Оценка токсического действия наноматериалов на живые организмы

Автор: Г.Б. Завильгельский, В.Ю. Котова, С.А. Хрульнова, И.В. Манухов

Страница: 8-17

Оценка токсического действия наноматериалов на живые организмы

Биотехнология, 2013, № 6, С. 8-17

УДК 579.69

Раздел:  «Проблемы, перспективы»

Г.Б. Завильгельский *,  В.Ю. Котова,  С.А. Хрульнова,  И.В. Манухов

ФГУП «ГосНИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов»,  Москва, 117545

e-mail:  zavilgel@genetika.ru

В обзоре приводятся современные данные о токсическом действии наночастиц металлов и металлооксидных полупроводников (Ag, CuO, ZnO, TiO₂) на живые организмы. Представлены параметры EC₅₀ и MIC, характеризующие чувствительность разных групп организмов (бактерии, дрожжи, водоросли, рыбы, ракообразные, клетки млекопитающих) к токсическому действию наночастиц, а также к ионам металлов. Приведены экспериментальные данные с использованием lux-биосенсоров — бактерий Escherichia coli, содержащих гибридные плазмиды со встроенными генами — репортерами luxAB, кодирующими люциферазу. Показано, что при обработке бактериальных клеток наночастицами диоксида титана в комбинации с УФ-А-облучением (λ = 360—390 нм) образуется перекись водорода, вызывающая окислительный стресс и фиксируемая lux-биосенсором E. coli (pKatG’::lux). Токсичность наночастиц Ag, CuO, ZnO определяется в основном ионами металлов, десорбирующимися с поверхности наночастиц, что фиксируется другим lux-биосенсором E. coli (pCopA’::lux).

Ключевые слова:  биолюминесценция,  биосенсор,  наночастица,  Ag,  CuO,  ZnO,  TiO₂.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Assessment of Toxicity of Nanomaterials for Live Organisms

G.B. Zavilgelsky ^*,  V.Yu. Kotova,  S.A. Khrul'nova  and  I.V. Manukhov

The State Research Institute for Genetics and Selection of Industrial Microorganisms,  117545, Moscow Russia

e-mail:  zavilgel@genetika.ru

This review summarizes the recent researches on toxicity of nanoparticles consisting of metals and metaloxydic semiconductors (silver (Ag), CuO, ZnO and TiO₂ nanoparticles) on live organisms. The parameters of EC₅₀ and MIC characterizing the sensitivity of different groups of organisms (bacteria, yeast, algae, fish, crustaceans and mammalian cell lines) to the toxic effects of nanoparticles and metal ions are represented. The data on the application of lux-biosensors based on Escherichia coli cells containing hybrid plasmids with the inserted luciferase-encoding luxAB reporter genes are disciussed. It was shown that the treatmenrt of the test cells by the TiO₂ nanoparticles in combination with UV-A light (λ = 360—390 nm) provides the formation of hydrogen peroxide that induces the oxidative stress fixed by the E. coli (pKatG’::lux) lux-biosensor. The toxicity of Ag-, CuO- and ZnO-based nanoparticles is mainly determined by ions the desorption of which from the nanoparticle surface is fixed by the other E. coli (pCopA’::lux) lux-biosensor.

Key words:  Ag,  bioluminescence,  biosensor,  CuO,  nanoparticle,  TiO₂,  ZnO.

12.03.2014, 3770 просмотров.