провоспалительный цитокин интерлейкин-1, бета, фактор некроза опухоли-а и кластеры дифференциации 86, 80 и 40. Исследуемый материал обладает отдалёнными эффектами действия: канцерогенностью и иммунотоксичностью. Выводы. Наночастицы оксида алюминия обладают высокой степенью потенциальной опасности для здоровья человека (коэффициент D = 2,202, что укладывается в диапазон 1,780-2,449, соответствующий высокой степени). Это свидетельствует о необходимости проведения токсикологических исследований и составления токсиколого-гигиенической характеристики наночастиц оксида алюминия при различных путях поступления для разработки эффективных мер профилактики негативного воздействия для лиц, контактирующих с ним в ходе производства и с готовой продукцией.