Оценка особенностей бионакопления и токсического действия наночастиц оксида меди (II) на органы дыхания при ингаляционном поступлении в организм в сравнении с микроразмерным химическим аналогом для задач профилактики
Автор: Степанков М.С.
Журнал: Анализ риска здоровью @journal-fcrisk
Рубрика: Медико-биологические аспекты оценки воздействия факторов риска
Статья в выпуске: 4 (44), 2023 года.
Бесплатный доступ
В настоящее время актуальным является уточнение параметров и особенностей негативных эффектов действия наночастиц оксида меди (НЧ CuO) на органы дыхания при ингаляционном пути поступления в организм для разработки эффективных профилактических мер. Осуществлена оценка особенностей бионакопления и характера токсического действия НЧ CuO на органы дыхания в сравнении с микроразмерным химическим аналогом при экспериментальном моделировании ингаляционной экспозиции для задач профилактики. Определены значения физических параметров тестируемых материалов. Экспериментальное исследование проведено на крысах линии Wistar. Животных подвергали однократной ингаляционной экспозиции в течение 4 ч в концентрации ~4 мг/м3; субхронической ингаляционной экспозиции в концентрации 1,2-1,4 мг/м3; однократной интратрахеальной экспозиции в дозе 0,005 г на крысу. Изучены особенности бионакопления НЧ, их влияния на состав клеточной популяции жидкости бронхоальвеолярного лаважа (БАЛЖ), развития патоморфологических нарушений в тканях и массу легких в сравнении с микрочастицами (МЧ). НЧ CuO в сравнении с МЧ обладают меньшим размером, гидродинамическим диаметром, большей удельной площадью поверхности и суммарным объемом пор, что обусловливает большую проникающую способность НЧ. Бионакопление в легких при однократной ингаляционной экспозиции сопоставимо между НЧ и МЧ. При многократной экспозиции НЧ проявляют большую степень бионакопления. Однократное интратрахеальное воздействие вызывает более выраженные изменения состава клеточной популяции в жидкости БАЛЖ. При экспозиции НЧ в легких наблюдается эмфизема, отек и экссудация эритроцитов, не выявленные при экспозиции МЧ. Таким образом, НЧ CuO при однократной интратрахеальной (0,005 г на крысу) и субхронической ингаляционной экспозиции (1,2 мг/м3) обладают большей степенью бионакопления и токсического действия на органы дыхания (легкие) в сравнении с микроразмерным химическим аналогом. Полученные результаты необходимо учитывать при разработке мер, направленных на профилактику развития негативных эффектов со стороны органов дыхания при ингаляционной экспозиции изучаемым наноматериалом.
Оксид меди (ii), наночастицы, микрочастицы, ингаляционная экспозиция, бионакопление, негативные эффекты, клеточно-фагоцитарная активность, крысы линии wistar
Короткий адрес: https://sciup.org/142239926
IDR: 142239926 | DOI: 10.21668/health.risk/2023.4.12
Список литературы Оценка особенностей бионакопления и токсического действия наночастиц оксида меди (II) на органы дыхания при ингаляционном поступлении в организм в сравнении с микроразмерным химическим аналогом для задач профилактики
- Mobasser S., Firoozi A.A. Review of nanotechnology applications in science and engineering // J. Civil Eng. Urban. -2017. - Vol. 6, № 4. - P. 84-93.
- Khan I., Saeed K., Khan I. Nanoparticles: Properties, applications and toxicities // Arabian Journal of Chemistry. -2019. - Vol. 12, № 7. - P. 908-931. DOI: 10.1016/j.arabjc.2017.05.011
- Зайцева Н.В., Землянова М.А. Гигиеническая индикация последствий для здоровья при внешнесредовой экспозиции химических факторов: монография / под ред. Г.Г. Онищенко. - Пермь: Книжный формат, 2011. - 532 с.
- Золина Л.И., Грачёва К.О. Физико-химические и биохимические свойства металлических наночастиц и их применение // Industrial Processes and Technologies. - 2022. - Т. 2, № 1. - С. 29-38. DOI: 10.37816/2713-0789-2022-2-1-29-38
- Ковалёва Н.Ю., Раевская Е.Г., Рощин А.В. Проблемы безопасности наноматериалов: нанобезопасность, нанотокси-кология, наноинформатика // Химическая безопасность. - 2017. - Т. 1, № 2. - С. 44-87. DOI: 10.25514/CHS.2017.2.10982
- Global nano copper oxide market report 2022 to 2027: industry trends, share, size, growth, opportunities and forecasts [Электронный ресурс] // Research and Markets. - URL: https://www.globenewswire.com/news-release/2022/12/23/2579082/0/ en/Global-Nano-Copper-Oxide-Market-Report-2022-to-2027-Industry-Trends-Share-Size-Growth-Opportunities-and-Forecasts.html (дата обращения: 30.08.2023).
- Synthesis, biomedical applications, and toxicity of CuO nanoparticles / S. Naz, A. Gul, M. Zia, R. Javed // Applied Microbiology and Biotechnology. - 2023. - Vol. 107. - P. 1039-1061. DOI: 10.1007/s00253-023-12364-z
- Vats M., Bhardwaj S., Chhabra A. Green synthesis of copper oxide nanoparticles using Cucumis sativus (Cucumber) extracts and their bio-physical and biochemical characterization for cosmetic and dermatologic applications // Endocrine, Metabolic & Immune Disorders Drug Targets. - 2021. - Vol. 21, № 4. - P. 726-733. DOI: 10.2174/1871530320666200705212107
- Copper oxide nanoparticle effects on root growth and hydraulic conductivity of two vegetable crops / A.J. Margenot, D.A. Rippner, M.R. Dumlao, S. Nezami, P.G. Green, S.J. Parikh, A.J. McElrone // Plant Soil. - 2018. - Vol. 431. - P. 333-345. DOI: 10.1007/s11104-018-3741-3
- Larvicidal and antifeedant effects of copper nano-pesticides against Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) and its immunological response / A. Rahman, S. Pittarate, V. Perumal, J. Rajula, M. Thungrabeab, S. Mekchay, P. Krutmuang // Insects. -2022. - Vol. 13, № 11. - P. 1030. DOI: 10.3390/insects13111030
- Nano-sized copper oxide enhancing the combustion of aluminum/kerosene-based nanofluid fuel droplets / W. Chen, B. Zhu, Y. Sun, P. Guo, J. Liu // Combustion and Flame. - 2022. - Vol. 240. - P. 112028. DOI: 10.1016/j.combustflame.2022.112028
- Rita A., Sivakumar A., Martin Britto Dhas S.A. Influence of shock waves on structural and morphological properties of copper oxide NPs for aerospace applications // J. Nanostruct. Chem. - 2019. - Vol. 9. - P. 225-230. DOI: 10.1007/s40097-019-00313-0
- Nano-copper induces oxidative stress and apoptosis in kidney via both extrinsic and intrinsic pathways / A. Sarkar, J. Das, P. Manna, P.C. Sil // Toxicology. - 2011. - Vol. 290, № 2-3. - P. 208-217. DOI: 10.1016/j.tox.2011.09.086
- SILAC-based quantitative proteomic analysis of human lung cell response to copper oxide nanoparticles / M.J. Edelmann, L.A. Shack, C.D. Naske, K.B. Walters, B. Nanduii // PLoS One. - 2014. - Vol. 9, № 12. - P. e114390. DOI: 10.1371/journal.pone.0114390
- Copper oxide nanoparticles: In vitro and in vivo toxicity, mechanisms of action and factors influencing their toxicology / H. Sajjad, A. Sajjad, R.T. Haya, M.M. Khan, M. Zia // Comp. Biochem. Physiol. C Toxicol. Pharmacol. - 2023. -Vol. 271. - P. 109682. DOI: 10.1016/j.cbpc.2023.109682
- Transformation of CuO nanoparticles in the aquatic environment: influence of pH, electrolytes and natural organic matter / C. Peng, C. Shen, S. Zheng, W. Yang, H. Hu, J. Liu, J. Shi // Nanomaterials (Basel). - 2017. - Vol. 7, № 10. - P. 326. DOI: 10.3390/nano7100326
- Time course of pulmonary inflammation and trace element biodistribution during and after sub-acute inhalation exposure to copper oxide nanoparticles in a murine model / S. Areecheewakul, A. Adamcakova-Dodd, E. Haque, X. Jing, D.K. Meyerholz, P.T. O'Shaughnessy, P.S. Thorne, A.K. Salem // Part. Fibre Toxicol. - 2022. - Vol. 19, № 1. - P. 40. DOI: 10.1186/s12989-022-00480-z
- Oberdoster G., Oberdoster E., Oberdoster J. Nanotoxicology: an emerging discipline evolving from studies of ultrafine particles // Environ. Health Perspect. - 2005. - Vol. 113, № 7. - P. 823-839. DOI: 10.1289/ehp.7339
- Назаренко Г.И., Кишкун А.А. Клиническая оценка результатов лабораторных исследований. - М.: Медицина, 2006. - 544 с.
- Stanzel F. Bronchoalveolar Lavage // In book: Principles and Practice of Interventional Pulmonology / ed. by A. Ernst, F.J.F. Herth. - New York: Springer, 2013. - P. 165-176. DOI: 10.1007/978-1-4614-4292-9_16
- Anreddy R.N.R. Copper oxide nanoparticles induces oxidative stress and liver toxicity in rats following oral exposure // Toxicol. Rep. - 2018. - Vol. 5. - P. 903-904. DOI: 10.1016/j.toxrep.2018.08.022
- Hormesis Effects of Nano- and Micro-sized Copper Oxide / M. Keshavarzi, F. Khodaei, A. Siavashpour, A. Saeedi, A. Mohammadi-Bardbori // Iran. J. Pharm. Res. - 2019. - Vol. 18, № 4. - P. 2042-2054. DOI: 10.22037/ijpr.2019.13971.12030
- Mitochondrial reactive oxygen species promote production of proinflammatory cytokines and are elevated in TNFR1-associated periodic syndrome (TRAPS) / A.C. Bulua, A. Simon, R. Maddipati, M. Pelletier, H. Park, K.-Y. Kim, M.N. Sack, D.L. Kastner, R.M. Siegel // J. Exp. Med. - 2011. - Vol. 208, № 3. - P. 519-533. DOI: 10.1084/jem.20102049
- Khatami M. Developmental phases of inflammation-induced massive lymphoid hyperplasia and extensive changes in epithelium is an experimental model of allergy: implications for a direct link between inflammation and carcinogenesis // Am. J. Ther. - 2005. - Vol. 12. № 2. - P. 117-126. DOI: 10.1097/01.mjt.0000143699.91156.21
- Самсонова М.В., Черняев А.Л. Первичные лимфоидные поражения лёгких // Практическая пульмонология. -2016. - № 3. - С. 71-75.
- Organ burden and pulmonary toxicity of nano-sized copper (II) oxide particles after short-term inhalation exposure / I. Gosens, F.R. Cassee, M. Zanella, L. Manodori, A. Brunelli, A.L. Costa, B.G.H. Bokkers, W.H. de Jong [et al.] // Nanotoxico-logy. - 2016. - Vol. 10, № 8. - P. 1084-1095. DOI: 10.3109/17435390.2016.1172678
- Goldklang M., Stockley R. Pathophysiology of Emphysema and Implications // Chronic Obstr. Pulm. Dis. - 2016. -Vol. 3, № 1. - P. 454-458. DOI: 10.15326/jcopdf.3.1.2015.0175
- Understanding the role of neutrophils in chronic inflammatory airway disease / A.E. Jasper, W.J. Mclver, E. Sapey, G.M. Walton // F1000 Res. - 2019. - Vol. 8. - P. 557. DOI: 10.12688/f1000research.18411.1
- Pulmonary infarction in acute pulmonary embolism / F.H.J. Kaptein, L.J.M. Kroft, G. Hammerschlag, M.K. Ninamber, M.P. Bauer, M.V. Huisman, F.A. Klok // Thromb. Res. - 2021. - Vol. 202. - P. 162-169. DOI: 10.1016/j.thromres.2021.03.022
- Pulmonary vascular dysfunction in metabolic syndrome / C. Willson, M. Watanabe, A. Tsuji-Hosokawa, A. Makino // J. Physiol. - 2019. - Vol. 597, № 4. - P. 1121-1141. DOI: 10.1113/JP275856
- Features of Bioaccumulation and Toxic Effects of Copper (II) Oxide Nanoparticles Under Repeated Oral Exposure in Rats / M.S. Stepankov, M.A. Zemlyanova, N.V. Zaitseva, A.M. Ignatova, A.E. Nikolaeva // Pharm. Nanotechnol. - 2021. -Vol. 9, № 4. - P. 288-297. DOI: 10.2174/2211738509666210728163901
