Nanotoxikologie (review 2009)

Nanotoxikologie(review 2009)

M. Farré et al., Anal. Bioanal. Chem 2009, 393, 81-95

B. M. Simonet et al., Anal. Bioanal. Chem 2009, 393, 17-21 Monitoring nanočástic v ŽP

M. Farré et al., Anal. Bioanal. Chem 2009, 393, 81-95 • nanočástice jako sorbenty toxických látek ve vodním prostředí

B. M. Simonet et al., Anal. Bioanal. Chem 2009, 393, 17-21 Požadavky na analytické techniky • schopnost analyzovat koncentrace ng.L-1 až pg.L-1 • schopnost klasifikovat částice podle původu (antropogenní, přírodní) • schopnost analyzovat tvar a velikost nanočástic Problematika vzorkování • NPs obvykle přítomny v nerovnovážných dynamických systémech • nestabilita NPs - "in-situ" techniky?  v současnosti nízká citlivost • stabilita vzorku - absorpce na stěnách vzorkovnic • kontaminace vzorku (uhlíkové nanotrubice a fulereny v Grónském ledu starém 10 000 let, v geologických vzorcích starých přes 1,8 miliardy let)

M. Farré et al., Anal. Bioanal. Chem 2009, 393, 81-95 • disperzní činidla a dispergační postupy použité při přípravě • vzorku nanočástic ovlivňují výsledek ekotoxikologických studií

B. M. Simonet et al., Anal. Bioanal. Chem 2009, 393, 17-21 Separační techniky

B. M. Simonet et al., Anal. Bioanal. Chem 2009, 393, 17-21 TEM (Transmisní elektronový mikroskop) • extrémně malá velikost vzorku • nutná náročná úprava vzorku • možná agregace částic • vysoké rozlišení • elektronový svazek prochází skrz vzorek na vodivé mřížku - nezachycené elektrony dopadají na fluorescenční obrazovku • metoda umožňuje měření tvaru, velikosti a distribuce velikostí částic

B. M. Simonet et al., Anal. Bioanal. Chem 2009, 393, 17-21 AFM (Atomic Force Microscopy) • snadnější příprava vzorku • výchylky hrotu pohybujícího se po povrchu vzorku snímány pomocí laseru • měření mechanických kontaktních sil, Van der Waalsových sil, kapilárních sil, chemické vazby, elektrostatických a magnetických sil, .... • třídimenzionální zobrazení • částečná informace o chemickém složení STM (Scanning Tunneling Microscopy) • informace o prvkovém složení povrchu vzorku Tip-enhanced Raman Scattering • informace o molekulovém složení povrchu vzorku

B. M. Simonet et al., Anal. Bioanal. Chem 2009, 393, 17-21 SEM (Scaning ElectronMicroscopy) • obvykle horší rozlišení než TEM (m) • měření rozptýlených elektronů, sekundárních elektronů a fotonů z oblasti rentgenového záření • pouze vodivé vzorky - potahování zlatem ICP-MS • pouze informace o prvkovém složení • multielementární technika

Hui Yang et al., J. Appl. Toxicol. 2009, 29, 69-78 • srovnávací in vitro studie toxicity čtyř druhů nanočástic a odhad možných mechanismů jejich toxického účinku

Hui Yang et al., J. Appl. Toxicol. 2009, 29, 69-78 • pro pokus použity PMEF buňky (primary mouse embrio fibroblast) • viability test (test přežívání) - živné médium mění zabarvení vlivem enzymatické aktivity buněk

Hui Yang et al., J. Appl. Toxicol. 2009, 29, 69-78 • LDH (laktát dehydrogenáza) - enzym, jehož extracelulární přítomnost signalizuje mechanické poškození příslušných buněk

Hui Yang et al., J. Appl. Toxicol. 2009, 29, 69-78 • SOD (superoxid dismutáza) - enzym redukující oxidativní stres • MDA (malondialdehyd) - produkt reakce ROS a polynenasycených lipidů

Hui Yang et al., J. Appl. Toxicol. 2009, 29, 69-78 • Tail DNA - test poškození DNA prováděný pomocí SGCE (single cell gel electrophoresis)

Hui Yang et al., J. Appl. Toxicol. 2009, 29, 69-78 Závěry studie Cytotoxicita a oxidativní stres • ZnO (oxid kovu) má výrazně větší cytotoxický efekt, než oxid křemičitý a obě formy uhlíku • tvarová podobnost a shodná velikost částic mezi ZnO a SiO2 ukazuje, že vliv na rozdíl v toxicitě má v daném případě chemické složení • menší částice CB mají menší cytotoxický a oxidativní efekt než větší částice ZnO • rozdílné chemické složení částic vede k jejich rozdílné schopnosti katalyzovat reakce vedoucí k produkci ROS a tím k oxidativnímu stresu, tvar částic má menší vliv než jejich chemické složení Genotoxicita • CNTs vykazují větší schopnost poškozovat DNA než ZnO, které je nejefektivnější z hlediska schopnosti vyvolat oxidativní stres • mechanismem genotoxického účinku CNTs může být mechanické poškození DNA • výrazný vliv tvaru na genotoxické účinky

R. Yoshida et al., J. Toxicol. Sci. 2009, 34 (1), 119-122 Amesův test mutagenity pro nanočástice ZnO • velikost částic ZnO byla 5,4 ± 0,8 nm • krystalická struktura - wurtzit • výsledek testu - negativní (mutagenní účinek neprokázán)

V. Aruoja et al., Sci. Total. Environ 2009, 407, 1461-1468 Řasový biotest • použitá řasa Pseudokirchneriella subcapitata • postup OECD 201 - růstový inhibiční řasový test zahrnující stínící efekt částic • testované nanočástice ZnO (50-70 nm), CuO (průměr 30 nm) a TiO2 (25-70 nm) • srovnání s toxicitou rozpustných solí (ZnSO4 a CuSO4) a větších částic příslušných oxidů (bulk)

V. Aruoja et al., Sci. Total. Environ 2009, 407, 1461-1468

V. Aruoja et al., Sci. Total. Environ 2009, 407, 1461-1468 Závěry studie • nanočástice ZnO způsobovaly největší inhibici růstu, následované CuO a TiO2 • toxicita nano a "bulk" ZnO byla podobná ZnSO4 - zřejmý vliv rozpuštěného Zn2+ • pro CuO a TiO2 - nanočástice toxičtější než "bulk" • nano TiO2 - tvorba agregátů zachycujících buňky - příspěvek k toxicitě • biodostupnost CuO z nanočástic je 141-krát větší než biodostupnost z "bulk" CuO - toxicita souvisí s biodostupností kovu

X. Zhu et al., J. Nanopart. Res. 2009, 11, 67-75 • 48-h in-vitro test akutní toxicity vodných suspenzí šesti typů průmyslově vyráběných nanočástic (ZnO, TiO2, Al2O3, C60, SWCNT a MWCNT) s využitím organismu Daphnia magna • pozorovanými projevy akutní toxicity byly imobilizace a úmrtí

X. Zhu et al., J. Nanopart. Res. 2009, 11, 67-75 • zjištěné hodnoty EC50 a LD50 pro jednotlivé typy nanočástic

X. Zhu et al., J. Nanopart. Res. 2009, 11, 67-75 • hromadění nanočástic v trávícím traktu Daphnia magna

X. Zhu et al., J. Nanopart. Res. 2009, 11, 67-75 • hromadění nanočástic v trávícím traktu a při vysokých koncentracích též na povrchu těla Daphnia magna

Nanotoxikologie (review 2009)