Токсиколого-гігієнічна оцінка та профілактика шкідливого впливу наночастинок срібла, отриманих методом фотостимульованого синтезу (стр. 1 )

Державна установа

«Інститут гігієни та медичної екології ім. єєва

НАМН України»

АНДРІЙЧУК НАДІЯ ЙОСИПІВНА

УДК 614.878:539.23:546.571

ТОКСИКОЛОГО-ГІГІЄНІЧНА ОЦІНКА ТА ПРОФІЛАКТИКА ШКІДЛИВОГО ВПЛИВУ НАНОЧАСТИНОК СРІБЛА, ОТРИМАНИХ МЕТОДОМ ФОТОСТИМУЛЬОВАНОГО СИНТЕЗУ

14.02.01 - гігієна та професійна патологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

Київ – 2015

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Буковинському державному медичному університеті МОЗ України

Науковий керівник:	доктор медичних наук, професор Власик Леонід Іванович, Буковинський державний медичний університет МОЗ України, завідувач кафедри гігієни та екології
Офіційні опоненти:	доктор медичних наук Бабій Віталій Філімонович, ДУ «Інститут гігієни та медичної екології ім. О. М. Марзєєва НАМН України», завідувач лабораторії гігієнічної безпеки наноматеріалів
	доктор медичних наук, професор Кондратюк Володимир Андрійович, Тернопільський державний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України, професор кафедри загальної гігієни та екології

Захист відбудеться 1 жовтня 2015 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.604.01 ДУ «Інститут гігієни та медичної екології ім. О. М. Марзєєва НАМН України» за адресою: 02094, м. Київ, вул. Попудренка, 50.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ДУ «Інститут гігієни та медичної екології ім. єєва НАМН України» за адресою: 02094, м. Київ, в.

Автореферат розісланий «31» серпня 2015 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

доктор біологічних наук

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Внаслідок стрімкого розвитку нанотехнології зростає використання наноматеріалів у всіх сферах життєдіяльності людини (, 2009). Згідно з прогнозними оцінкам в найближчі роки очікується широке введення нових видів нанотехнологічної продукції в різні сфери діяльності людини, включаючи медицину, хімічну та харчову промисловість, виробництво товарів широкого вжитку, тому питання безпеки наноматеріалів для здоров’я набувають особливої актуальності (А. М. Сердюк, 2010; Трахтенберг І. М., 2014; , 2012).

В останні роки значний інтерес викликають наночастинки металів, серед яких найбільш популярними стали наночастинки срібла (НЧС) через виявлення у них незвичайних фізичних та хімічних характеристик й особливостей біологічної дії, які часто значно відрізняються від властивостей тієї ж речовини в формі суцільних фаз (Batchelor-McAuley, 2014, Трахтенберг І. М., 2013; Бабій В. Ф., 2011; Schrand A. M., 2010).

Щорічно зростає контакт людини із срібними нанодекаедрами, як на виробництві, так і в побуті. Завдяки своїм високим антимікробним властивостям НЧС декаедричної форми знаходять широке застосування поряд із НЧС сферичної форми для надання антимікробних, антисептичних властивостей різним поверхням і матеріалам, зокрема предметам побутового призначення, косметичним засобам, системам очистки питної води та води в басейнах, упаковкам для харчових продуктів, шовним та перев’язувальним матеріалам у медицині (Nowak B., 2011; Wijnhoven S. W. P., 2009; Johnston H. J., 2010, Morones J. R., 2005). А особливі фізико-хімічні, а також унікальні оптичні властивості, добру відтворюваність синтезу та високу стабільність розчинів НЧС декаедричної форми активно використовують в оптоелектроніці, біологічному міченні, створенні сонячних батарей, різноманітних наукових дослідженнях (McFarland A. D., 2003; Pietrobon B., 2008, Іліка А. І., 2010).

Незважаючи на таке поширення в народному господарстві токсиколого-гігієнічні аспекти застосування наносрібла ще недостатньо вивчені (Чекман І. С., 2010). Суперечливою та маловивченою є проблема залежності токсичності від форми та розмірів наночастинок, бракує досліджень із впливу наночастинок на організм людини та тварин (Кундієв Ю. І., 2008; Ordzhonikidze C. G., 2009). У літературних джерелах бракує інформації щодо впливу НЧС декаедричної форми на живі організми, характеристики потенційного ризику для здоров’я людини та засобів захисту від їх шкідливої дії. Саме тому дані питання є ключовими в контексті безпечності новостворених препаратів наносрібла (, 2010).

Одним із завдань сучасної гігієни є пошук засобів профілактики негативного впливу шкідливих факторів, з якими контактує людина. Відомі позитивні результати застосування альфа-ліпоєвої кислоти, яка володіє антиоксидантною активністю та детоксикаційною дією при отруєннях важкими металами (, 2014; Калінін І. В., 2013, Lyn P., 2002, Gurer H.,1999). Однак протекторні властивості препарату за умов шкідливої дії наносрібла не досліджувались.

У зв’язку з вищевикладеним, робота присвячена вирішенню актуальної гігієнічної задачі з вивчення, оцінки та профілактики шкідливого впливу наночастинок срібла декаедричної форми.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася в рамках комплексної наукової роботи кафедри фармації БДМУ «Фармацевтичні та медико-біологічні аспекти дії препаратів з антиоксидантною активністю» (шифр 0111U006496).

Мета дослідження. Гігієнічна оцінка шкідливого впливу наночастинок срібла декаедричної форми, отриманих методом фотостимульованого синтезу.

Для досягнення поставленої мети були сформульовані такі основні завдання:

1.  Оцінити особливості фізико-хімічних властивостей НЧС декаедричної форми.

2.  Визначити характер відповіді організму лабораторних мишей в гострому експерименті під впливом наночастинок срібла сферичної та декаедричної форми.

3.  З’ясувати шкідливий вплив наночастинок срібла сферичної та декаедричної форми на білих щурів в підгострому експерименті з урахуванням біохімічних змін в крові та печінці.

4.  Оцінити гістопатологічні зміни внутрішніх органів піддослідних тварин, що виникли в умовах підгострого експерименту.

5.  Дослідити протективний вплив альфа-ліпоєвої кислоти, як засобу біопрофілактики шкідливого впливу наночастинок срібла декаедричної форми.

Об’єкт дослідження – особливості шкідливої дії наночастинок срібла декаедричної форми.

Предмет дослідження – комплекс параметрів, що визначають та характеризують шкідливий вплив наночастинок срібла декаедричної форми, а також захисна дія альфа-ліпоєвої кислоти.

Методи дослідження: гігієнічні та токсикологічні (гігієнічний лабораторний експеримент з моделюванням гострої і підгострої інтоксикації наносріблом), фізіологічні, біохімічні (визначення активності ферментів крові і печінки), патоморфологічні (патоморфологічні дослідження внутрішніх органів), статистичні (математична обробка результатів досліджень).

Наукова новизна одержаних результатів: Вперше з’ясовано, що за умов підгострого впливу на лабораторних тварин НЧС декаедричної форми справляють більш виражене порушення прооксидантно-антиоксидантної рівноваги, ніж НЧС сферичної форми. Вперше за допомогою морфометричного аналізу патоморфологічних змін внутрішніх органів встановлено дозозалежний шкідливий вплив НЧС декаедричної форми. Вперше обґрунтовано причини різної вираженості токсичних ефектів за введення однакових доз НЧС декаедричної та сферичної форми. Доведено значення врахування геометричних та фізико-хімічних показників НЧС для порівняльної характеристики НЧС різної форми. Вперше доведено ефективність профілактичного застосування альфа-ліпоєвої кислоти для зменшення шкідливого впливу НЧС.

Практичне значення отриманих результатів полягає у можливості використання отриманих результатів для рекомендацій щодо гігієнічної оцінки шкідливої дії наночастинок срібла, а також щодо профілактичного застосування альфа-ліпоєвої кислоти, як засобу профілактики шкідливої дії НЧС декаедричної форми. Результати можуть бути використані в навчальному процесі при викладанні курсів з гігієни та екології, токсикології, фармакології та медичної хімії.

За результатами дослідження видано два інформаційних листи про нововведення в системі охорони здоров’я: «Спосіб профілактики шкідливої дії наночастинок срібла декаедричної форми за умов підгострої інтоксикації» (№ 20, 2015) та «Вплив геометричної форми наносрібла на прояв токсичних ефектів в підгострому експерименті» (№ 21, 2015).

Матеріали дослідження отримали впровадження у навчальний процес кафедр профілактичного напряму ВНЗ: кафедри загальної гігієни та екології Тернопільського державного медичного університету імені І. Я. Горбачевського (акт впровадження від 06.05.2015), кафедри загальної гігієни та екології Вінницького національного медичного університету ім. М. І. Пирогова (акт впровадження від 21.05.2015), кафедри гігієни та екології Івано-Франківського національного медичного університету (акт впровадження від 21.05.2015), кафедри гігієни та екології (акт впровадження від 06.05.2015) і кафедри фармакології Буковинського державного медичного університету (акт впровадження від 06.05.2015).

Особистий внесок здобувача. Внесок автора в одержання наукових даних, викладених у дисертації, є основним. Дисертаційна робота виконана самостійно. Сумісно з науковим керівником обрано та обґрунтовано тему, мету і завдання дослідження, сформульовано висновки, підготовлено ряд матеріалів для публікації. Самостійно здійснено опрацювання літературних джерел, проведено експериментальні дослідження на лабораторних тваринах з вивчення шкідливої дії наночастинок срібла декаедричної форми в гострому та підгострому токсикогігієнічному експерименті

Апробація результатів. Основні результати та положення дисертаційної роботи були представлені на XV з‘їзді гігієністів України (20–21 вересня 2012 р., м. Львів), Науково-практичній конференції з міжнародною участю «Фармакологія, фізіологія і патологія нирок» (18‑19 жовтня 2012 р., м. Чернівці), 94-ій підсумковій науковій конференції професорсько-викладацького персоналу БДМУ (18, 20, 25 лютого 2013 р., Чернівці), Х міжнародній медико-фармацевтичній конференції студентів і молодих вчених BIMCO (27 березня 2013 р.,Чернівці), Науково-практичній конференції «Актуальні питання гігієни та екологічної безпеки України» (Дев’яті марзєєвські читання) (16 квітня 2013 р., м. Київ), 95-ій підсумковій науковій конференції професорсько-викладацького персоналу БДМУ (17, 19, 24 лютого 2013 р., Чернівці), Науково-практичній конференції «Природничі читання» та «Фізичне виховання, спорт та здоров’я людини у сучасному суспільстві» (16,19 травня, 2014 р., Чернівці), XV Конгресі Світової Федерації Українських Лікарських Товариств СФУЛТ (16-18 жовтня 2014 р., м. Чернівці), Міжнародній науково-практичній конференції «Вітчизняна та світова медицина: вимоги сьогодення» (14-15 листопада 2014 р., м. Дніпропетровськ), Міжнародній науково-практичній конференції «Медична наука та практика ХХІ століття», (6-7 лютого 2015 р., м. Київ).