Наночастицы могут увеличивать повреждение ДНК растений

Исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) и Университета Массачусетса в Амхерсте (UMass) впервые получили доказательства, что инженерные наночастицы способны накапливаться в растениях и повреждать их ДНК. В лабораторных условиях наночастицы оксида меди(II) (CuO, cupric oxide) могут проникать в клетки корней растений и вызывать множество мутагенных повреждений оснований ДНК.

Исследование проводилось на:

  • Пищевой культуре — редисе
  • Двух видах пастбищных злаков — многолетнем и однолетнем райграсе

Цель и актуальность:

Работа является частью усилий NIST по оценке потенциальных рисков наноматериалов для окружающей среды, здоровья и безопасности (EHS) и разработке методов их обнаружения.

Свойства наночастиц CuO:

CuO — окислитель. Окисление, вызванное оксидами металлов, может индуцировать повреждение ДНК. Учёные хотели выяснить, усиливает ли наноразмерная форма CuO образование и накопление таких повреждений у растений и как это влияет на их рост.

Методология и результаты:

  1. Растения подвергали воздействию:
    • Наночастиц CuO (1–100 нм)
    • Более крупных частиц CuO (>100 нм)
    • Ионов меди
  2. С помощью высокочувствительных спектроскопических методов оценивали:
    • Образование повреждений оснований ДНК
    • Уровень поглощения меди растениями

Ключевые выводы:

  • У редиса: количество повреждений ДНК от наночастиц было в два раза выше, чем от крупных частиц. Поглощение меди из наночастиц также было значительно больше.
  • У райграсов: профиль повреждений ДНК отличался от редиса, что указывает на зависимость эффекта от вида растения и концентрации наночастиц.
  • Влияние на рост: наночастицы CuO значительно тормозили развитие корней и побегов у всех трёх видов.
  • Концентрации наночастиц в эксперименте были выше, чем вероятно встретятся в типичных почвенных условиях.

Цитата исследователя:

"Насколько нам известно, это первые доказательства существования 'нано-эффекта' для оксида меди(II) в окружающей среде, когда размер частиц играет роль в усиленном образовании и накоплении многочисленных мутагенных повреждений ДНК в растениях", — говорит химик NIST Брайант К. Нельсон.

Дальнейшие планы:

Следующее исследование команды будет посвящено изучению воздействия наночастиц диоксида титана (используются, например, в солнцезащитных кремах) на растения риса.

2012-04-18