Нанотоксикологія: поняття, мета і завдання. Токсичність наноматеріалів

Виявилося, що їхня властивість проникати через біобар'єри залежить від розміру та форми трубок. Однак ця проблема повною мірою не висвітлена у літературі.

Актуальним є вивчення механізмів розподілу наночастинок по організму та механізмів проникнення до клітини.

Як і для будь-якої речовини, для наночастинок основним механізмом "доставки" до органів є гематогенний шлях. Однак вже встановлено, що принаймні деякі наночастинки здатні переміщатися аксональним транспортом та лімфатичними шляхами. Так, у дослідах на щурах показано, що при інгаляції мічених мітками фулеренів та карбонових наночастинок з середнім діаметром близько 35 нм останні накопичувалися у нюховій цибулині мозку щурів, що вказувало саме на нейрональний транспорт як шлях їх потрапляння до ЦНС.

У цьому аспекті значний інтерес викликає здатність наночастинок зв'язуватися з білками під час свого перебування в організмі. Було показано, що у білках, які абсорбуються на наночастинках, відбуваються конфірмаційні зміни. Невідомо, як впливає на властивості наночастинок зв'язування з білками плазми крові. Чи мають наночастинки антигенні властивості, також до кінця не з'ясовано. Водночас більш детальних відомостей щодо фармакокінетичних властивостей інших наночастинок знайти не вдалося. Вже з цих небагатьох даних видно визначальні особливості наноматеріалів, що вимагає поглибленого вивчення їх.

Особливої уваги у фармакокінетичних дослідженнях нанотоксичності має посісти метаболізм наночастинок у живому організмі. Відомостей у літературі щодо перетворення наночастинок in vivo набагато менше, ніж про інші фармакокінетичні характеристики. Невідомо, наскільки безпечними чи, навпаки, небезпечними є для людини продукти їх біодеградації. У літературних джерелах є повідомлення про те, що полімерні наночастинки та суперпарамагнетичні наноструктури оксиду заліза здатні розпадатися в організмі. Дослідження деяких авторів доводять, що ядро квантових міток, яке складалося із сульфідів кадмію та цинку, залишається інтактним протягом місяця в організмі лабораторних щурів. Даних про можливість метаболізму інших наночастинок знайти не вдалося. Якщо наночастинки здатні розпадатися в організмі чи в оточуючому середовищі, важливо визначити можливі токсикологічні особливості продуктів цього розпаду. Так, було показано, що квантові мітки, в яких відбувся фотоліз, є більш токсичними для культури клітин порівняно з інтактними наноструктурами.

Серед першочергових завдань токсикодинаміки наноматеріалів стоїть питання вивчення загальних закономірностей взаємодії наночастинок з живими організмами. Зовсім недослідженими є типові патологічні процеси, що можуть викликатися наночастинками у живому організмі. Із сучасних джерел відомо, що одним з основних механізмів ушкодження (якщо не головним), спричиненого наноструктурами, є оксидативний стрес, що призводить до активації різних факторів транскрипції, які, у свою чергу, підвищують синтез прозапальних речовин. Так, активація міто-генактивуючої протеїнкінази та ядерного фактора КВ наночастинками, які утворюються при згорянні, підвищують транскрипцію прозапальних речовин та фактора некрозу пухлин-α[15].

A. Gatti et all[16] вивчали наявність наночастинок у крові, спермі та фолікулярній рідині у солдатів війни в Перській затоці із незвичайною патологією, що не укладається в синдромологію відомих захворювань. Автори виявили наночастинки вуглецю, вольфраму, свинцю, кобальту та ін. у біосередовищах солдат і вважають, що їхні захворювання є "нанопатологією", обумовленої впливом наночастинок, які можливо утворювалися при вибухах бомб із незбагаченим ураном, а також при вибухах вольфрамової зброї або при горінні нафтових свердловин.

Цікаві статті з розділу

Атомна енергетика та її вплив на довкілля
На всіх стадіях свого розвитку людина була тісно пов'язана з навколишнім світом. Але з тих пір як з'явилося високоіндустріальне суспільство, небезпечне втручання людини в природу різко підси ...

Основні напрямки розвитку неоекології
Екологія як окремий розділ біологічної науки склалася наприкінці XIX ст. і розвивається швидкими темпами. Особливо значний інтерес до екології людське суспільство почало виявляти в середині ...

Вплив природних та соціально-економічних умов на екологічний стан рослинної продукції Борівського району Харківської області
В сучасних економічних умовах Борівський район Харківської області тяжіє до аграрно-промислової господарської спеціалізації. Це, з одного боку, зумовлено історичними традиціями, які ґрунтуються на вис ...