Науч. сотр. отд. клиники экспериментальных животных ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП, 620014, Екатеринбург.
e-mail: solovyevasn@ymrc.ru
MD, researcher, Department of the Experimental Animals, Yekaterinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection in Industrial Workers, Yekaterinburg, 620014, Russian Federation.
e-mail: solovyevasn@ymrc.ru
Введение. На данном этапе гигиенической оценки обоснование хотя бы ориентировочных безопасных концентраций в атмосферном воздухе населённых мест наночастиц, является актуальной задачей, нерешённость которой размывает ориентиры управления рисками и лишает надзорные органы нормативной опоры. Одним из принципов научного обоснования гигиенических нормативов допустимого содержания вредных веществ в воздухе является проведение сравнительной токсикологической оценки изучаемого вещества и его химического аналога, который уже имеет ранее установленные гигиенические нормативы (ПДК или ОБУВ).
Материалы и методы. Для изучения цитотоксичности исследуемых наночастиц использована методика сдвига клеточного состава жидкости бронхоальвеолярного лаважа (БАЛЖ) и исследование некоторых биохимических показателей надосадочной жидкости БАЛЖ. Аутбредным крысам-самкам в виде взвеси интратрахеально вводили взвесь частиц в объёме 1 мл в различных концентрациях, в качестве растворителя использована дистиллированная вода. Статистический анализ полученных результатов проводили с использованием t-критерия Стьюдента.
Результаты. При сравнительной оценке цитоксичности реального промышленного аэрозоля, содержащего 72% аморфного диоксида кремния со средним размером частиц 90 нм (ПА SiO2), искусственно созданных «engineered» частиц аморфного диоксида кремния со средним размером 43 нм (НЧ SiO2), коммерческого промышленного образца 100% аморфного диоксида кремния с размером частиц от 5 до 60 нм (АК SiO2) и образца сравнения стандартного кварца DQ12 в объёме 1 мл водной суспензии. Судя по результатам сдвигов клеточного состава жидкости бронхоальвеолярного лаважа через 24 ч после интратрахеального введения указанных частиц, показано, что биологическая агрессивность (по показателю отношения НЛ/АМ) как НЧ SiO2, так и АК SiO2 статистически значимо выше исследуемого промышленного аэрозоля и выше стандартной кварцевой пыли DQ12. Таким образом, цитотоксичность ПА SiO2 может быть объяснена преимущественным содержанием в нём наночастиц аморфного диоксида кремния.
Заключение. Результаты исследования свидетельствуют о неправомерности применения ОБУВ 0,02 мг/м3 для кремния диоксида аморфного, поскольку в нормативном документе не сказано о размере частиц и не оговорено процентное содержание аморфного SiO2 в аэрозоле (хотя загрязнение атмосферного воздуха аэрозолем, состоящим только из этого вещества, нереально), в связи с чем данный норматив должен быть пересмотрен.
Участие авторов:
Соловьева С.Н. — сбор материала и обработка данных;
Сутункова М.П. — концепция и дизайн исследования, написание текста;
Кузьмин С.В. — концепция и дизайн исследования;
Привалова Л.И. — концепция и дизайн исследования, редактирование текста;
Гурвич В.Б. — концепция и дизайн исследования;
Кацнельсон Б.А. — концепция и дизайн исследования.
Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Introduction. At the current stage of hygienic evaluation, the substantiation of at least approximate safe concentrations in the ambient air of populated areas for nanoparticles is an up-to-date challenge. Its persistence dissolves the guidelines for risk management and divests the supervisory bodies of legal support. A comparative toxicological evaluation of the studied substance and its chemical analogue is one of the guidelines for the academic substantiation of the hygienic standards for the permissible content of hazardous substances in the air. It already has previously defined exposure standards.
Materials and methods. To investigate the cytotoxicity of the studied particles, a shift of the cellular composition of the bronchoalveolar lavage fluid (BALF) was used. Also, some biochemical measurements of the BALF supernatant were investigated. Outbred female rats were instilled with a suspension of particles in the volume of 1 ml of various concentrations in the form of an intratracheal suspension. Distilled water was used as a solvent. Statistical analysis of the data obtained was performed using the Student’s t-test.
Results. The comparative assessment of the cytotoxicity of an original industrial aerosol containing 72% amorphous silica with an average particle size of 90 nm (SiO2 IA) was performed. It also included engineered particles of amorphous silica with an average size of 43 nm (SiO2 NPs), a commercial, an industrial sample of 100% amorphous silica with a particle size of 5 to 60 nm (amorphous SiO2), and a reference sample of standard quartz DQ12 in a volume of 1 ml of water suspension. Under the findings of changes in the cellular composition of the bronchoalveolar lavage fluid 24 hours after the intratracheal instillation of these particles, it was revealed that the biological power (in terms of the NL/AM ratio) of both SiO2 NPs and amorphous SiO2 is statistically much higher than the industrial aerosol under study. It is also higher than the standard quartz dust DQ12. In this regard, the cytotoxicity of SiO2 IA may be explained by the predominant content of amorphous silica nanoparticles in it.
Conclusion. Under the obtained results, the appropriateness of using indicative safe exposure levels (ISEL) of 0.02 mg/m3 for amorphous silica needs to be reviewed. The safe reference level of impact guideline does not contain data concerning the particle size and the percentage of amorphous SiO2 in the aerosol. Nevertheless, it is impossible to pollute the ambient air with an aerosol containing only this substance.
Contribution:
Solovyеva S.N. — collection and processing of material;
Sutunkova M.P. — the concept and design of the study, writing;
Kuzmin S.V. — the concept and design of the study;
Privalova L.I. — the concept and design of the study, editing;
Gurvich V.B. — the concept and design of the study;
Katsnelson B.A. — concept and design of the study.
All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version.
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Acknowledgement. The study had no sponsorship.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.