Methodical approaches to the assessment of toxicity and hazard of nanomaterials

Authors

  • N.S. Leonenko SI "Institute of Occupational Medicine, NAMSU», Kyiv Author
  • O.V. Demetska SI "Institute of Occupational Medicine, NAMSU», Kyiv Author
  • O.B. Leonenko SI "Institute of Occupational Medicine, NAMSU», Kyiv Author

DOI:

https://doi.org/10.32402/dovkil2017.03.009

Keywords:

nanomaterials, nanoparticles, toxicity, hazard

Abstract

Background: Despite the large number of test systems for screening assessment of the impact of nanoscale substances on the organism, a choice of the most sensitive ones, depending on the objectives and tasks of the study, is a high-priority task. Objective: We studied a toxicity of some nanomaterial (NM) samples by a combined indicator of the effect of general toxicity on the short-term culture of the bull's spermatozoa and generalization of the world experience in assessment of the toxicity and hazard of nanoparticles (NPs) and NMs. Materials and methods: We investigated a cytotoxicity of nanoparticles (NPs) of metals (Mn, Co, Mg, Zn, Fe, Mo, Au) in the citrate solution. Particle sizes were measured by the analyzer «Fritch» (Germany). Toxicity assessment was performed on the AT-05 analyzer. Results: NPs of molybdenum, iron, magnesium, manganese, and cobalt didn’t show a cytotoxic effect in the native solution but gold NP demonstrated the cytotoxic effect (It, = 20.2%). In repeat study they demonstrated the cytotoxic effect in the concentrations of 5•10-3 mol/l (It, = 44.2%), 1•10-3 mol/l (It, = 68.4%) and the cytotoxic effect wasn’t detected only in the concentration of 1•10-4 mol/l (It, = 100%). In many respects this can be due to the physical-and- chemical properties of gold NPs and size which was less in comparison with other studied metals. Conclusions: Application of the alternative methods is necessary for screening assessment of the NM toxicity or nanoproducts. There is an urgent need to improve the scientific approaches to the assessment of their toxicity and hazard.

Downloads

Download data is not yet available.

References

1. Проданчук Н.Г., Балан Г.М. Наночастицы диоксида титана и их потенциальный риск для здоровья и окружающей среды. Современные проблемы токсикологии. 2011. № 4. С. 11–27.

2. Gorth DJ. Silver nanoparticle toxicity in Drosophila: size does matter. Int. J. Nanomedicine. 2011. № 6. Р. 343-350.

3. Bai W., Tian W., Zhang Z., He X., Ma Y., Liu N. Effects of copper nanoparticles on the development of zebrafish embryos. Environ. Toxicol. Chem. 2010. Vol. 29 (9). P. 2044-2052.

4. Hartung T., Bremer S., Casati S., Coecke S., Corvi R., Fortaner S. еt al. ECVAM's response to the changing political environment for alternatives: consequences of the European Union chemicals and cosmetics policies. Altern Lab Anim. 2003. Vol. 31(5). P. 473-81.

5. Пат. № 101308 UA МПК: G01N 33/48, G01N 33/18 Експрес-спосіб визначення токсичності наноматеріалів у розчинах in vitro з використанням сперматозоїдів великої рогатої худоби як тест-об’єкта / Демецька О.В., Леоненко Н.С. ; ДУ «Інститут медицини праці НАМН України»). № заявки u 2014 12531 ; опубл. 10.09.2015 ; Бюл. № 17.

6. Tomić S., Đokić J., Vasilijić S., Ogrinc N., Rudolf R., Pelicon P. еt al. Size-Dependent Effects of Gold Nanoparticles Uptake on Maturation and Antitumor Functions of Human Dendritic Cells In Vitro. PLoS One. 2014. Vol. 9 (5). DOI : http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0096584

7. Леоненко Н.С., Леоненко О.Б., Демецька О.В., Ткаченко Т.Ю., Гродзюк Г.Я. Дослідження цитотоксичності наночастинок сульфіду кадмію та сульфіду свинцю, стабілізованих органічними сполуками. Сучасні проблеми токсикології. 2015. № 3. С. 56-60.

8. Kroll A., Pillukat MH., Hahn D., Schnekenburger J. Current in vitro methods in nanoparticle risk assessment: Limitations and challenges. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2009. Vol. 72 (2). C. 370-377. DOI : https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2008.08.009

9. Leonenko N. S., Demetska O.V., Tkachenko T.Yu., Leonenko O. B. Geometry of nanoparticles as a determinant of their cytotoxicity. Український журнал з проблем медицини праці. 2014. № 1. С. 18-22.

10. Braydich-Stolle L., Hussain S., Schlager J. Cytotoxicity of nanoparticles of silver in mammalian cells. Toxicological Sciences. 2005. Vol. 3 (2). P. 38-42.

11. Казак А.А., Степанов Е.Г., Гмошинский И.В. Сравнительный анализ современных подходов к оценке рисков, создаваемых искусственными наночастицами и наноматериалами. Вопросы питания. 2012. № 4. С. 11-17.

12. Методика классифицирования нанотехнологий и продукции наноиндустрии по степени их потенциальной опасности : методические рекомендации МР 1.2.0016-10. Москва, 2010. 32 с.

13. Соседова Л.М. Роль биомоделирования в оценке воздействия химических факторов окружающей среды на организм человека. Эл. журн. MEDLINE.RU. 2015. Т.16. С. 393-401. Режим доступа : http://www.medline.ru/public/pdf/16_038.pdf

14. Жолдакова З.И., Синицына О.О., Харчевникова Н.В. Общие и специфические аспекты токсических свойств наночастиц и других химических веществ с позиций классической токсикологии. Гигиена и санитария. 2008. № 6. С. 12–16.

15. Медико-биологическая оценка безопасности наноматериалов : методические указания 1.2.2635-10. Москва, 2010. С. 123 с.

Published

2017-07-15

Issue

Section

FUNDAMENTALL INVESTIGATIONS

How to Cite

Methodical approaches to the assessment of toxicity and hazard of nanomaterials. (2017). Environment & Health, 83(3), 9-13. https://doi.org/10.32402/dovkil2017.03.009