Физико-химические свойства наночастиц оксида вольфрама (VI) как детерминанты их токсичности и гигиенической опасности для здоровья человека (аналитический обзор литературы)

Наноматериалы представляют собой передовые структуры, характеризующиеся наличием частиц с размерами в нанодиапазоне хотя бы в одном измерении. Столь малые размеры обусловливают появление квантовых эффектов, придающих материалам с наночастицами (НЧ) в составе уникальные механические, оптические, термодинамические, электрические и прочие свойства, не характерные для микроразмерных аналогов [1]. Благодаря этому замена микроструктурных материалов на наноразмерные аналоги имеет ключевое значение для повышения качества продукции и эффективности технологических процессов в различных отраслях экономики, что приводит к активному расширению спектра применения НЧ, в том числе в отраслях, развитие которых критически важно для обеспечения национальной безопасности и поддержания стратегических направлений технологического суверенитета [2–4].

Активное и повсеместное внедрение наноматериалов не только формирует широкие технологические перспективы, но и приводит к сопутствующей экспозиции населения и работников в процессе производства и потребления продукции, содержащей НЧ оксида вольфрама, создавая труднопрогнозируемые риски для здоровья, сопряжённые с токсическим воздействием НЧ. Согласно результатам исследований, в том числе проведённых в ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», уникальные физико-химические свойства НЧ модифицируют их токсикокинетику и характер взаимодействия с биологическими объектами [5–9]. Это обусловливает большую, относительно микрочастиц (МЧ) химических аналогов, степень бионакопления и более выраженные патологические изменения на клеточно-молекулярном и органно-тканевом уровнях.

Среди востребованных наноматериалов особое место занимают НЧ оксида вольфрама (VI) (WO₃), обладающие уникальными электрическими, оптическими и электрохромными характеристиками [10]. Данные свойства определяют их широкое применение в производстве устройств для преобразования и хранения энергии, передачи информации, стёкол с заданной светопропускающей способностью, фотодетекторов. Развитая удельная площадь поверхности в сочетании с высокой фотокаталитической активностью позволяют эффективно использовать НЧ WO₃ в газовой сенсорике, технологиях очистки сточных вод и в каталитических реакциях. Особую значимость представляют биомедицинские перспективы использования НЧ WO₃: способность к генерации активных форм кислорода (АФК) и поглощению излучения в инфракрасном диапазоне позволяет рассматривать их как перспективные агенты для терапии новообразований, адресной доставки лекарственных веществ и создания антибактериальных препаратов нового поколения.

Широкое внедрение в производство в сочетании с потенциальной токсичностью наночастиц диктует необходимость разработки эффективных мер профилактики с целью минимизации рисков для здоровья населения и работников. Реализация данной задачи невозможна без систематизации накопленных данных о механизмах токсического действия, инициируемых на клеточно-молекулярном и органно-тканевом уровнях при различных путях поступления НЧ WO₃ в организм.

Актуальность аналитического обзора по данной проблеме существенно возрастает вследствие выраженного дефицита прямых эпидемиологических исследований, оценивающих изолированное влияние экспозиции НЧ WO₃ на здоровье человека. В доступных базах данных практически отсутствуют долгосрочные исследования нарушений здоровья, ассоциированных исключительно с НЧ WO₃, поскольку в реальных условиях экспозиции наночастицы практически всегда выступают компонентом полидисперсного и многокомпонентного аэрозоля. Дифференцировать изолированный вклад именно наноразмерной фракции WO₃ на популяционном уровне не представляется возможным.

Самостоятельные гигиенические нормативы (ПДК и ОБУВ) для НЧ WO₃ как в Российской Федерации (СанПиН 1.2.3685–21), так и в международной практике (ВОЗ, ЮНЕП, IPCS и др.) не установлены. Контроль воздушной среды осуществляется по нормативам для микроразмерных химических аналогов (в Российской Федерации ПДК_м.р. в воздухе рабочей зоны для вольфрама оксида составляет 6 мг/м³, в атмосферном воздухе ПДК_с.с. – 0,15 мг/м³). При данном подходе ультрадисперсный характер наноматериала не выявляется, что приводит к недооценке реальной гигиенической опасности при определении рисков для здоровья.

Цель исследования – систематизация и аналитический обзор данных о ключевых молекулярно-клеточных и системных органно-тканевых проявлениях токсичности наночастиц оксида вольфрама (VI) с учётом их физико-химических детерминант как основы для оценки гигиенической опасности для здоровья человека.

В обзоре систематизированы данные о ключевых физико-химических детерминантах токсичности НЧ, обусловливающих развитие патологических эффектов на различных уровнях – клеточно-молекулярном и органно-тканевом. Поиск профильной литературы проводился в базах данных eLIBRARY.ru, PubMed и Google Scholar среди публикаций на русском и английском языках за период 2004–2026 гг. Поисковые запросы включали комбинации ключевых слов: tungsten oxide nanoparticles; solubility; surface charge; adsorption capacity; agglomeration; hydrophobicity; free radical generation; interaction with DNA/proteins/membranes; cytotoxicity; toxicity. Критерии включения: результаты оригинальных исследований и данные паспортов безопасности (MSDS). Критерии исключения: исследования in silico, работы без верификации физико-химических характеристик используемых НЧ WO₃, а также дублирующиеся данные. Из 185 идентифицированных источников после анализа релевантности заголовков и аннотаций для итогового анализа отобрано 49 публикаций.

Токсический потенциал и биологическая активность наноматериалов детерминированы их физико-химическими характеристиками. К ключевым параметрам, определяющим реакционную способность НЧ WO₃, относятся: дисперсность (размер), удельная площадь поверхности, растворимость в воде и биосредах, поверхностный заряд, адсорбционная ёмкость, агрегативная устойчивость, гидрофобность и способность к генерации свободных радикалов. Установлено, что уменьшение размера частиц ведёт к экспоненциальному росту их числа в единице массы и увеличению удельной площади поверхности, что повышает химическую активность и риск развития патологических эффектов. Согласно изученным данным, размер синтезируемых НЧ WO₃ варьирует в широком диапазоне (от 4 до 100 нм), а показатели удельной площади поверхности достигают 1,6–65 м²/г [11–13].

Растворимость в воде и биологических средах выступает важным детерминантом токсичности наночастиц. При попадании в жидкую фазу растворимые НЧ диссоциируют с образованием ионного раствора, токсичность которого определяется преимущественно его химическим составом. Биологические эффекты слаборастворимых и нерастворимых НЧ, сохраняющих твердофазную структуру в течение длительного времени, зависят не только от химической природы материала, но и от характеристик их поверхности. Согласно имеющимся данным, НЧ WO₃ характеризуются крайне низкой растворимостью в водной среде [11, 14–17]. Динамика растворимости вольфрамсодержащих НЧ изучена в средах, имитирующих лёгочный сурфактант и интерстициальную жидкость, а также в питательной среде для культивирования клеток эпителия бронхов [18]. Установлено, что через четыре часа экспозиции доля растворённой фракции составляет 25%, достигая 100% к 48 ч. В изотоническом растворе хлорида натрия (рН 7,4) процесс протекает менее интенсивно: растворимость не превышает 60% за аналогичный период. Анализ механизмов деградации частиц показал, что скорость уменьшения металлического ядра превышает скорость растворения всей частицы. Это подтверждается увеличением толщины оксидной плёнки (с 8,6 до 18,2 нм) на фоне сокращения диаметра ядра (с 86 до 46,6 нм) в интервале 0–48 ч.

Поверхностный заряд является фундаментальным физико-химическим параметром, определяющим характер взаимодействия НЧ с биологическими структурами (мембранами, белками, нуклеиновыми кислотами) и их агрегативную устойчивость. Согласно проанализированным данным, для НЧ WO₃ наиболее характерен отрицательный заряд поверхности. В нейтральной водной среде (рН 7,0) значения дзета-потенциала частиц, полученных различными методами синтеза, варьируют в диапазоне от минус 30,02 до минус 19,5 мВ [19], что согласуется с результатами других исследований (от минус 43,7 до минус 6 мВ) [20–23]. Электроотрицательность сохраняется и при модификации поверхности: так, при нанесении поливинилпирролидонового покрытия дзета-потенциал составил минус 7 мВ [24]. При инкубации НЧ WO₃ в модифицированной среде Игла (DMEM) также верифицирован отрицательный заряд (минус 30 мВ) [25], что указывает на стабильность данного параметра в условиях, имитирующих культивирование клеток. Несмотря на превалирование данных об электроотрицательности, в ряде работ отмечен положительный поверхностный заряд НЧ WO₃. Так, в исследовании [26] значение дзета-потенциала наноматериала в водной среде составило плюс 31,53 мВ. Отмечено, что модификация поверхности положительно заряженных НЧ WO₃ поливинилпирролидоном приводит к двукратному росту показателя – до плюс 70 мВ [27].

Установлено, что характер поверхностного заряда НЧ WO₃ зависит от pH среды. Согласно результатам исследований, значение дзета-потенциала снижается с увеличением водородного показателя: от плюс 6 мВ (при pH 2,0) до минус 30 мВ (при pH 10,0) с достижением изоэлектрической точки при pH 2,5 [28]. Несмотря на вариативность данных о значении заряда, установленные величины дзета-потенциала (как положительные, так и отрицательные) свидетельствуют о наличии выраженного электростатического отталкивания между частицами. Это обеспечивает высокую устойчивость нанодисперсной фазы НЧ WO₃, препятствует формированию крупных агломератов и, следовательно, способствует сохранению высокой реакционной способности и токсичности по сравнению с микроразмерными аналогами.

Установлено, что водородный показатель среды является одним из определяющих факторов агрегации наночастиц. Согласно результатам исследований [28], при увеличении pH в растворах на основе деионизированной воды наблюдается снижение скорости агломерации и уменьшение гидродинамического диаметра агрегатов НЧ WO₃. В кислой среде (pH 2,0) вблизи изоэлектрической точки данные показатели достигают максимальных значений (~ 4,5 нм/с и 5000 нм соответственно) вследствие минимизации сил электростатического отталкивания. В нейтральных условиях (pH 7,0) скорость агломерации снижается до 0,5 нм/с, а гидродинамический диаметр – до 1000 нм. Следовательно, усиление электростатического отталкивания при удалении от точки нулевого заряда способствует стабилизации нанодисперсной фазы.

Ряд исследований подтверждает выраженную склонность НЧ WO₃ к агломерации в водной среде. Установлено, что при внесении в водную среду НЧ WO₃, имеющих в нативном состоянии размер 40–100 нм, гидродинамический диаметр увеличивается в 2–5,5 раза – до 86–546 нм [13, 22, 23]. В некоторых случаях при исходном размере 50–100 нм показатель сохраняется на уровне 100 нм, что свидетельствует об относительной стабильности отдельных образцов [29]. Особое значение имеет тот факт, что в культуральных средах процессы агломерации протекают интенсивнее, чем в дистиллированной воде. Так, частицы диаметром 25–52 нм формируют крупные агрегаты, размер которых достигает 5000 нм [30]. Тем не менее сохранение размера агломератов в пределах 100–1000 нм в водных растворах подтверждает наличие электростатического отталкивания, препятствующего активному притягиванию НЧ.

Гидрофобность наноматериалов является ключевым фактором, определяющим интенсивность их взаимодействия с клеточными мембранами. Считается, что выраженные гидрофобные свойства способствуют адгезии НЧ на клеточной поверхности и облегчают их последующую интернализацию. Согласно проанализированным данным, вольфрамсодержащие НЧ могут обладать различной степенью гидрофобности в зависимости от модификации поверхности. Установлено, что включение НЧ WO₃ в состав силиконовых покрытий обеспечивает их сверхгидрофобность: угол смачивания поверхности достигает 158° [31]. Аналогичная тенденция к росту гидрофобности отмечена для галлуазитовых нанотрубок, покрытых WO₃ (угол смачивания 92,6°), а также для композитов на основе эпоксидной смолы и 3-меркаптопропилтриметоксисилана, для которых добавление НЧ привело к увеличению показателя с 79 до 144° [32, 33]. С другой стороны, в ряде исследований зафиксирована способность НЧ WO₃ повышать гидрофильность поверхностей. Так, нанесение покрытия из НЧ на стекло приводит к выраженному снижению угла смачивания поверхности с 35 до 5° [34]. Вариативность данных свойств, вероятно, детерминирована исходным химическим составом поверхности и способами её модификации. В литературе сведения о влиянии факторов среды на гидрофобность (гидрофильность) НЧ WO₃ ограничены и более детально представлены для микроразмерного химического аналога. Установлено, что вольфрамсодержащее покрытие на стальной подложке при комнатной температуре обладает гидрофильностью (угол смачивания 66°), однако при увеличении температуры до плюс 200–400 °С проявляются гидрофобные свойства (угол смачивания достигает 122°), при температуре плюс 600–800 °С отмечено возвращение к гидрофильному состоянию (угол смачивания уменьшается до 7°) [35].

Адгезионная способность наночастиц является ещё одним значимым фактором, определяющим их взаимодействие с клеточными мембранами и последующее внутриклеточное поступление. Согласно проанализированным данным, установлена высокая степень адгезии НЧ WO₃ к оцинкованной стали [36]; алмазоподобного углеродного покрытия с внедрёнными НЧ WO₃ к металлической подложке [37]; чернил, содержащих НЧ WO₃ и поливиниловый спирт, к стеклу с покрытием из оксида индия-олова [38].

Высокая адсорбционная ёмкость НЧ, достигающая 100% сорбции для отдельных катионов и органических молекул, обеспечивает их функцию как переносчиков токсичных веществ внутрь клетки, потенцируя сочетанный негативный эффект. Установлено, что НЧ WO₃ эффективно адсорбируют органические красители. Так, степень адсорбции метиленового синего в кислой (pH 4,5–5,4) и нейтральной (pH 7,4) средах достигает 92% за 160 мин [19, 20, 39]. В составе нанокомпозита с альгинатом кальция эффективность извлечения метилового фиолетового достигает 100% (при концентрации сорбента 1,6 г/дм³). Процесс адекватно описывается моделью Ленгмюра с максимальной адсорбционной способностью 86 мг/г [40]. Интенсивность сорбции находится в прямой зависимости от дисперсности материала: при уменьшении размера НЧ WO₃ с 73 до 7–11 нм показатель адсорбции возрастает десятикратно – с 10 до 90% и более [41]. Высокая адсорбционная активность НЧ WO₃ подтверждена в отношении ионов металлов (наиболее часто упоминаются свинец, кадмий, медь, железо, никель, хром и ртуть). Например, в экспериментах с ионами кадмия (Cd²⁺) установлено, что при экспозиции 150 мг наноматериала в нейтральных растворах с концентрацией 2–10 мг/дм³ адсорбционное равновесие достигается через 35 мин (при температуре плюс 25 °C), обеспечивая извлечение до 68% ионов металла. Модификация (функционализация) НЧ WO₃ углеродными точками существенно интенсифицирует процесс: время достижения равновесия сокращается до 20 мин [42]. Высокая сорбционная активность НЧ WO₃ подтверждается также данными об их способности связывать фосфаты [43]. При экспозиции наноматериала в сточных водах эффективность адсорбции за 40 мин достигает 75%, при этом адсорбционная ёмкость составляет 38 мг/г. Следовательно, выраженная адсорбционная способность НЧ WO₃ создаёт условия для концентрирования на их поверхности и последующего внутриклеточного транспорта веществ органической и неорганической природы. Данный механизм («эффект троянского коня») способствует росту токсической нагрузки на организм и может приводить к синергизму негативных эффектов при сочетанном воздействии.

Триггерным механизмом токсического действия рассматриваемых НЧ является инициация избыточной генерации свободных радикалов как на поверхности клеточных мембран, так и во внутриклеточном пространстве, что ведёт к развитию декомпенсированного окислительного стресса. Вследствие высокой реакционной способности наночастиц данный процесс протекает значительно интенсивнее, чем при воздействии микроразмерных аналогов. Прооксидантная активность НЧ WO₃ верифицирована in vitro на различных биологических моделях, в том числе на бактериальных, растительных и животных клетках. При экспозиции первичных мезенхимальных стволовых клеток человека (hMSc), линий аденокарциномы лёгкого (А549), остеосаркомы (MNNG/HOS) и меланомы кожи зафиксировано дозозависимое увеличение уровня внутриклеточных АФК, достигающее четырёхкратных значений относительно контроля [25, 44, 45]. Эксперименты на бактериальных моделях (Escherichia coli, Staphylococcus aureus) подтверждают, что в результате электростатического притяжения НЧ WO₃ взаимодействуют с клеточной стенкой, инициируя избыточную продукцию супероксид-аниона, гидроксильного радикала, пероксида водорода и синглетного кислорода [39]. Развитие окислительного стресса отмечено в растительных клетках (полученных от Ocimum basilicum), где экспозиция НЧ WO₃ (50–300 мг/дм³) в течение 48 ч вызывала разнонаправленное изменение содержания антиоксидантных ферментов: активность супероксиддисмутазы и каталазы возрастала (в 2,5 раза относительно контроля), в то время как активность пероксидазы снижалась в 2,2 раза [29]. Характер изменения активности аскорбатпероксидазы имел дозозависимый нелинейный характер. При воздействии НЧ в концентрациях 50–100 мг/дм³ значение данного показателя увеличивалось, но при концентрациях 200–300 мг/дм³ снижалось. Предположительно, это свидетельствует об ингибировании антиоксидантных процессов при увеличении концентрации наноматериала.

Вероятно, благодаря усилению генерации свободных радикалов НЧ WO₃ способны нарушать целостность клеточных мембран, что способствует их внутриклеточной интернализации. Данный эффект подтверждён результатами исследований на модели эпителия верхних дыхательных путей человека: при воздействии вольфрамсодержащих наночастиц зафиксировано снижение трансэпителиальной электрической проводимости до 27% от фонового уровня, что указывает на снижение целостности эпителиального барьера [46]. При инкубации фибробластов кожи и клеток линии А549 установлено, что НЧ WO₃ в течение 24 ч покрывают значительную площадь мембран, нарушают их целостность и проникают в цитоплазму [25, 30].

Интернализованные НЧ вступают в прямое взаимодействие с внутриклеточными органеллами и макромолекулами, вызывая нарушение их функций и структуры. НЧ WO₃ конъюгируют с ДНК человека в течение 30 мин экспозиции [47]. Предположительно, данный процесс обусловлен формированием связей с фосфатными группами и электростатическим взаимодействием. В дальнейшем это инициирует окислительное повреждение молекул ДНК, что подтверждается значимым повышением уровня 8-оксо-2’-дезоксигуанозина (маркёра окислительной модификации ДНК) в культурах гепатоцитов крыс и клетках линии А549 [25, 48]. В экспериментах in vivo при острой и подострой пероральной экспозиции крыс (1000 мг/кг) также доказан генотоксический эффект: выявлены разрывы ДНК в лимфоцитах и гепатоцитах, а также рост числа микроядер и хромосомных аберраций в полихроматофильных эритроцитах [49].

Генотоксический потенциал НЧ WO₃ подтверждён на бактериальных и растительных моделях. Экспозиция изолированной плазмидной ДНК E. coli в течение 24 ч инициирует одноцепочечные разрывы, что верифицируется ростом доли релаксированной формы нуклеиновой кислоты относительно сверхспирализованной [50]. Последующая трансформация данных плазмид в клетки E. coli ведёт к резкому снижению выживаемости бактерий (менее 20%) и возникновению мутаций по типу трансверсий. В тестах на Allium cepa установлено, что рассматриваемые НЧ вызывают дозозависимое угнетение митотического индекса и развитие выраженных хромосомных аберраций [51]. Зафиксированы такие аномалии, как анафазно-телофазные мосты, отставание и слипание хромосом. Патогенез данных нарушений может быть обусловлен ингибированием репликации и полимеризации ДНК, нарушением процессов спирализации хроматина, а также деструкцией микротрубочек и веретена деления.

Взаимодействие НЧ WO₃ с белковыми макромолекулами изучено фрагментарно. Установлено, что экспозиция эритроцитов человека в суспензии НЧ (12,5 мг/см³) в течение двух часов инициирует гемолиз [52]. Предполагается, что триггером разрушения клеток служит формирование «белковой короны» (protein corona) при контакте наночастиц с белками крови и мембранными протеинами. Данный процесс ведёт к конформационным изменениям структуры белков и нарушению целостности эритроцитарных мембран.

Деструкция ДНК и белков под влиянием НЧ WO₃ неизбежно вызывает нарушение экспрессии генов и развитие глубокого дисметаболизма. Установлено, что воздействие наночастиц на первичные и иммортализованные клеточные линии человека приводит к разнонаправленной модуляции экспрессии таргетных генов и белков, регулирующих гомеостаз АФК, антиоксидантный ответ, воспалительные реакции, а также процессы апоптоза, некроза, аутофагии и пролиферации [25, 44, 45]. Специфический эффект зафиксирован на модели Streptococcus agalactiae: экспозиция НЧ WO₃ вызывает репрессию генов, ответственных за синтез белков антибиотикорезистентности (например, к тетрациклину и эритромицину) [26].

Каскад молекулярных нарушений закономерно трансформируется в выраженные цитотоксические эффекты. Экспозиция НЧ WO₃ инициирует воспалительный ответ, подавление пролиферации и деструкцию цитоскелета, а также кариопикноз в форме дефрагментации и протрузий ядерной мембраны [44, 46]. Финальным этапом цитотоксического действия является гибель клеток, имеющая дозо- и экспозиционно-зависимый характер [44]. Согласно результатам МТТ-теста (активность дегидрогеназ), жизнеспособность линий hMSc и MNNG/HOS снижалась до уровня менее 50%, в то время как оценка по выходу лактатдегидрогеназы и окрашиванию пропидия йодидом верифицировала практически полную гибель популяций. Примечательно, что первичные клетки (hMSc) демонстрировали более высокую резистентность к воздействию НЧ WO₃ по сравнению с опухолевыми линиями. Аналогичная летальность (выживаемость 23–73%) зафиксирована для фибробластов, гепатоцитов и клеток аденокарцином различного генеза [25, 30, 48, 53–55]. Повышение уровней эффекторных каспаз позволяет предположить, что гибель клеток при воздействии НЧ WO₃ реализуется преимущественно по механизму апоптоза [30, 44]. Выраженная цитотоксичность данных наночастиц подтверждена в отношении широкого спектра грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов. Установлено подавление жизнеспособности (вплоть до 100%) и формирование зон ингибирования роста диаметром до 20 мм для штаммов S. aureus, E. coli, P. aeruginosa, B. subtilis и S. agalactiae [26, 39, 55–57].

За счёт ультрадисперсности, высокого дзета-потенциала и развитой удельной поверхности наноразмерная форма WO₃ обладает кратно большей проникающей способностью через гистогематические барьеры, детерминирует системную биоаккумуляцию и выраженное цитотоксическое, гепато- и пульмонотоксическое действие в дозах, при которых микроразмерный аналог не вызывает статистически значимых морфофункциональных нарушений в органах-мишенях. Эксперименты на крысах подтверждают значимый рост концентрации вольфрама в крови при пероральной экспозиции НЧ (500 и 1000 мг/кг) [23, 49]. С системным кровотоком частицы распределяются в организме, депонируясь преимущественно в печени, почках, селезёнке, сердце, лёгких и головном мозге.

На системном уровне верифицировано развитие окислительного стресса (рост уровня малонового диальдегида на фоне угнетения каталазы и глутатиона), воспалительной реакции (лейкоцитоз) и синдрома цитолиза (повышение активности АЛТ и АСТ). В системе крови отмечают ингибирование эритропоэза (снижение уровня гемоглобина, эритроцитов и гематокрита) и развитие тромбоцитопении. Патоморфологическим субстратом гепатотоксического эффекта служат выявленные при гистологическом исследовании очаги некроза паренхимы печени [49]. Примечательно, что воздействие микроразмерного аналога в аналогичных дозах не вызывает статистически значимых изменений, что подтверждает специфичность токсического действия наноразмерной формы оксида вольфрама [23, 49]. Гепатотоксичность наноразмерного WO₃ подтверждена при курсовой внутрибрюшинной экспозиции мышей (наностержни, 10–20 мг/кг в течение 14 сут) [58]. В гомогенатах печени верифицировано развитие окислительного стресса, характеризующегося ростом уровней АФК и малонового диальдегида на фоне компенсаторного увеличения содержания глутатиона и активности супероксиддисмутазы. Инициация воспалительного ответа подтверждена повышением концентрации провоспалительных цитокинов и медиаторов: фактора некроза опухоли α (TNF-α), интерферона-γ (IFN-γ), интерлейкина-4 (IL-4), а также активацией ядерного фактора транскрипции NF-κВ. Результатом данных процессов становится повреждение паренхимы печени по типу синдрома цитолиза (гиперферментемия АЛТ и АСТ). Патоморфологическая картина характеризуется пикнозом ядер гепатоцитов и развитием гидропической дистрофии паренхиматозной ткани.

При ингаляционном пути поступления НЧ WO₃ проявляют выраженную пульмонотоксичность. Установлено накопление наночастиц в бронхиальном дереве, альвеолах и альвеолярном интерстиции лёгких (на модели золотистых хомяков) при экспозиции в концентрациях 5–10 мг/м³ (четверо суток по 4 ч/сут) [59]. Анализ бронхоальвеолярного лаважа выявил признаки деструкции аэрогематического барьера и синдрома цитолиза (повышение активности лактатдегидрогеназы и щелочной фосфатазы). Развитие экссудативной фазы воспаления подтверждалось ростом концентрации общего белка, выбросом провоспалительного цитокина TNF-α, а также нейтрофильно-лимфоцитарной инфильтрацией. Патоморфологическая картина соответствовала инициальной стадии воспалительного процесса с характерной гиперплазией лимфоидной ткани лёгких.

Заключение

Масштабное внедрение наночастиц оксида вольфрама в различные отрасли экономики формирует труднопрогнозируемые риски для здоровья населения и работников производств. Систематизация данных подтверждает наличие у НЧ WO₃ уникальных физико-химических детерминант (ультрадисперсность, высокая сорбционная ёмкость и реакционная способность), которые радикально отличают их от макроструктурных аналогов. Данные свойства обеспечивают эффективную интернализацию частиц, их прямое и опосредованное (через окислительный стресс) повреждающее действие на макромолекулы, что ведёт к дестабилизации экспрессии генов и белков, регулирующих клеточный гомеостаз.

Патологические изменения на клеточном уровне, в том числе воспалительная реакция, деструкция цитоскелета и органоидов, обусловливают высокую цитотоксичность рассматриваемых наночастиц и инициируют гибель клеток по механизму апоптоза. Развитие молекулярно-клеточного повреждения трансформируется в системные морфофункциональные нарушения в органах-мишенях. Установлена выраженная тропность НЧ WO₃ к тканям лёгких и печени, где токсическое действие НЧ манифестирует в форме воспалительных, дистрофических и некротических процессов.

Обобщая результаты систематизации имеющихся данных, можно констатировать недостаточную изученность токсикокинетики и патогенеза эффектов НЧ WO₃ при различных режимах экспозиции in vivo в сравнении с микроразмерными аналогами. Эпидемиологические данные о влиянии изолированных фракций наноразмерной формы WO₃ на здоровье человека практически отсутствуют. Самостоятельные гигиенические нормативы для НЧ WO₃ в Российской Федерации и зарубежных странах не установлены. Дальнейшие исследования в этом направлении необходимы для формирования научно обоснованной базы гигиенического нормирования и разработки адресных мер профилактики, направленных на минимизацию рисков для здоровья работников и населения при производстве и потреблении продукции, содержащей НЧ WO₃.