Features of structure, physico-chemical and toxicological properties of titanium dioxide nanoparticles obtained by thermal decomposition technology (literary review and own research)
DOI:
https://doi.org/10.32402/dovkil2020.04.063Keywords:
nanoparticles, nanopowder, titanium dioxide, toxicology, hygieneAbstract
Objective: The intent of the work reported here was to analyze the literary data on the production methods, structure and toxic effects of titanium dioxide nanoparticles. Based on the data of the developer, the structure and physico-chemical characteristics were analysed, the acute toxicity and local action of titanium dioxide nanoparticles were investigated. Methods: Hygienic, toxicological, bibliographic, analytical methods were applied in the work. Results: Titanium dioxide nanopowder with photocatalytic effect is practically monodisperse, the average size of the particles is 10 nm, it has a mesoporous structure, contains soft conglomerates from 50 nm to 500 nm, its specific surface area is 57.3 m2/g. Titanium nanodioxide, obtained by thermal decomposition, refers to low-toxic and low-hazard substances, DL50 is more than 5000 mg/kg at intraperitoneal administration to mice. This nanopowder does not irritate the skin and the eye mucous membrane of the rabbits. According to the literature, it has been determined that under chronic exposure to TiO2 nanoparticles in the laboratory animals, the nanoparticles accumulate and contribute to tissue damage in the liver, kidneys, lungs, spleen. In particular, they affect lipid peroxidation and significantly alter the expression of the genes that are responsible for circadian rhythms, metabolic processes and apoptosis.Downloads
References
1. Fujishima A., Honda K. Electro Chemical Photolysis of Water at a Semiconductor Electrode. Nature. 1972. Vol. 238 (5358). P. 37-38. DOI: https://doi.org/10.1038/238037a0
2. Миронюк І.Ф., Челядин В.Л. Методи одержання діоксиду титану (огляд). Фізика і хімія твердого тіла. 2010. Т. 11, № 4. С. 815-831.
3. Сокольський Г.В., Загорний М.М., Лобунець Т.Ф., Тіщенко Н.І., Широков О.В., Рагуля А.В та ін. Фотоeлектрокаталітична деградація амiноазобарвників діоксидом титану з поверхневими станами Ti3+. Journal of Chemistry and Technologies. 2019. Т. 27 (2). С. 130-139.
4. Воробець В.С., Алонцева В.В., Колбасов Г.Я. Методи синтезу та електрокаталітичні властивості електродів на основі нанодисперсного ТіО2. Наукові записки НаУКМА. 2014. Т. 157 : Хімічні науки і технології. С. 50-55. DOI: https://doi.org/10.15421/081914
5. Паньківська Ю.Б., Білявська Л.О., Повниця О.Ю., Загорний М.М., Рагуля А.В., Харчук М.С., Загородня С.Д. Антиаденовірусна активність наночастинок діоксиду титану. Мікробіол. журн. 2019. Т. 81, № 5. С. 73-84. DOI: https://doi.org/10.15407/microbiolj81.05.073
6. Simon M., Saez G., Muggiolu G., Lavenas M., Trequesser Q.L., Michelet C. et al. In Situ Quantification of Diverse Titanium Dioxide Nanoparticles Unveils Selective Endoplasmic Reticulum Stress-Dependent Toxicity. Journal Nanotoxicology. 2017. Vol. 11. P. 134-145. DOI: https://doi.org/10.1080/17435390.2017.1278803
7. Vasantharaja D., Ramalingam V., Aadinaath Reddy G. Oral Toxic Exposure of Titanium Dioxide Nanoparticles on Serum Biochemical Changes in Adult Male Wistar Rats. Nanomed J. 2015. Vol. 2 (1). P. 46-53.
8. Мізілевська М.Г., Коцюбинський В.О., Тадеуш О.Х., Сачко В.М., Оренчук О.Ю. Гідротермальний синтез нанодисперсного діоксиду титану (огляд). Фізика і хімія твердого тіла. 2016. Т. 17, № 1. С. 98-107. DOI: https://doi.org/10.15330/pcss.17.1.98-107
9. Wang J., Zhou G., Chen C. Acute Toxicity and Biodistribution of Different Sized Titanium Dioxide Particles in Mice after Oral Administration. The Journal of Phisical Chеmistry. 2007. Vol. 168. P. 176-185. DOI: https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2006.12.001
10. Chen H.W., Su S.F., Chien C.T., Lin W.H. Titanium Dioxide Nanoparticles Induse Emphysema-Like Lung Injury in Mice. FASEB J. 2006. № 20. P. 2393-2395. DOI: https://doi.org/10.1096/fj.06-6485fje
11. Sang X., Zheng L., Sun Q., Li N., Cui Y., Hu R., Gao G., Cheng Z. et al. The Chronic Spleen Injury of Mice Following Long-Term Exposure to Titanium Dioxide Nanoparticles. J Biomed Mater Res A. 2012. Vol. 100 (4). P. 894-902. DOI: https://doi.org/10.1002/jbm.a.34024
12. Бочарова Л.Ю., Срослов М.С., Точилкина Л.П., Ходыкина Н.В., Филатов Б.Н. Сравнительная оценка токсичности наночастиц диоксида титана и его макроаналога в субхроническом эксперименте. Токсикологический вестник. 2014. № 1. С. 18-26.
13. Duan Y., Liu J., Ma L., Li N., Liu H., Wang J., Zheng L., Liu C. et al. Toxicological Characteristics of Nanoparticulate Anatase Titanium Dioxide in Mice. Biomaterials. 2010. Vol. 31. P. 894-899. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2009.10.003.
14. Rihane N., Younes B., Amara S., Mrad I., Ben-Slama I., Jeljeli M., Omri K., Ghoul J.E. et al. Subacute Toxicity of Titanium Dioxide (TiO2) Nanoparticles in Male Rats: Emotional Behavior and Pathophysiological Examination. Environ Sci Pollut Res. 2015. Vol. 22. P. 8728-8737. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-014-4002-5
15. Petrarca C., Di Giampaolo L., Pedata P., Cortese S., Di Gioacchino M. Engineered Nanomaterials and Occupational Allergy. Allergy and Immunotoxicology in Occupational Health. 2016. P. 27-46. DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-10-0351-6_3
16. Scarino A., Noлl A., Renzi P.M., Cloutier Y., Vincent R., Truchon G. et al. Impact of Emerging Pollutants on Pulmonary Inflammation in Asthmatic Rats: Ethanol Vapors and AgglomeratedTiO2 Nanoparticles. Inhal Toxicol. 2012. Vol. 24. P. 528-38. DOI: https://doi.org/10.3109/08958378.2012.696741
17. Солоха Н.В. Фізіолого-гігієнічні і токсикологічні аспекти профілактики впливу нанопорошків дисиліциду хрому та нітриду титану на організм працівників: автореф. дис. … канд. мед. наук. К., 2018. 24 с.
18. Мельник Н.А. Узагальнення даних світової літератури щодо проникнення наночастинок металів транскутанним шляхом. Український журнал з проблем медицини праці. 2017. № 1 (50). C. 59-68. DOI: https://doi.org/10.33573/ujoh2017.01.059
19. Зінченко Т.В. Гігієнічні і токсикологічні аспекти профілактики несприятливої дії наночасток срібла : автореф. дис. … канд. мед. наук. К., 2011. 23 с.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2020 Environment & Health
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
