Синергетическая токсичность наноматериалов: неожиданный эффект смешивания безопасных компонентов

Новое исследование выявило потенциальную опасность в составах наноматериалов: ранее считавшиеся безопасными по отдельности компоненты проявляют токсичность при комбинировании. Однако работа также предлагает метод раннего тестирования для оценки таких рисков.

Ключевое открытие: Химики из Университета Орегона и токсикологи из Университета штата Орегон обнаружили, что биосовместимые золотые наночастицы и широко используемые поверхностно-активные вещества (ПАВ), сами по себе нетоксичные, в комбинации проявляют синергетическую (множительную) токсичность для эмбрионов рыб данио-рерио. Исследование опубликовано в журнале ACS Nano.

Экспериментальные данные:

• При автоматизированной доставке с помощью системы, напоминающей струйный принтер, смесь золотых наночастиц с полисорбатом 20 вызвала 88%-ную смертность эмбрионов.
• Для сравнения: ручная доставка тех же наночастиц пипеткой (без ПАВ) приводила к токсичности лишь в 3% случаев.
• Синергетический токсический эффект также наблюдался с другими распространёнными ПАВ: полисорбатом 80 и додецилсульфатом натрия.

Причина эффекта: Анализ методом ЯМР-спектроскопии, упорядоченной по диффузии, показал, что молекулы ПАВ собираются на поверхности золотых наночастиц. Это замедляет их движение в растворе, увеличивает поглощение эмбрионами и, как следствие, токсичность.

Значение и перспективы:

• Исследование служит предупреждением: смесь двух безопасных компонентов не обязательно безопасна.
• Использованная модель данио-рерио — мощный инструмент для высокопроизводительного скрининга химических смесей. Биологическое сходство с человеком позволяет часто экстраполировать результаты на оценку рисков для здоровья людей.
• Предложенный подход быстрого скрининга может применяться на ранних этапах разработки продуктов для проверки безопасности составов и перепроектирования ингредиентов до крупных инвестиций.

Исследование поддержано Национальным научным фондом (NSF) и Национальными институтами здоровья (NIH).