Исследования безопасности наночастиц: в поисках золотого стандарта

Токсиколог Empa Харальд Круг раскритиковал коллег в журнале Angewandte Chemie. Он оценил несколько тысяч исследований о рисках, связанных с наночастицами, и обнаружил бесконечные недостатки: плохо поставленные эксперименты и результаты, не имеющие веса. Однако вместо простой критики Empa в рамках международной сети также разрабатывает новые стандарты для таких экспериментов.

Исследования безопасности наночастиц невероятно популярны. Тысячи ученых по всему миру изучают, могут ли наночастицы диоксида титана из солнцезащитных кремов проникнуть через кожу в организм, опасны ли углеродные нанотрубки из электроники для легких, как когда-то асбест, или попадают ли наночастицы из пищи в кровь через кишечную флору. Интерес общественности велик, средства на исследования выделяются, и число научных проектов растет: с 1980 по 2010 год было опубликовано 5000 проектов, а за последние три года — еще 5000. Однако объем новых знаний увеличился лишь незначительно. По словам Круга, большинство проектов выполнены плохо и практически бесполезны для оценки рисков.

Как наночастицы попадают в организм?

Искусственные наночастицы размером от одного до 100 нанометров теоретически могут попасть в организм тремя путями: через кожу, легкие и пищеварительный тракт. Почти каждое исследование подтверждает, что здоровая, неповрежденная кожа является эффективным барьером. Однако в отношении пути через желудок и кишечник научное сообщество разделилось. При ближайшем рассмотрении ценность многих тревожных отчетов сомнительна — например, когда изучаются наночастицы из растворимых веществ, таких как оксид цинка или серебро. Хотя частицы распадаются, а высвобождающиеся ионы цитотоксичны, этот эффект не связан с наночастицами как таковыми, а лишь с токсичностью (растворенного) вещества и принятой дозы.

Лабораторные животные гибнут напрасно — запредельные дозы и другие ошибки

Круг также обнаружил, что некоторые исследователи подвергают подопытных животных абсурдно высоким дозам наночастиц. Например, китайские ученые скармливали мышам пять граммов диоксида титана на килограмм массы тела, не обнаружив никаких эффектов. Для сравнения: половины этого количества поваренной соли уже хватило бы, чтобы убить животных. Небрежность наблюдается и в исследованиях воздействия наночастиц на легкие: ингаляционные эксперименты дороги и сложны, так как необходимо распылить в воздухе определенное количество частиц. Хотя проще ввести частицы непосредственно в трахею животного («инстилляция»), некоторые исследователи переусердствуют до такой степени, что животные задыхаются от самой массы наночастиц.

Хотя другие могли бы обойтись без испытаний на животных и проводить эксперименты in vitro на клетках, и здесь клеточные культуры покрывают слоями наночастиц толщиной 500 нанометров, что приводит к их гибели от недостатка питательных веществ и кислорода, а не от реального нано-эффекта. Даже самый тщательный эксперимент бесполезен, если используемые частицы не были предварительно тщательно охарактеризованы. Некоторые исследователи просто пропускают эту подготовительную работу и используют частицы «прямо из коробки». Такие эксперименты невоспроизводимы, предупреждает Круг.