medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2026-105-4-445-449lyzeijmedlit-5615Research ArticleПРОФИЛАКТИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ И ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕPREVENTIVE TOXICOLOGY AND HYGIENIC STANDARTIZATIONБиотестирование глубоких эвтектических растворителей с использованием фитотеста и аллиум-теста (Аllium test)Biotesting of deep eutectic solvents using phytotest and Allium testhttps://orcid.org/0000-0002-9920-1114СмирноваМария ВасильевнаSmirnovaMaria V.

Науч. сотр. лаб. медицинских и биологических технологий, НЦ МБИ адаптации человека в Арктике КНЦ РАН, 184209, Апатиты, Россия

e-mail: zbe3do4et@mail.ru

Researcher, Laboratory of medical and biological technologies, Research Centre for Human Adaptation in the Arctic, Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences, Apatity, 184209, Russian Federation, Apatity, 184209, Russian Federation

e-mail: zbe3do4et@mail.ru

zbe3do4et@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8843-0122КойгероваАлена АлексеевнаKoigerovaAlena A.

Науч. сотр. лаб. медицинских и биологических технологий, НЦ МБИ адаптации человека в Арктике КНЦ РАН, 184209, Апатиты, Россия

e-mail: a.koygerova@ksc.ru

Researcher, Laboratory of medical and biological technologies, Research Centre for Human Adaptation in the Arctic, Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences, Apatity, 184209, Russian Federation

e-mail: a.koygerova@ksc.ru

a.koygerova@ksc.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1356-2259ЦветовНикита СергеевичTsvetovNikita S.

Канд. хим. наук, зав. лаб. медицинских и биологических технологий, НЦ МБИ адаптации человека в Арктике КНЦ РАН, 184209, Апатиты, Россия

e-mail: n.tsvetov@ksc.ru

PhD (Chemistry), head, Laboratory of medical and biological technologies, Research Centre for Human Adaptation in the Arctic, Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences, Apatity, 184209, Russian Federation

e-mail: n.tsvetov@ksc.ru

n.tsvetov@ksc.ruФГБУН Федеральный исследовательский центр «Кольский научный центр» Российской академии наук, Научный центр медико-биологических исследований адаптации человека в АрктикеРоссияResearch Centre for Human Adaptation in the Arctic, Kola Science Centre of the Russian Academy of SciencesRussian Federation2026180520261054445449Copyright © Смирнова М.В., Койгерова А.А., Цветов Н.С., 20262026Смирнова М.В., Койгерова А.А., Цветов Н.С.Smirnova M.V., Koigerova A.A., Tsvetov N.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/5615Введение

Введение. Биотестирование может применяться для оценки безопасности различных химических веществ. В настоящей работе производилась оценка токсичности глубоких эвтектических растворителей (хлорид холина + глицерин + вода, хлорид холина + лимонная кислота + вода и лимонная кислота + глицерин + вода) с использованием фитотеста и аллиум-теста (Allium test).

Материалы и методы

Материалы и методы. Методы исследования включали фитотестирование на тест-культурах горчицы белой (Sinapis alba L.) и овса голозёрного (Avena nuda L.) по стандартной методике ФР.1.31.2024.48371 с измерением длины корней после экспозиции в течение 72 ч и расчётом фитоэффекта торможения, а также аллиум-теста с проращиванием луковиц на растворах в течение 96 ч.

Результаты

Результаты. Составы «хлорид холина + лимонная кислота + вода» в молярном соотношении 1 : 2 : 43 и «лимонная кислота + глицерин + вода» в молярном соотношении 1 : 4 : 20 в концентрации 0,1% также показали слабую фитотоксичность (фитоэффект торможения 34 и 50% у горчицы белой, 43 и 26% у овса голозёрного соответственно). Аллиум-тест показал токсическое действие у всех растворов, кроме «хлорид холина + лимонная кислота + вода» в молярном соотношении 1 : 2 : 11 в концентрациях 1 и 0,1% и «хлорид холина + лимонная кислота + вода» в молярном соотношении 1 : 2 : 43 в концентрации 0,1%. Отмечены достоверно значимое понижение митотического индекса клеток и появление слипания хромосом.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. Использование для оценки токсичности только растительных объектов.

Заключение

Заключение. В результате исследования слабую или умеренную токсичность показал состав «хлорид холина + глицерин + вода» в соотношении 1 : 2 : 11. Полученные данные могут быть использованы для развития методов оценки безопасности подобных растворителей при планировании их применения в промышленности.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует представления заключения комитета по биомедицинской этике.

Вклад авторов

Вклад авторов:Смирнова М.В. – концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, статистическая обработка, написание текста; Койгерова А.А. – концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, статистическая обработка, написание текста; Цветов Н.С. – написание текста. Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех её частей.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование

Финансирование. Работа была выполнена в рамках темы НИР № FMEZ-2025-0064.

Поступила

Поступила: 04.07.2025 / Поступила после доработки: 22.07.2025 / Принята к печати: 24.03.2026 / Опубликована: 18.05.2026

Introduction

Introduction. Biotesting can be used to assess the safety of various chemicals.

The aim of the study was to evaluate the toxicity of deep eutectic solvents: choline chloride+glycerol+water, choline chloride+citric acid+water, and citric acid+glycerol+water using phytotest and Allium test.

Materials and methods

Materials and methods. The research methods included phytotesting carried out on test crops of Sinapis alba L. and Avena nuda L. according to the standard method with root length measurement after experimental exposure for 72 hours and calculation of the of the phytoinhibitory effect (PIE,%) and Allium test with germination of bulbs in solutions for 96 hours.

Results

Results. At a 10% concentration, all DESs exhibited toxicity. [ChCl][Gly]2[H2O]11 at 1% and 0.1% concentrations showed weak to moderate phytotoxicity, with growth inhibition by 38% and 34% in S. alba and 33% and 35% in A. nuda. [ChCl][Cit]2[H2O]43 and [Cit][Gly]4[H2O]20 at 0.1% concentration also demonstrated weak phytotoxicity, with growth inhibition by 34% and 50% in S. alba and 43% and 26% in A. nuda, respectively. The Allium test revealed toxic effects for all DESs, except [ChCl][Gly]2[H2O]11 at 1% and 0.1% and [ChCl][Cit]2[H2O]43 at 0.1%, where no significant toxicity was observed. A statistically significant decrease in the mitotic index and the occurrence of chromosomal stickiness were noted in the Allium test.

Limitations

Limitations. Use of only plant objects for toxicity assessment.

Conclusion

Conclusion. [ChCl][Gly]2[H2O]11 exhibited weak to moderate toxicity, consistent with existing literature. These findings can guide the development of safety assessment methods for DESs in industrial applications.

Compliance with ethical standards. The study does not require the submission of a biomedical ethics committee opinion or other documents.

Contribution

Contribution:Smirnova M.V. – the concept and design of the study, collection and processing of the material, statistical processing, writing text; Koigerova A.A. – the concept and design of the study, collection and processing of the material, statistical processing, writing text; Tsvetov N.S. – writing text. All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Funding

Funding. This work was carried out within the frameworks of Research Contracts No. FMEZ-2025-0064.

Received

Received: July 4, 2025 / Revised: July 22, 2025 / Accepted: March 24, 2026 / Published: May 18, 2026

аллиум-тестфитотоксичностьгенотоксичностьглубокие эвтектические растворителихромосомные аберрацииAllium-testphytotoxicitygenotoxicitydeep eutectic solventsaberrationsReferencesHansen B.B., Spittle S., Chen B., Poe D., Zhang Y., Klein J.M., et al. Deep eutectic solvents: a review of fundamentals and applications. Chem. Rev. 2021; 121(3): 1232–85. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c00385Hansen B.B., Spittle S., Chen B., Poe D., Zhang Y., Klein J.M., et al. Deep eutectic solvents: a review of fundamentals and applications. Chem. Rev. 2021; 121(3): 1232–85. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c00385Dai Y., van Spronsen J., Witkamp G.J., Verpoorte R., Choi Y.H. Natural deep eutectic solvents as new potential media for green technology. Anal. Chim. Acta. 2013; 766: 61–8. https://doi.org/10.1016/j.aca.2012.12.019Dai Y., van Spronsen J., Witkamp G.J., Verpoorte R., Choi Y.H. Natural deep eutectic solvents as new potential media for green technology. Anal. Chim. Acta. 2013; 766: 61–8. https://doi.org/10.1016/j.aca.2012.12.019Hayyan M., Looi C.Y., Hayyan A., Wong W.F., Hashim M.A. In vitro and in vivo toxicity profiling of ammonium-based deep eutectic solvents. PLoS One. 2015; 10(2): e0117934. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0117934Hayyan M., Looi C.Y., Hayyan A., Wong W.F., Hashim M.A. In vitro and in vivo toxicity profiling of ammonium-based deep eutectic solvents. PLoS One. 2015; 10(2): e0117934. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0117934Mbous Y.P., Hayyan M., Wong W.F., Looi C.Y., Hashim M.A. Unraveling the cytotoxicity and metabolic pathways of binary natural deep eutectic solvent systems. Sci. Rep. 2017; 7: 41257. https://doi.org/10.1038/srep41257Mbous Y.P., Hayyan M., Wong W.F., Looi C.Y., Hashim M.A. Unraveling the cytotoxicity and metabolic pathways of binary natural deep eutectic solvent systems. Sci. Rep. 2017; 7: 41257. https://doi.org/10.1038/srep41257Abranches D.O., Coutinho J.A.P. Everything you wanted to know about deep eutectic solvents but were afraid to be told. Annu. Rev. Chem. Biomol. Eng. 2023; 14: 141–63. https://doi.org/10.1146/annurev-chembioeng-101121-085323Abranches D.O., Coutinho J.A.P. Everything you wanted to know about deep eutectic solvents but were afraid to be told. Annu. Rev. Chem. Biomol. Eng. 2023; 14: 141–63. https://doi.org/10.1146/annurev-chembioeng-101121-085323Khan A.S., Sakina, Nasrullah A., Nasrullah A., Ullah S., Ullah Z., et al. An overview on phytotoxic perspective of ionic liquids and deep eutectic solvents: the role of chemical structure in the phytotoxicity. ChemBioEng. Rev. 2023; 10(2): 174–94. https://doi.org/10.1002/cben.202200033Khan A.S., Sakina, Nasrullah A., Nasrullah A., Ullah S., Ullah Z., et al. An overview on phytotoxic perspective of ionic liquids and deep eutectic solvents: the role of chemical structure in the phytotoxicity. ChemBioEng. Rev. 2023; 10(2): 174–94. https://doi.org/10.1002/cben.202200033Bonciu E., Firbas P., Fontanetti C.S., De Souza C.P., Wusheng J., Liu D., et al. An evaluation for the standardization of the Allium cepa test as cytotoxicity and genotoxicity assay. Caryologia. 2018; 71(3): 191–209. https://doi.org/10.1080/00087114.2018.1503496 https://elibrary.ru/ybkvshBonciu E., Firbas P., Fontanetti C.S., De Souza C.P., Wusheng J., Liu D., et al. An evaluation for the standardization of the Allium cepa test as cytotoxicity and genotoxicity assay. Caryologia. 2018; 71(3): 191–209. https://doi.org/10.1080/00087114.2018.1503496 https://elibrary.ru/ybkvshJitareanu A., Caba I.C., Trifan A., Padureanu S., Agoroaei L. Triticum aestivum assay – a useful tool for environmental monitoring and toxicity assessment. Not. Bot. Horti Agrobot. Cluj-Napoca. 2019; 47(4): 1005–18. https://doi.org/10.15835/nbha47411349Jitareanu A., Caba I.C., Trifan A., Padureanu S., Agoroaei L. Triticum aestivum assay – a useful tool for environmental monitoring and toxicity assessment. Not. Bot. Horti Agrobot. Cluj-Napoca. 2019; 47(4): 1005–18. https://doi.org/10.15835/nbha47411349Duarte R.M.B.O., Matos J.T.V, Paula A.S., Lopes S.P., Pereira G., Vasconcellos P., et al. Structural signatures of water-soluble organic aerosols in contrasting environments in South America and Western Europe. Environ. Pollut. 2017; 227: 513–25. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2017.05.011Duarte R.M.B.O., Matos J.T.V, Paula A.S., Lopes S.P., Pereira G., Vasconcellos P., et al. Structural signatures of water-soluble organic aerosols in contrasting environments in South America and Western Europe. Environ. Pollut. 2017; 227: 513–25. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2017.05.011Munshi M., Tumu K.N., Hasan M.N., Amin M.Z. Biochemical effects of commercial feedstuffs on the fry of climbing perch (Anabas testudineus) and its impact on Swiss albino mice as an animal model. Toxicol. Rep. 2018; 5: 521–30. https://doi.org/10.1016/j.toxrep.2018.04.004Munshi M., Tumu K.N., Hasan M.N., Amin M.Z. Biochemical effects of commercial feedstuffs on the fry of climbing perch (Anabas testudineus) and its impact on Swiss albino mice as an animal model. Toxicol. Rep. 2018; 5: 521–30. https://doi.org/10.1016/j.toxrep.2018.04.004Lomba L., Errazquin D., Garralaga P., Lopez N., Giner B. Ecotoxicological study of glucose:choline chloride and sorbitol:choline chloride at different contents of water. Environ. Sci. Pollut. Res. 2023; 30(16): 46427–34. https://doi.org/10.1007/s11356-023-25538-zLomba L., Errazquin D., Garralaga P., Lopez N., Giner B. Ecotoxicological study of glucose:choline chloride and sorbitol:choline chloride at different contents of water. Environ. Sci. Pollut. Res. 2023; 30(16): 46427–34. https://doi.org/10.1007/s11356-023-25538-zRadošević K., Bubalo M.C., Srček V.G., Grgas D., Dragičević T.L., Redovniković I.R. Evaluation of toxicity and biodegradability of choline chloride based deep eutectic solvents. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2015; 112: 46–53. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2014.09.034Radošević K., Bubalo M.C., Srček V.G., Grgas D., Dragičević T.L., Redovniković I.R. Evaluation of toxicity and biodegradability of choline chloride based deep eutectic solvents. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2015; 112: 46–53. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2014.09.034Rodrigues L.A., Radojcic Redovnikovic I., Duarte A.R.C., Matias A.A., Paiva A. Low-phytotoxic deep eutectic systems as alternative extraction media for the recovery of chitin from brown crab shells. ACS Omega. 2021; 6(43): 28729–41. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c03402Rodrigues L.A., Radojcic Redovnikovic I., Duarte A.R.C., Matias A.A., Paiva A. Low-phytotoxic deep eutectic systems as alternative extraction media for the recovery of chitin from brown crab shells. ACS Omega. 2021; 6(43): 28729–41. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c03402Bagovic Kolic M., Zeleznjak M., Markov K., Srcek V.G., Bubalo M.C., Radosevic K., et al. Physicochemical and biological properties of menthol and thymol-based natural deep eutectic solvents. Molecules. 2025; 30(8): 1713. https://doi.org/10.3390/molecules30081713Bagovic Kolic M., Zeleznjak M., Markov K., Srcek V.G., Bubalo M.C., Radosevic K., et al. Physicochemical and biological properties of menthol and thymol-based natural deep eutectic solvents. Molecules. 2025; 30(8): 1713. https://doi.org/10.3390/molecules30081713Samori C., Mazzei L., Ciurli S., Cravotto G., Grillo G., Guidi E., et al. Urease inhibitory potential and soil ecotoxicity of novel «polyphenols-deep eutectic solvents» formulations. ACS Sustain. Chem. Eng. 2019; 7(18): 15558–67. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.9b03493Samori C., Mazzei L., Ciurli S., Cravotto G., Grillo G., Guidi E., et al. Urease inhibitory potential and soil ecotoxicity of novel «polyphenols-deep eutectic solvents» formulations. ACS Sustain. Chem. Eng. 2019; 7(18): 15558–67. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.9b03493da Costa W.A., de Franca V.F., da Silva Souza L.S., de Andrade A.S.A., de Araujo D.A.M., Moreira E.D.T., et al. Physical-chemical and ecotoxic evaluation of different deep eutectic solvents for green analytical applications. Environ. Sci. Pollut. Res. 2023; 30(27): 70701–12. https://doi.org/10.1007/s11356-023-27398-zda Costa W.A., de Franca V.F., da Silva Souza L.S., de Andrade A.S.A., de Araujo D.A.M., Moreira E.D.T., et al. Physical-chemical and ecotoxic evaluation of different deep eutectic solvents for green analytical applications. Environ. Sci. Pollut. Res. 2023; 30(27): 70701–12. https://doi.org/10.1007/s11356-023-27398-zWen Q., Chen J.X., Tang Y.L., Wang J., Yang Z. Assessing the toxicity and biodegradability of deep eutectic solvents. Chemosphere. 2015; 132: 63–9. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2015.02.061Wen Q., Chen J.X., Tang Y.L., Wang J., Yang Z. Assessing the toxicity and biodegradability of deep eutectic solvents. Chemosphere. 2015; 132: 63–9. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2015.02.061Koigerova A., Isakova E., Kremenetskaya U., Tsvetov N., Mizina P. Biological activity of deep eutectic solvent-based extracts of Chamaeneríon angustifolium (L.) Scop. Probl. Biol. Med. Pharm. Chem. 2025; 28(4): 12–22. https://doi.org/10.29296/25877313-2025-04-02Koigerova A., Isakova E., Kremenetskaya U., Tsvetov N., Mizina P. Biological activity of deep eutectic solvent-based extracts of Chamaeneríon angustifolium (L.) Scop. Probl. Biol. Med. Pharm. Chem. 2025; 28(4): 12–22. https://doi.org/10.29296/25877313-2025-04-02Koigerova A., Gosteva A., Samarov A., Tsvetov N. Deep eutectic solvents based on carboxylic acids and glycerol or propylene glycol as green media for extraction of bioactive substances from Chamaenerion angustifolium (L.) Scop. Molecules. 2023; 28(19): 6978. https://doi.org/10.3390/molecules28196978Koigerova A., Gosteva A., Samarov A., Tsvetov N. Deep eutectic solvents based on carboxylic acids and glycerol or propylene glycol as green media for extraction of bioactive substances from Chamaenerion angustifolium (L.) Scop. Molecules. 2023; 28(19): 6978. https://doi.org/10.3390/molecules28196978Tsvetov N., Pasichnik E., Korovkina A., Gosteva A. Extraction of bioactive components from Chamaenerion angustifolium (L.) Scop. with choline chloride and organic acids natural deep eutectic solvents. Molecules. 2022; 27(13): 4216. https://doi.org/10.3390/molecules27134216Tsvetov N., Pasichnik E., Korovkina A., Gosteva A. Extraction of bioactive components from Chamaenerion angustifolium (L.) Scop. with choline chloride and organic acids natural deep eutectic solvents. Molecules. 2022; 27(13): 4216. https://doi.org/10.3390/molecules27134216Кирюшина А.П., Терехова В.А., Вавилова В.М., Кулачкова С.А., Деревенец Е.Д., Кирякина Е.Р. и др. Методика измерений токсичности среднеминерализованных водных сред и отходов по изменению длины корней проростков семян горчицы белой Sinapis alba L. М.; 2024.Kiryushina A.P., Terekhova V.A., Vavilova V.M., Kulachkova S.A., Derevenets E.D., Kiryakina E.R., et al. A Method for Measuring the Toxicity of Medium-Mineralized Aquatic Media and Waste by Changing the Root Length of White Mustard Seed Seedlings Sinapis alba L [Metodika izmerenii toksichnosti srednemineralizovannykh vodnykh sred i otkhodov po izmeneniyu dliny kornei prorostkov semyan gorchitsy beloi Sinapis alba L]. Moscow; 2024. (in Russian)Fiskesjö G. Allium test for screening chemicals; evaluation of cytological parameters. In: Plants for Environmental Studies. CRC Press; 1997: 307–33.Fiskesjö G. Allium test for screening chemicals; evaluation of cytological parameters. In: Plants for Environmental Studies. CRC Press; 1997: 307–33.Akwu N.A., Naidoo Y., Singh M. Cytogenotoxic and biological evaluation of the aqueous extracts of Grewia lasiocarpa: An Allium cepa assay. S. Afr. J. Bot. 2019; 125: 371–80. https://doi.org/10.1016/J.SAJB.2019.08.009Akwu N.A., Naidoo Y., Singh M. Cytogenotoxic and biological evaluation of the aqueous extracts of Grewia lasiocarpa: An Allium cepa assay. S. Afr. J. Bot. 2019; 125: 371–80. https://doi.org/10.1016/J.SAJB.2019.08.009Медведева М.Ю., Болсуновский А.Я., Зотина Т.А. Цитогенетические нарушения у водного растения elodea canadensis в зоне техногенного загрязнения р. Енисей. Сибирский экологический журнал. 2014; 21(4): 561–72. https://elibrary.ru/smibrdMedvedeva M.Yu., Bolsunovsky A.Ya., Zotina T.A. Cytogenetic abnormalities in aquatic plant Elodea canadensis in anthropogenic contamination zone of Yenisei River. Contemporary Problems of Ecology. 2014; 7(4): 422–32. https://doi.org/10.1134/S1995425514040088 https://elibrary.ru/uezkihПотемкин А.А., Котельникова А.Д., Волков Д.С. Автоматическое детектирование клеток для Allium-теста с помощью YOLOv5. В кн.: Почвоведение. Горизонты будущего, 2023. Сборник тезисов докладов седьмой конференции молодых ученых Почвенного института им. В.В. Докучаева. М.; 2023: 132–3. https://elibrary.ru/gxrtgqPotemkin A.A., Kotel’nikova A.D., Volkov D.S. Automatic detection of cells for the Allium test using YOLOv5. In: Soil Science. Horizons of the Future, 2023. Collection of Abstracts of the Seventh Conference of Young Scientists of the V.V. Dokuchaev Soil Institute [Pochvovedenie. Gorizonty budushchego, 2023. Sbornik tezisov dokladov sed’moi konferentsii molodykh uchenykh Pochvennogo instituta im. V.V. Dokuchaeva]. Moscow; 2023: 132–3. https://elibrary.ru/gxrtgq (in Russian)Dai Y., Witkamp G.J., Verpoorte R., Choi Y.H. Tailoring properties of natural deep eutectic solvents with water to facilitate their applications. Food Chem. 2015; 187: 14–9. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.03.123Dai Y., Witkamp G.J., Verpoorte R., Choi Y.H. Tailoring properties of natural deep eutectic solvents with water to facilitate their applications. Food Chem. 2015; 187: 14–9. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.03.123

The authors declare that there are no conflicts of interest present.