Сравнительная оценка цитотоксичности медь- и цинксодержащих наночастиц как факторов риска здоровью при изолированной и комбинированной экспозиции in vivo

Обеспечение здорового и активного долголетия является одним из критических направлений научно-технологи-ческого развития Российской Федерации. В связи с этим гигиеническая оценка опасности для здоровья населения новых материалов, в том числе наноразмерного диапазона, является высокоактуальной. В настоящее время активно расши-ряется спектр использования материалов, содержащих наночастицы (НЧ) меди и цинка в составе сплава (Cu-Zn) и изолированном состоянии (CuO, ZnO), что приводит к экспозиции населения, формирующей риски здоровью. Предва-рительная оценка показала высокую степень потенциальной опасности НЧ Cu-Zn, обусловленную в том числе моди-фицированной цитотоксичностью относительно микрочастиц (МЧ) химического аналога, благодаря наноразмерной фазе, и относительно изолированных НЧ, что связано с взаимодействием элементов при комбинированном поступле-нии в организм. Это определяет необходимость проведения исследований, направленных на сравнительную оценку и анализ модифицированной цитотоксичности сплава НЧ Cu-Zn относительно МЧ и изолированных НЧ in vivo.

Исследование выполнено на крысах линии Wistar, экспонированных однократно интратрахеально суспензиями в объеме 0,4 см3, содержащими НЧ Cu-Zn, CuO, ZnO или МЧ Cu-Zn в концентрации 0,013 г/см3. Сравнительную оценку цитотоксичности проводили через 24 ч по изменению состава клеточной популяции в жидкости бронхоальвеолярного лаважа.

В результате верификации физических свойств подтверждена принадлежность тестируемых материалов к продукции наноиндустрии. НЧ Cu-Zn отличаются от МЧ по показателям размера, удельной площади поверхности и суммарного объема пор (до 2118 раз). Цитотоксический эффект изолированных НЧ CuO и ZnO выявлен по увеличению содержания альвеолярных макрофагов (в 1,9 раза относительно контрольных данных); уменьшению содержания нейтрофильных лейкоцитов, моноцитов, лимфоцитов и соотношения нейтрофилов с макрофагами (до 3,5 раза). НЧ сплава Cu-Zn обладают большей степенью цитотоксичности относительно МЧ (до 6,1 раза) и относительно изоли-рованных НЧ (до 29 раз), что установлено по увеличению содержания нейтрофильных лейкоцитов и их соотношения к макрофагам; снижению содержания альвеолярных макрофагов, моноцитов и лимфоцитов.

Таким образом, подтверждена высокая степень опасности медь- и цинксодержащих НЧ, проявляющаяся в том числе в виде цитотоксичности при интратрахеальной экспозиции in vivo. В составе наносплава Cu-Zn цито-токсический эффект усиливается относительно МЧ благодаря наноразмерной фазе и относительно изолированных НЧ в результате синергического взаимодействия элементов. Полученные результаты расширяют гигиенические представления о цитотоксичности медь- и цинксодержащих НЧ при изолированной и комбинированной экспозиции in vivo, что позволяет повысить эффективность научного обоснования мер профилактики и снижения риска для здоровья населения в условиях экспозиции.