Preview

Российские нанотехнологии

Расширенный поиск

ПАРАМЕТРЫ ЭМБРИОГЕНЕЗА РЫБ DANIO REPIO КАК ИНДИКАТОРЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ТОКСИЧНОСТИ НАНОЧАСТИЦ ОКИСИ ЦИНКА

Полный текст:

Аннотация

Опасность наночастиц (НЧ) оксида цинка с размером частиц Δ50 = 10–12 нм оценивали по степени токсичности водной дисперсной системы (ДС) методом биотестирования с использованием эмбрионов рыб Danio rerio. ДС НЧ ZnO c концентрацией 0.01, 0.1, 1.0, 5.0, 10.0, 20.0, 30.0, 40.0 и 50.0 мг/дм3 вызывают негативные эффекты в процессе эмбриогенеза Danio rerio. Нарушения в деятельности сердечно-сосудистой системы наблюдались в первые 24 часа экспозиции. Статистически достоверное увеличение частоты сердечных сокращений отмечено уже в диапазоне низких концентраций (0.1–1.0 мг/дм3 ). В эти же сроки отмечена наибольшая гибель эмбрионов (21.4 ± 4.0 % при концентрации 10.0 мг/дм3 ) вследствие коагуляции. Степень воздействия НЧ ZnO на сомитогенез несущественна и проявляется только при больших концентрациях в уменьшении сроков образования сомитов. Наиболее чувствителен к присутствию в среде НЧ ZnO интегральный показатель «количество вылупившихся эмбрионов», отражающий сохранность всего процесса эмбриогенеза. Задержка вылупления эмбрионов на 50 % (ЕС50) к 72-му часу экспозиции происходит при концентрации НЧ ZnO 0.012 ± 0.001 мг/дм3 , что в 2600 раз меньше концентрации, вызывающей 50%-ную гибель эмбрионов. Контаминация водной среды НЧ ZnO даже в низких концентрациях может привести к значимому нарушению биооразнообразия экосистемы.

Об авторах

Ю. Н. Моргалев
Томский государственный университет
Россия
634050, Томск, пр. Ленина, 36


И. А. Гостева
Томский государственный университет
Россия
634050, Томск, пр. Ленина, 36


Т. Г. Моргалева
Томский государственный университет
Россия
634050, Томск, пр. Ленина, 36


С. Ю. Моргалев
Томский государственный университет
Россия
634050, Томск, пр. Ленина, 36


Е. В. Костенко
Томский государственный университет
Россия
634050, Томск, пр. Ленина, 36


Б. А. Кудрявцев
Томский государственный университет
Россия
634050, Томск, пр. Ленина, 36


Список литературы

1. Zhang W., Miao Y., Lin K., Chen L., Dong Q. and Huang C. Toxic effects of copper ion in zebrafish in the joint presence of CdTe QDs // Environ. Pollut. 2013. V. 176. P. 158–164.

2. Klaine S.J., Alvarez P.J., Batley G.E., Fernandes T.F., Handy R.D., Lyon D.Y., Mahendra S., McLaughin M.J. and Lead J.R. Nanomaterials in the environment: behavior, fate, bioavailability, and effects // Environ. Toxicol. Chem. 2008. V. 27. № 9. P. 1825–1851.

3. Abramenko N., Hua J., Krysanov E., Peijnenburg W.J.G.M., Kustov L. Toxic effects of differently shaped nanoparticles (ZnO and Ag) to Zebrafish embryos (Danio rerio) // Наноматериалы и окружающая среда. 3rd International Symposium. 2016. P. 30.

4. Huang Y.C., Fan R., Grusak M.A., Sherrier J.D., Huang C.P. Effects of nano-ZnO on the agronomically relevant Rhizobium-legume symbiosis // Sci Total Environ. 2014. V. 497–498. P. 78–90.

5. Bacchetta R., Santo N., Fascio U., Moschini E., Freddi S., Chirico G., Camatini M., Mantecca P. Nano-sized CuO, TiO₂ and ZnO affect Xenopus laevis development // Nanotoxicology. 2012. V. 6. № 4. P. 381–398.

6. Xiong D., Fang T., Yu L., Sima X. and Zhu W. Effects of nanoscale TiO2 , ZnO and their bulk counterparts on Zebrafish: acute toxicity, oxidative stress and oxidative damage // Sci. Total Environ. 2011. V. 409. P. 1444–1452.

7. Bai W., Zhang Z., Tian W., He X., Ma Y., Zhao Y. and Chai Z. Toxicity of zinc oxide nanoparticles to Zebrafish embryo: a physicochemical study of toxicity mechanism // J. Nanopart. Res. 2010. V. 12. P. 1645–1654.

8. Wehmas L.C., Anders C., Chess J., Punnoose A., Pereira C.B., Greenwood J.A. and Tanguay R.L. Comparative metal oxide nanoparticles toxicity using embryonic Zebrafish // Toxicol. Rep. 2015. V. 2. P. 702–715.

9. Chakraborty C., Sharma A.R., Sharma G., Lee S.S. Zebrafish: a complete animal model to enumerate the nanoparticle toxicity // J. Nanobiotechnol. 2016. V. 14. P. 65–72.

10. Yamashita A., Inada H., Chihara K., Yamada T., Deguchi J., Funabashi H. Improvement of the evaluation method for teratogenicity using zebrafish embryos // J. Toxicol Sci. 2014. V. 39. № 3. P. 453–464.

11. Zolotarev K.V., Kashirtseva V.N., Mishin A.V., Belyaeva N.F., Medvedeva N.V., Ipatova O.M. Assessment of toxicity of Cdse/ Cds/Zns/S,S-Dihydrolipoic acid/polyacrylic acid quantum dots at Danio rerio embryos and larvae // ISRN Nanotechnology. 2012. V. 2012. P. 1–5.

12. Morgaleva T., Morgalev Yu., Gosteva I., Morgalev S., Nesterenya D. Embryotoxicity of poorly soluble nanoparticles at various stages of Zebrafish development // AIP Conference Proceedings. 2017. V. 1899. № 1. P. 050004.

13. Lee K.J., Nallathamby P.D., Browning L.M., Osgood C.J., Xu N.X. In vivo imaging of transport and biocompatibility of single silver nanoparticles in early development of Zebrafish embryos // ACS Nano. 2007. V. 2. P. 133–143.

14. Yoo M.H., Rah Y.C., Choi J., Park S., Park H.C., Oh K.H., Lee S.H., Kwon S.Y. Embryotoxicity and hair cell toxicity of silver nanoparticles in Zebrafish embryos // Int. J. Pediatric Otorhinolaryngology. 2016. V. 83. P. 168–174.

15. Powers C.M., Slotkin T.A., Seidler F.J., Badireddy A.R., Padilla S. Silver nanoparticles alter Zebrafish development and larval behaviour: distinct roles for particle size, coating and composition // Neurotoxicol. Teratol. 2011. V. 33. P. 708–714.

16. Lacave J.M., Retuerto A., Vicario-Parés U., Gilliland D., Oron M., Cajaraville M.P., Orbea A. Effects of metal-bearing nanoparticles (Ag, Au, CdS, ZnO, SiO2 ) on developing zebrafish embryos // Nanotechnology. 2016. V. 27. № 32. P. 325102.

17. Liu J., Fan D., Wang L., Shi L., Ding J., Chen Y., Shen S.H. Effects of ZnO, CuO, Au, and TiO2 nanoparticles on Daphnia magna and early life stages of Zebrafish Danio rerio // Environment Protection Engin. 2014. V. 40. P. 139–149.

18. Svetlichnyi V., Shabalina A., Lapin I., Goncharova D., Nemoykina A. ZnO nanoparticles obtained by pulsed laser ablation and their composite with cotton fabric: preparation and study of antibacterial activity // Appl. Surf. Sci. 2016. V. 372. P. 20–29.

19. Morgalev S., Morgaleva T., Gosteva I., Morgalev Yu. Evaluation of the toxicity of superfine materials to change the physiological functions of aquatic organisms of different trophic levels // IOP Conf. Series: Mat. Sci. Engin. 2015. V. 98. P. 012006.

20. СанПин 2.1.4.1074–01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения. Редакция 1.09.2009 (с изменениями на 28.06.2010). 128 с.

21. ISO (1997) Water Quality Sampling, ISO 5667, Part 16. Guidance on biotesting of samples, Wiley-VCH, Weinheim-New York. Available: http://www.iso.org

22. OECD Guideline for testing of chemicals, No. 236: “Fish embryo acute toxicity (FET) test”, adopted July 26. 2013. 22 p.

23. Согласованная на глобальном уровне система классификации опасности и маркировки химической продукции (СГС). Шестое пересмотренное издание. ООН. Нью-Йорк и Женева. 2015. 644 с. DOI: http://dx.doi.org/10.18356/4e868e57-ru. (Globally Harmonised System of Classification and Labelling of Chemicals. ST/SG/AC.10/30/Rev.6. 2015. 536 р.)

24. Баевский Р.М., Берсенева А.П. Введение в донозологическую диагностику. М.: Слово, 2008. 176 с.

25. Maurer-Jones M.A., Gunsolus I.L., Murphy C.J., Haynes C.L. Toxicity of engineered nanoparticles in the environment // AnalChem. 2013. V. 85. P. 3036–3049.

26. Zhu X., Wang J., Zhang X., Chang Y., Chen Y. The impact of ZnO nanoparticles aggregates on the embryonic development of Zebrafish (Danio rerio) // Nanotechnology. 2009. V. 20. P. 195103–195111.

27. Johnston B.D., Scown T.M., Moger J., Cumberland S.A., Baalousha M., Linge K., van Aerle R., Jarvis K., Lead J.R., Tyler C.H.R. Bioavailability of nanoscale metal oxides TiO2 , CeO2 and ZnO to fish // Environ. Sci. Technol. 2010. V. 44. № 3. P. 1144–1151.

28. Vicario-Parés U., Castañaga L., Lacave J.M., Oron M., Reip P., Berhanu D., Valsami-Jones E., Cajaraville M.P. and Orbea A. Comparative toxicity of metal oxide nanoparticles (CuO, ZnO and TiO2 ) to developing Zebrafish embryos // J. Nanopart. Res. 2014. V. 16. P. 1–16.

29. Lin S., Zhao Y., Ji Z., Ear J., Chang CH., Zhang H., Low-Kam C., Yamada K., Meng H., Wang X., Liu R., Pokhrel S., Mädler L., Damoiseaux R., Xia T., Godwin HA., Lin S., Nel A.E. Zebrafish high-throughput screening to study the impact of dissolvable metal oxide nanoparticles on the hatching enzyme, ZHE1 // Small. 2013. V. 9. № 9–10. P. 1776–1785.

30. Ong K.J., Zhao X., Thistle M.E., Maccormack T.J., Clark R.J., Ma G., Martinez-Rubi Y., Simard B., Loo J.S., Veinot J.G., Goss G.G. Mechanistic insights into the effect of nanoparticles on Zebrafish hatch // Nanotoxicology. 2013. V. 8. P. 295–304.

31. Xia T., Zhao Y., Sager T., George S., Pokhrel S., Li N., Schoenfeld D., Meng H., Lin S., Wang X., Wang M., Ji Z., Zink J.I., Mädler L., Castranova V., Lin S., Nel A.E. Decreased dissolution of ZnO by iron doping yields nanoparticles with reduced toxicity in the rodent lung and Zebrafish embryos // ACS Nano. 2011. V. 5. P. 1223–1235.

32. Kteeba S.M., El-Adawi H.I., El-Rayis O.A., El-Ghobashy A.E., Schuld J.E., Svoboda K.R., Guo L. Zinc oxide nanoparticle toxicity in embryonic zebrafish: Mitigation with different natural organic matter // Environmental Pollution. 2017. V. 230. P. 1125–1140.


Просмотров: 52


ISSN 1992-7223 (Print)