<<
>>

Современные методы оценки безопасности наноматериалов

В целях предотвращения неблагоприятного воздействия на организм человека наносодержащей продукции, постоянно увеличивающейся на

потребительском рынке Российской Федерации, особое внимание уделяется оценке её токсичности и опасности.

На практике при оценке опасности НМ используют шкалу приоритетов их степени опасности. Она устанавливается по результатам предварительной оценки степени опасности НМ в соответствии с МР 1.2.2522-09 и на основании данных скрининговых тестов на клеточных культурах (МР 1.2.2566-09; МУ 1.2.2635-10), бактериальных культурах, растениях и гидробионтах (МУ 1.2.2635-10, МУ 1.2.2634-10, МУ 1.2967-11;

МУ 1.2.2968-11).

Для объектов с низкой степенью опасности целесообразно проведение только отдельных, критически важных тестовых исследований, в дальнейшем используются те же критерии и подходы, что и для

«традиционных» аналогов, полученных без применения нанотехнологий.

Для НМ, характеризуемых средней степенью опасности, круг планируемых исследований должен быть существенно расширен с целью проведения оценки их воздействия на важнейшие функции организма лабораторных животных (МУ 1.2.2520-09; МУ 1.2.2965-11; МУ 1.2.2869-11;

МР 1.2.0048-11).

Для НМ с высокой степенью потенциальной опасности токсиколого- гигиеническая характеристика должна осуществляться в полном объёме с применением специальных видов исследований (эмбриотоксичность, тератогенность, мутагенность, канцерогенность и др., согласно МУ 1.2.2635- 10; МР 1.20052-11; МР 1.2.0053-11; МР 1.2.0054-11). Возможно проведение

экспериментов на протяжении всей жизни лабораторного животного (2-3 года) или на нескольких поколениях (МУ 1.2.2520-09.)

С 2009 года Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека было разработано 12 нормативно- методических документов по токсиколого-гигиенической и медико- биологической оценке безопасности НМ: МУ 1.2.2520-09; МР 1.2.2566-09; МУ 1.2.2634-10; МУ 1.2.2635-10; МУ 1.2.2867-11; МУ 1.2.2968-11;

МУ 1.2.2969-11; МУ 1.2.2965-11; МР 1.2.0048-11; МР 1.2.0052-11;

МР 1.2.0053-11; МР 1.2.0054-11.

Данные методические документы, устанавливают методы оценки опасности НМ с использованием многоуровневой программы тестирования: на моделях культур микроорганизмов (мутагенное действие, способность влиять на рост и гибель клеток, изменение ультраструктуры и т.д.); на модельных системах in vivo (семена высших растений и гидробионты); на лабораторных животных (определение острой, подострой, субхронической и хронической токсичности); проведение специальных исследований на наличие отдалённых неблагоприятных эффектов (тератогенность, канцерогенность, мутагенность и т.д.).

Оценка опасности НМ с использованием всех или большинства методов, устанавливаемых данными методическими документами сложное, требующее времени и больших материальных затрат исследование. В настоящее время изучение токсичности в полном объёме пока не проведено ни для одного из НМ.

Классические токсикологические исследования, проводимые на животных трудоёмки, дорогостоящи и не позволяют справиться с объёмами токсикологической экспертизы продукции, обращающейся на территории Российской Федерации и других стран ЕврАзЭС. Одним из путей интенсификации испытаний и снижения их себестоимости является применение ускоренных токсикологических исследований на простых биологических системах, позволяющих проводить испытания in vitro. При правильном подходе опыты in vitro позволяют получить информацию об уровне токсичности и ее клеточных и молекулярных механизмах [23].

На современном этапе в Российской Федерации активно развивается изучение возможности использования альтернативных тест-систем в токсикологии. Часть из них уже начали внедрять в работу токсикологических подразделений центров гигиены и эпидемиологии, научно-исследовательских институтов и применяют для оценки токсичности

парфюмерно-косметической продукции, товаров бытовой химии, воды, почвы и других объектов среды обитания.

Среди альтернативных биологических систем для изучения токсичности продукции и химических веществ возможно использование простейших организмов, микроорганизмов, клеточных и субклеточных элементов, различных гидробионтов и растений.

Однако в настоящее время в мире проводится огромная работа по выявлению возможности использования альтернативных тест объектов для скрининговой оценки опасности различных видов наноразмерных веществ.

Так, опасность воздействия НМ в отношении их влияния на микроорганизмы нормальной микрофлоры кишечника человека в условиях in vitro оценивают по влиянию НЧ на ростовые, культуральные, морфологические биохимические свойства этих микроорганизмов. В качестве тест-микроорганизмов используют штаммы: Lactobacillus plantarum, Lactobacillus fermentii, Lactobacillus acidophilus, Bifidumbacterium bifidum, E. coli., патогенных бактерий Chlamydia trachomatis, условно патогенных бактерий Pseudomonas aeruginosa, дрожжеподобных грибов Candida albicans. Для оценки ингибирующего эффекта образцов НМ на развитие микроорганизмов проводят анализ их жизнеспособности, культивируя в присутствии различных концентраций НЧ.

Исследования токсичности НМ in vitro проводятся как на первичных, так и на перевиваемых клеточных культурах. На клеточных культурах одного и того же животного можно исследовать действие различных веществ в разных концентрациях и оценить различные функции (фагоцитоз, бактерицидную активность, цитотоксичность, окислительный взрыв). Выбор клеток-мишеней зависит от предполагаемых биологических эффектов НЧ, заявленных их производителями. Чаще всего в качестве клеток-мишеней используют из первичных клеточных культур: перитонеальные макрофаги мыши, спленоциты мыши, лейкоциты и мононуклеары периферической крови человека; из перевиваемых клеточных культур в качестве моделей

используют: мышиные макрофагоподобные клетки J774.A1, мышиные фибробласты L929, эмбриональные мышиные фибробласты линии Balb/3T3 (линия 3T3), человеческие моноцитарные линии THP-1 и HL-60, человеческую лимфоидную линию К-562 или эпителиальные клетки человека HeLa S3.

Для оценки мутагенной активности НМ используют тест Эймса. При наличии мутаций у индикаторных штаммов Salmonella typhimurium можно предположить о способности НМ индуцировать генные мутации (замена пар оснований в молекуле ДНК или сдвиг рамки считывания генетического кода).

Следует отметить, что полученные в результате таких исследований данные, не всегда имеют достаточную валидацию в сравнении с экспериментами на млекопитающих, т. к. в качестве оценки общей токсичности используются узкоспециализированные процессы жизнедеятельности (моноферментные процессы, хемотаксис простейших, рост культуры и т.д.).

Изучение токсических свойств НМ возможно с помощью метода биотестирования на проростках высших растений. В качестве индикаторов токсичности НМ используются проростки семян высших растений (пшеницы, ржи, ячменя и др.). Если, по сравнению с контрольными, семена в исследуемых образцах не проросли или же длина корней в процентах от контрольного значения менее 70%, то образец НМ считается токсичным.

Для определения токсичности НМ применяют модельные виды гидробионтов. В качестве тест-объектов используют лабораторную культуру дафний – Daphnia magna Straus (Cladocera, Crustacea), культуру цериодафний – Ceriodaphnia affinis Lilljeborg (Cladocera, Crustacea), культуру ракообразных Ceriodaphnia affinis Lilljeborg (Cladocera, Crustacea) или мальковых рыб Nothobranchius rachovi (гуппи) или Danio rerio в возрасте 1 месяца. Величина CL50 определяется по методу линейной интерполяции в системе координат, обеспечивающей максимальное приближение зависимости

гибели тест-объектов от действующей концентрации к линейной (пропорциональной) зависимости.

Токсические свойства НМ оцениваются также путем изучения влияния на ростовые свойства колоний почвенных микроорганизмов (Pseudomonas fluorescens , Bacillus subtilis , Candida lipolytica ) растущих на поверхности агаризованных питательных сред. О токсичном действии испытуемого НМ судят по результатам количественной оценки выживаемости и скорости роста диаметра колоний тест-культуры.

Однако, данные тест системы наиболее приемлемы для исследований в области экологической токсикологии, т.к. отсутствуют данные о корреляции между результатами оценки общей токсичности для млекопитающих и почвенных микроорганизмов.

Многие методы, альтернативные исследованиям на теплокровных животных, получили признание и широкое распространение в Европе. В соответствии с принятыми законодательными актами произошли изменения и в подходах оценки безопасности продукции, примером может служить регламент Европейского Союза №1223/2009 «О косметической продукции», в соответствии с которым с 11 марта 2013 года запрещается размещение на рынке косметической продукции, которая проходила испытания на животных с использованием метода, отличного от альтернативных методов, закрепленных на уровне Сообщества с надлежащим учетом разработки обоснований в рамках OECD (гл.5, ст.18).

Разработка и внедрение альтернативных методов является одним из ведущих направлений в токсикологических и естественнонаучных исследованиях в мире. Альтернативные методы на международном уровне развиваются благодаря объединенным усилиям Европейского центра по валидации альтернативных методов (ECVAM), Европейского общества токсикологов по альтернативным методам (ESTIV), Итальянской ассоциации токсикологов in vitro (CELLTOX), Американской исследовательской организации скрининговых исследований (CYPROTEX), ассоциации

производителей косметики (COLIPA, CARDAM), учреждений академической науки, обществ по защите животных и других организаций.

Вопросам оценки безопасности НМ активное внимание уделяется на международном уровне. В 2009 году Организацией экономического сотруд- ничества и развития (ОЭСР) была создана база данных по научным исследованиям в области безопасности производимых НМ. На сегодняшний день - это глобальный ресурс по научно-исследовательским работам в области исследований токсичности НМ. ОЭСР разработано и рекомендовано к внедрению более 100 согласованных на международном уровне методов испытаний токсичности и опасности химических веществ в макроскопической дисперсии для здоровья человека и представителей биоты.

Рекомендуемые методы оценки токсичности предусматривают использование различных моделей для исследований, включая клеточные культуры, почвенные микроорганизмы, гидробионтов, насекомых, птиц и млекопитающих.

После длительного изучения страны - члены ОЭСР пришли к выводу, что подходы к тестированию и оценке традиционных химических веществ имеют много общего с подходами по оценке безопасности НМ, но требуют адаптации в связи с особенностями НМ. Изучение токсичности НМ, как и любых других химических веществ, может представлять конкретные сложности, но в большинстве случаев их можно решить, используя существующие подходы к оценке опасности и методы испытаний. В некоторых случаях требуется адаптация раздела «Пробоподготовка» и модификация самих методик. В настоящее время ОЭСР продолжает формировать базу методов испытаний токсичности НМ.

В заключение следует отметить что, несмотря на широкий спектр предлагаемых тест-систем для скрининговой оценки воздействия наноразмерных веществ на организм, остро стоит вопрос выбора из них наиболее чувствительных, в зависимости от целей и задач исследования.

Накопленный опыт показывает, что каждый НМ должен изучаться индивидуально с учетом его размера, формы, удельной площади поверхности, агрегатного состояния, химического состава, растворимости и целого ряда других факторов [52].

Сравнительная оценка общетоксического и раздражающего действия наноразмерных частиц серебра, титана и цинка в опытах in vivo и in vitro позволит определить возможность использования при проведении санитарно- эпидемиологической экспертизы наносодержащей продукции таких экспресс-методов исследования, как сперма КРС и сосуды ХАО куриного эмбриона для скрининговой оценки общетоксического и раздражающего действия.

<< | >>
Источник: Гуськова Оксана Альбертовна. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПРЕСС-МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ТОКСИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОМАТЕРИАЛОВ. ДИССЕРТАЦИЯ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА МЕДИЦИНСКИХ НАУК. Москва - 2014.

Еще по теме Современные методы оценки безопасности наноматериалов:

  1. Законодательная и нормативно-методическая база по оценке и контролю за безопасностью нанотехнологий и наноматериалов в РФ и за рубежом
  2. Методы оценки эффективности и безопасности лечения БВ
  3. Гуськова Оксана Альбертовна. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПРЕСС-МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ТОКСИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОМАТЕРИАЛОВ. ДИССЕРТАЦИЯ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА МЕДИЦИНСКИХ НАУК. Москва - 2014,
  4. Глава 3. СОВРЕМЕННЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, СИСТЕМНЫЕ ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ МОНИТОРИНГА И ОЦЕНКИ РАСПРОСТРАНЕНОСТИ ИНФЕКЦИОННЫХ ОСЛОЖНЕНИЙ ПРИ ТЯЖЕЛЫХ ТРАВМАХ
  5. Оценка безопасности и реактогенности вакцины. Лабораторные исследования
  6. Подходы к оценке безопасности и иммуногенности вакцин на основе рекомбинантных вирусных векторов
  7. Оценка безопасности и переносимости отдельных компонентов вакцины у здоровых добровольцев (первый этап исследования)
  8. Оценка безопасности и переносимости полной дозы вакцины у здоровых добровольцев (второй этап исследования)
  9. Оценка безопасности и переносимости половинной дозы вакцины у здоровых добровольцев (второй этап исследования)
  10. Оценка эффективности и безопасности программ лечения бактериального вагиноза метронидазолом и хлоргексидином
  11. Оценка эффективности и безопасности программ лечения бактериального вагиноза аскорбиновой кислотой и метронидазолом в сочетании с миконазолом
  12. 1.1. Общие сведения о наночастицах и наноматериалах