Оценка кумулятивного действия нанодисперсного диоксида кремния в эксперименте in vivo

В настоящее время наноструктурированные материалы на основе высокодисперсных порошков могут стать тем сегментом наноиндустрии, который обеспечит к 2015 г. основную долю нанопродукции, производимой в Российской Федерации [Озерин, 2009]. Уникальные свойства наночастиц, такие, как высокие значения величины удельной поверхности, малые размеры, проявление размерно-зависимых квантовых эффектов, обусловливают разнообразие практического применения нанопорошков, в связи с чем прогнозируется значительный рост контакта населения с наноматериалами, что может представлять определенную угрозу для здоровья и безопасности человека.

На сегодняшний день на рынке производства нанопорошков доминирует нанодисперсный диоксид кремния, широко используемый промышленными отраслями электроники, оптики, обрабатывающего производства и имеющий большой потенциал для диагностического и терапевтического применения в медицине [Glenn, Pereira, 2007; Hua et al., 2013]. В процессе функционирования данных промышленных отраслей возможно загрязнение водных объектов наночастицами исследуемого вещества, что обусловливает возможность его перо- рального поступления с питьевой водой в организм человека. В связи с вышесказанным, актуальным является исследование и определение параметров токсичности нанодисперсного диоксида кремния при пероральном поступлении, в том числе его способности к кумуляции в организме.

Материалы и методы

Исследование кумуляции водной суспензии нанодисперсного диоксида кремния выполнено по схеме, предложенной R.K.S. Lim и соавторами [Lim, Rink, Glass, 1961] и в соответствии с МУ 1.2.2520-09 Токсиколого-гигиеническая оценка безопасности наноматериалов [Токсиколого-гигиеническая …, 2009].

Для установления параметров кумулятивного действия водной суспензии нанодисперсного диоксида кремния проведен развернутый эксперимент на белых крысах-самцах линии Wistar массой 200±10 г. Экспериментальные животные были разделены на 2 группы (опытная и контрольная), по 10 особей в каждой. Схема проведения эксперимента предусматривала введение исследуемой водной суспензии ежедневно однократно внутри-желудочно через зонд в первые 4 дня в дозе 365.9 мг/кг (1/10 ЛД 50 ) в объеме 1.0±0.2 мл, затем каждые последующие 4 дня дозу увеличивали в 1.5

раза до достижения гибели 50% животных из группы. Расчет 1/10 ЛД 50 проведен на основании ранее установленной ЛД 50 при однократном внут-рижелудочном введении через зонд крысам-самцам линии Wistar, которая составила 3659 мг/кг [Звездин, Акафьева, 2012; Zaitseva et al., 2013]. Контрольной группе внутрижелудочно через зонд вводили дистиллированную воду в объеме, аналогичном объему вводимого вещества. В ходе проведения эксперимента оценивали летальный эффект и клиническую картину развития интоксикации. Расчет коэффициента кумуляции проводили по формуле

^Кк ⁼

^ЛД 50 n

ЛД 50

, где

ЛД 50n – средняя смертельная доза вещества при n-кратном введении, мг/кг; ЛД 50 – средняя смертельная доза вещества при однократном введении, мг/кг.

Оценку кумулятивного действия водной суспензии нанодисперсного диоксида кремния осуществляли в соответствии с установленной величиной коэффициента кумуляции (величина коэффициента менее 1 свидетельствует о наличии кумулятивных свойств, более 1 – об эффекте привыкания).

Результаты

Анализ динамики массы тела экспериментальных животных в опытной группе показал достоверное снижение средней массы к четвертому дню эксперимента, которое составило 7.3% (р=0.0001). В контрольной группе животных масса тела не изменилась (р=0.796) (табл. 1).

Таблица 1

Динамика массы тела экспериментальных животных при исследовании функциональной кумуляции нанодисперсного диоксида кремния при внутрижелудочном введении через зонд

Группа животных	Средняя масса тела в группе, г (M±m)		Динамика массы тела, %	Досто-верность различий (р≤ 0.05)
	до введения вещества	на 4 день эксперимента
Опыт	204±6.3	189±8.5	-7.3	0.001
Контроль	202±7.9	203±9.1	+0.5	0.796

Таблица 2 Динамика гибели животных при исследовании функциональной кумуляции нанодисперсного диоксида кремния при внутрижелудочном введении через зонд

Показатели	День эксперимента
	1	2	3	4
Суммарная доза вещества, мг/кг	365.9	731.8	1097.7	1463.6
Кол-во погибших животных, абс.	0/10	1/10	3/10	7/10

Средняя смертельная доза при 4-кратном введении составила 1464 мг/кг, в то время как LD 50 при однократном введении – 3659 мг/кг . Коэффициент кумуляции составил

_{К =} 1464 мг / кг _{= 0 4 .}

^к 3659 мг / кг ^.

Таким образом, исследование кумулятивных свойств водной суспензии нанодисперсного диоксида кремния при внутрижелудочном введении через зонд свидетельствует о высокой стойкости исследуемого вещества в биологических средах, потенциальной способности к накоплению в организме и опасности развития хронической интоксикации (величина коэффициента кумуляции составила 0.4 (<1), что указывает на наличие у нанодис-персного диоксида кремния кумулятивных свойств). Следовательно, необходимо проведение эксперимента по изучению негативных эффектов и параметров токсичности водной суспензии нано-дисперсного диоксида кремния при хроническом поступлении в организм.