<<
>>

ВВЕДЕНИЕ

Нанотехнологии в настоящее время рассматриваются как новая промышленная революция. Создание структур в нанометровом диапазоне позволяет придать им принципиально новые свойства, такие как уникальная механическая прочность, особые спектральные, электрические, магнитные, химические, биологические характеристики.

Области применения наноматериалов (НМ) в современной науке и технике чрезвычайно разнообразны [3,27,33,52,55]. Преобладающее место в структуре потребительской продукции наноиндустрии занимает косметическая продукция – 73%, пищевая продукция и упаковка для пищевых продуктов - 10%, строительные материалы и бытовая химия – 8 %, медицинские изделия

- 2% [55] .

В связи с широким использованием наноразмерных частиц серебра, цинка и титана диоксида в товарах народного потребления (парфюмерно- косметическая, пищевая и лакокрасочная продукция, упаковка для пищевых продуктов, медицинские изделия) вопросы оценки их опасности для здоровья человека становятся особенно актуальными.

В соответствии с «Концепцией токсикологических исследований, методологии оценки риска, методов идентификации и количественного определения наноматериалов», утверждённой Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 31 октября 2007 г. N 79, перед Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека стоит чрезвычайно важная задача по экспертной оценке токсичности и безопасному регулированию НМ и наносодержащей продукции, обращающейся на территории РФ и других стран ЕврАзЭС.

Количество промышленно производимых НМ и наносодержащей продукции ежегодно существенно увеличивается [33,55], что затрудняет проведение оценки безопасности всех важнейших НМ обычными классическими токсикологическими методами, т.к. для этого необходимы

время, большие трудозатраты и материальные ресурсы. Поэтому одним из путей интенсификации испытаний и снижения их себестоимости является применение ускоренных токсикологических исследований на простых биологических системах, позволяющих проводить испытания in vitro.

В связи с этим разработка и внедрение альтернативных методов in vitro стала одним из ведущих направлений токсикологических исследований в мире.

В отечественной и зарубежной практике для оценки токсичности веществ предлагаются к использованию различные тест-системы, такие как простейшие организмы, микроорганизмы, клеточные и субклеточные элементы, различные гидробионты, растения, насекомые.

Следует отметить что, несмотря на большое количество в России и за рубежом публикаций о токсичности некоторых НМ, значительная часть из них посвящена исследованиям на животных [4,38,39,46,57,64,67,80,88,108,125,159].

Имеющиеся результаты исследований на гидробионтах [12,115,126,146] более приемлемы в области экологической токсикологии, а исследования на культурах клеток [65,68,76,77,84,86,70,95,102,131,140,148] позволяют оценить лишь узкоспецифическое действие, что не всегда отвечает задачам, поставленным перед Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по экспертной оценке токсичности НМ и наносодержащей продукции.

Тем не менее, среди существующих разнообразных методик и тест- систем необходимо выбрать такие, которые были бы наиболее информативны, стандартизованы, имели объективную цифровую оценку результатов и хорошо коррелировали с данными, полученными на животных.

Сегодня органами и организациями Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека наиболее используемыми являются такие альтернативные модели исследования in vitro, как фотобактерии «Эколюм», сперма КРС и сосуды ХАО куриного

эмбриона. Необходимость установления показателей токсикологической безопасности продукции непродовольственного назначения с применением данных альтернативных моделей продиктована Техническими Регламентами Таможенного Союза – ТР ТС 009/2011 «О безопасности парфюмерно- косметической продукции», ТР ТС 008/2011 «О безопасности игрушек», утвержденными 23 сентября 2011г. и Едиными санитарно- эпидемиологическими и гигиеническими требованиями к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю) раздел 5.

Требования к товарам бытовой химии и лакокрасочным материалам и раздел 20. Требования к дезинфицирующим средствам, утвержденными 28 мая 2010 г. Сегодня эти методы активно применяются для оценки общетоксического и раздражающего действия парфюмерно-косметической продукции, товаров бытовой химии, средств личной гигиены, товаров для детей и изделий медицинского назначения.

Всё возрастающая на рынке страны номенклатура продукции, содержащей нановещества и НМ, а также стоящие перед Роспотребнадзором задачи обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения требуют при проведении экспресс-оценки инновационных продуктов наноиндустрии использования альтернативных методов in vitro, наиболее эквивалентных методам in vivo. Стоит обратить внимание, что в доступной литературе отсутствует информация о сравнительной оценке токсичности наноразмерных частиц серебра, цинка и титана диоксида в экспериментах in vivo и in vitro. Данные обстоятельства определили цель настоящего исследования.

Цель исследования : сравнительная оценка эффективности экспресс- методов исследования токсических свойств наноматериалов.

Задачи исследования:

1. Оценить чувствительность к наноматериалам моделей in vitro на основе параметров функционального состояния тест объектов (двигательная

активность сперматозоидов (m), интенсивность биолюминесценции фотобактерий, линейная скорость кровотока).

2. Изучить общетоксическое действие наноразмерных частиц серебра, цинка и титана диоксида в экспериментах in vivo и in vitro.

3. Изучить раздражающее действие наноразмерных частиц серебра, цинка и титана диоксида в экспериментах in vivo и in vitro.

4. Провести сравнительную оценку эффективности использования экспресс-методов при исследовании токсичных свойств наноматериалов.

5. Оценить возможность использования альтернативных моделей сперма КРС и сосуды ХАО куриного эмбриона для установления характера и выраженности общетоксического и раздражающего действия наноматериалов.

Научная новизна и теоретическая значимо сть работы:

Впервые проведена сравнительная оценка общетоксического и раздражающего действия наноразмерных частиц серебра, цинка и титана диоксида в опытах на животных и на альтернативных моделях in vitro

Проведенные исследования общетоксического и раздражающего действия наноразмерных частиц серебра, цинка и титана диоксида в экспериментах на животных и альтернативных моделях: фотобактериях

«Эколюм», сперме КРС и сосудах ХАО куриного эмбриона позволили выявить, что наиболее выраженное общетоксическое и раздражающее действие как в опытах in vivo, так и на моделях in vitro оказывают наноразмерные частицы серебра, в меньшей степени наноразмерные частицы цинка и титана диоксида

Установлены параметры цитотоксического действия наноразмерных частиц серебра, цинка и титана диоксида на альтернативные модели спермы КРС и фотобактерии «Эколюм»

Научно обосновано использование высокочувствительных альтернативных моделей для выявления различных видов токсического действия наноразмерных веществ и наноматериалов на организм.

Практическая значимо сть работы:

Материалы проведённых исследований использованы при разработке нормативно-методических документов в рамках выполнения Ведомственной программы Федеральной службы по надзору в сфере защиты и благополучия человека по реализации принципов надлежащей лабораторной практики в области неклинических лабораторных исследований в деятельности испытательных центров, утвержденной приказом Роспотребнадзора от 08.05.2013 № 287.

В результате сравнительного анализа методов in vivo и in vitro по оценке общетоксического и раздражающего действия наноразмерного серебра, соединений цинка и титана установлена высокая информативность альтернативных моделей: спермы КРС и фотобактерии «Эколюм» для выявления общетоксического действия и сосудов ХАО - для раздражающего эффекта, что позволяет рекомендовать их использование в практической деятельности токсикологических подразделений Федеральной службы по надзору в сфере защиты и благополучия человека при проведении санитарно- эпидемиологической экспертизы продукции, содержащей НМ.

Работа выполнена в рамках государственного задания по науке ГБОУ ДПО РМАПО на 2012-2014 гг. «Изучение токсичности НМ в эксперименте на лабораторных животных in vivo, in vitro и ex vivo.

Внедрение результатов исследования в практику :

Материалы проведённых исследований использованы при разработке Руководства Р 1.2.3156–13 «Оценка токсичности и опасности химических веществ и их смесей для здоровья человека», утвержденного Руководителем Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и

благополучия человека, Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 27 декабря 2013 года.

Результаты диссертационной работы применяются в практической деятельности токсикологического подразделения ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в городе Москве» при проведении санитарно- эпидемиологической экспертизы наносодержащей продукции (парфюмерно- косметическая продукция) для оценки общетоксического и раздражающего действия на альтернативных биологических моделях in vitro.

Полученные материалы используются в учебном процессе кафедры общей гигиены и медицины труда факультета профилактической медицины и организации здравоохранения ГБОУ ДПО РМАПО Минздрава России.

Основные положения, выносимые на защиту :

1. Установлено совпадение результатов изучения общетоксического и раздражающего действия наноразмерных частиц серебра, цинка и титана диоксида, полученных в классических токсикологических экспериментах на животных и альтернативных моделях in vitro, что свидетельствует о возможности использования альтернативных методов при оценке токсичности наноразмерных частиц, в том числе на предварительном этапе токсиколого-гигиенических исследований при проведении санитарно- эпидемиологической экспертизы наносодержащей продукции.

2. Доказана высокая чувствительность альтернативных моделей и их способность в остром эксперименте улавливать токсический эффект доз, вызывающих подобный общетоксический эффект на животных лишь в условиях длительных экспериментов, что позволяет рекомендовать использование альтернативных моделей спермы КРС для скрининговой оценки общетоксического и сосудов ХАО куриного эмбриона - раздражающего действия наноматериалов.

3. Выявлено, что наиболее выраженное общетоксическое и раздражающее действие как на моделях in vivo, так и на моделях in vitro

оказывают наноразмерные частицы серебра, в меньшей степени наноразмерные частицы цинка и титана диоксида. В тестах альтернативных моделей установлены параметры их цитотоксического действия.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности:

В соответствии с формулой специальности 14.02.01- «Гигиена», охватывающей проблемы изучения влияния факторов окружающей среды на здоровье человека, в диссертационном исследовании доказана высокая чувствительность альтернативных моделей спермы КРС и сосудов ХАО куриного эмбриона и возможность использования данных методов для скрининговой оценки общетоксического и раздражающего действия при проведении экспертной оценки токсичности наносодержащей продукции, что соответствует области исследований п.№1 (общая гигиена).

Тема и предмет диссертации, материалы и методы исследования обсуждены на заседании Комитета по этике научных исследований ГБОУ ДПО РМАПО Минздрава России 24 июня 2014 года (протокол №6).

Апробация работы:

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на III конференции молодых учёных ГБОУ ДПО РМАПО (Москва, 2012); IV Всероссийской Научно-практической конференции молодых учёных и специалистов «Окружающая среда и здоровье. Молодые учёные за устойчивое развитие страны в глобальном мире» (Москва, 2012); лабораторном совете ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в городе Москве» (Москва, 2013); IV съезде токсикологов России с международным участием (Москва, 2013); V конференции молодых учёных ГБОУ ДПО РМАПО (Москва, 2014).

Личное участие автора

Автором совместно с научным руководителем разработана основная идея работы, для выполнения поставленных задач и достижения цели выбраны современные методы исследования токсичности наноразмерных веществ, обоснованы полученные результаты и практические рекомендации, вытекающие из выводов. При планировании, организации, проведении исследований по всем разделам работы доля личного вклада автора составляет не менее 80%.

Пуб л ика ции

По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 3 публикации в периодических изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Минобрнауки РФ, 1 международная публикация на 9 Всемирном конгрессе по альтернативным методам (Prague, 2014) и соавторство в Руководстве Р 1.2.3156–13 «Оценка токсичности и опасности химических веществ и их смесей для здоровья человека».

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 145 страницах машинописного текста, содержит 33 таблицы и иллюстрирована 12 рисунками. Состоит из 5 глав: введения, обзора литературы, описания методов, объёма исследований, результатов собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, включающего 57 отечественных и 118 зарубежных источников

<< | >>
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 ВВЕДЕНИЕ:

  1. ВВЕДЕНИЕ И УДАЛЕНИЕ ВМС.
  2. Введение
  3. Введение
  4. Основные методы введения пчелиного яда.
  5. ВВЕДЕНИЕ
  6. Введение
  7. ВВЕДЕНИЕ
  8. Введение.
  9. ВВЕДЕНИЕ
  10. ВВЕДЕНИЕ
  11. ВВЕДЕНИЕ
  12. ВВЕДЕНИЕ
  13. ВВЕДЕНИЕ
  14. ВВЕДЕНИЕ
  15. ВВЕДЕНИЕ