Сравнительное исследование цитотоксичности, окислительного стресса и генотоксичности, вызываемых четырьмя типичными наноматериалами: роль размера, формы и состава частиц

Несмотря на то что биологические эффекты некоторых наноматериалов уже изучались, данных о токсичности и возможных механизмах действия частиц разных типов недостаточно. Кроме того, роль свойств частиц в развитии токсических эффектов пока не вполне ясна. Целью исследования было изучить взаимосвязь между размером, формой и химическим составом частиц, с одной стороны, и токсикологическими эффектами четырёх типичных наноматериалов со сходными свойствами — технического углерода (CB), одностенных углеродных нанотрубок, наночастиц диоксида кремния (SiO₂) и оксида цинка (ZnO) — с другой. Цитотоксическое, генотоксическое и окислительное действие частиц оценивали на первичных фибробластах эмбрионов мыши. По результатам тестов с метилтиазолилтетразолием (MTT) и водорастворимым тетразолием (WST), ZnO вызывал значительно более выраженную цитотоксичность, чем неметаллические наночастицы. Выраженность цитотоксического эффекта статистически значимо соответствовала уровню внутриклеточного окислительного стресса, который оценивали по снижению содержания глутатиона, образованию малонового диальдегида, подавлению активности супероксиддисмутазы и генерации активных форм кислорода. Результаты указывают на то, что окислительный стресс может быть одним из основных механизмов цитотоксического действия наночастиц. По сравнению с наночастицами ZnO углеродные нанотрубки обладали умеренной цитотоксичностью, но вызывали более выраженное повреждение ДНК по данным кометного теста. Воздействие CB и SiO₂ было менее выраженным. Сравнительный анализ показал, что химический состав, вероятно, играет ведущую роль в цитотоксическом действии различных наночастиц. Однако потенциальная генотоксичность может преимущественно зависеть от формы частиц.