CC BY
10
Качество и безопасность пищи. Методы контроля
Изотермы адсорбции Amax и b в двойных обратных координатах
Показатель Тип наночастиц
НЧ TiO2 НЧ Al2O3 НЧ SiO2
Pb2+ Amax=11,3 мкмоль/л. b=11,8 мкмоль/мг Amax=13,1 мкмоль/л. b=33,0 мкмоль/мг Amax=14,7 мкмоль/л. b=1,6 мкмоль/мг
Cd2+ Amax= 0,16 мкмоль/л. b= 10,72 мкмоль/мг Amax= 0,067 мкмоль/л. b= 12,45 мкмоль/мг Amax= 0,24 мкмоль/л. b= 12,19 мкмоль/мг
Обсуждение. В результате исследований показано, что в случае адсорбции Pb2+ на НЧ TiO2, НЧ SiO2 и НЧ Al2O3 в пределах точности определения выполняется уравнение однослойной равновесной изотермы адсорбции по Ленгмюру. Максимальная адсорбция Pb2+ на трех видах НЧ различается незначительно. Вместе с тем прочность связывания (сродство), являющееся величиной, обратной по отношению к константе b, оказывается наибольшей в случае использования НЧ SiO2 и наименьшей - в случае НЧ Al2O3. Отсюда можно предположить, что в условиях in vivo в случае НЧ SiO2, слабо всасываемых в кишечнике, преобладает более прочное связывание ионов Pb2+ с этими НЧ с их удерживанием в просвете кишки. В случае использования НЧ Al2O3 связывание Pb2+ с ними оказывается менее прочным, что создает условия для динамического равновесия адсорбции-десорбции Pb2+ в свободном и/или связанном виде с НЧ. Пара РЬ2+/НЧ TiO2 в этом отношении занимает промежуточное положение. В случае адсорбции Cd2+ на НЧ трех видов уравнение изотермы адсорбции Ленгмюра не выполняется (зависимость между величинами, обратными адсорбции и равновесной концентрации, не аппроксимируется удовлетворительным образом уравнением линейной регрессии и в большей степени соответствует, по-видимому, гиперболической зависимости). Ввиду этого константы b и Amax не могут быть корректно определены. Причина этого, по-видимому, состоит в том, что процесс связывания ионов Cd2+ на изученных видах НЧ не подчиняется модели однослойной, полностью обратимой адсорбции.
Заключение. Возможно, вследствие различия в строении внешних электронных оболочек ионов Pb2+ и Cd2+ связывание последних на поверхности НЧ является необратимым, т.е. сопровождается формированием более прочных, чем электростатическое взаимодействие, химических связей (например, донорно-акцепторных). Кроме того, не исключено, что адсорбция Cd2+ на НЧ является, в отличие от Pb2+, многослойной. Эти обстоятельства также могут создавать условия для переноса дополнительных количеств Cd2+ в форме, связанной с НЧ, через кишечный барьер.
Работа выполнена за счет средств субсидии на выполнение государственного задания в рамках Программы фундаментальных исследований (тема ФАНО России № 0529-2014-0029).
Шумакова А.А., Евстратова А.Д.
ВЛИЯНИЕ ОДНОСТЕННЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК НА ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ПЕЧЕНИ И ПОЧЕК ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ
ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва
Актуальность. Одностенные углеродные нанотрубки (ОСУНТ) представляют собой композитный материал, производящийся в промышленных масштабах. Учитывая его возрастающую востребованность в различных областях промышленности (авиационная, строительство, автопромышленность, электроника и т.д.), а также при производстве упаковочных материалов и в медицине, следует принимать во внимание факт пероральной экспозиции человека, которая в настоящее время изучена недостаточно. В цикле работ, проведенных в ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» (2011-2016 гг.), изучалось влияние различных наноматериалов, поступающих перорально, на микроэлементный гомеостаз в организме.
Цель работы - изучение элементного состава тканей печени и почек лабораторных животных, получавших ОСУНТ в широком интервале доз с питьевой водой в ходе 92-дневного подострого эксперимента.
Материал и методы. В работе был исследован препарат ОСУНТ производства фирмы ООО «Углерод-ЧГ» (Россия, г. Черноголовка). Эксперимент был проведен на 80 крысах самцах линии Вистар (исходная масса 80±4 г, 5 групп по 16 крыс), которые в течение 92 дней получали с питьевой водой носитель Твин-20 (1-я, контрольная группа) или разведения в растворе носителя дисперсий ОСУНТ (со 2-й по 5-ю группы), приготовленные по стандартной методике. Доза ОСУНТ составила в группах со 2-й по 5-ю: 0,01; 0,1; 1,0 и 10 мг/кг массы тела (м.т.) соответственно. Элементный состав печени и почек (Ag, Al, Ba, Cd, Co, Cr, Cs, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Pb, Se, V, Zn) определяли методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) на приборе Agilent Technologies 7700х.
Результаты. В таблице приведены наиболее значимые результаты определения содержания элементов в тканях печени и почек, получавших ОСУНТ в различных дозах. При анализе полученных результатов установлено достоверное снижение содержания Pb, Cs и As в печени и почках, но данный эффект не был дозозависимым. Содержание Ag достоверно повышалось в почках. В отношении Mn, V и Mg имело место их увеличение в печени
Материалы XVII Всероссийского конгресса с международным участием «Фундаментальные и прикладные аспекты нутрициологии и диетологии. Лечебное, профилактическое и спортивное питание» (Москва, 29-31 октября 2018 г.)
при высоких дозах, в то время как в почках данный эффект для V наблюдался только при низких дозах. Факторный анализ указывает на воздействие именно ОСУНТ в случае изменения содержания Ag, As, Cs, Pb и V (для печени) и Ag, As, Cs и Pb (для почек).
Обсуждение. Пероральное введение ОСУНТ во всем интервале изученных доз не показало четкой зависимости в изменении микроэлементного гомеостаза печени и почек лабораторных животных. Так же как и в отношении МУНТ, большинство эффектов проявлялось на низких и сверхнизких дозах и отсутствовало на высоких.
Заключение. Полученные данные указывают на наличие влияния ОСУНТ на содержание отдельных элементов в органах, однако при этом, как правило, отсутствовала зависимость «доза-эффект», что в определенной мере может свидетельствовать о системном характере воздействия нанотрубок на организм. Следует отметить, что полученные достоверные изменения касались контаминантов пищевой продукции и не оказывали влияния на эссенциальные микроэлементы.
Содержание элементов в печени и почках животных 1-5-й групп
Содержание элемента в печени, мкг/г ткани
Группа Число крыс Ад Аэ Сэ Мп РЬ V Zn Мд
1-я 8 0,023± 0,171 ± 0,0102± 1,874± 0,0090± 0,0313± 34,68± 233,152±
0,0072 0,037 0,0015 0,090 0,0019 0,00049 1,071 3,613
2-я 8 0,011± 0,076± 0,0058± 2,003± 0,0034± 0,0339± 31,66± 236,851 ±
0,00541 0,00381 0,000221 0,097 0,000351 0,0022 0,78 6,148
3-я 8 0,0057± 0,075± 0,0060± 1,798± 0,0034± 0,0362± 32,03± 234,892±
0,00071 0,00461 0,000221 0,066 0,000301 0,00121,3 0,86 3,372
4-я 8 0,014± 0,071 ± 0,0060± 1,911± 0,0040± 0,0348± 33,02± 245,042±
0,0047 0,00351 0,00211 0,082 0,000441 0,000651 0,73 6,034
5-я 8 0,015± 0,089± 0,0065± 2,139± 0,0042± 0,0357± 35,04± 250,603±
0,004 0,00391,2,3 0,000291 0,0541,2 0,000711 0,000531,3 1,323 6,4741,3
Группы 1-8, А1\0УА, р >0,05 0,00023 0,00015 0,044 0,00047 >0,05 >0,05 >0,05
Факторный анализ, р, Осунт 0,046 3,06x10-6 1,65x10-6 >0,05 6,98x10-6 0,008 >0,05 >0,05
по фактору
Содержание элемента в почках, мкг/г ткани
Группа Число крыс Ад Аэ Со Сэ Ni РЬ V
1-я 8 0,0134± 0,1046± 0,3243± 0,0099± 0,0694± 0,0125± 0,0176±
0,0032 0,0117 0,0159 0,0005 0,0041 0,0025 0,0012
2-я 8 0,0438± 0,0580± 0,3731 ± 0,0074± 0,0568± 0,0055± 0,0379±
0,01151 0,00511 0,01401,2 0,00031,2 0,00251 0,00041 0,00601,2
3-я 8 0,0419± 0,0634± 0,3593± 0,0083± 0,0597± 0,0060± 0,0369±
0,00981 0,00191 0,0283 0,00031 0,0038 0,00081 0,00721,2
4-я 8 0,0419± 0,0619± 0,3338± 0,0083± 0,0656± 0,0071 ± 0,0160±
0,0158 0,00501 0,0122 0,00031 0,0049 0,00181 0,0008
5-я 8 0,0385± 0,0629± 0,3556± 0,0086± 0,0666± 0,0063± 0,0193±
0,00911 0,00231 0,0130 0,00031,3 0,00253 0,00061 0,00112,3
Группы 1-8, А1\ЮУА, р >0,05 >0,05 >0,05 0,00022 >0,05 0,009 0,001
Факторный анализ, р, Осунт 0,019 1,22x10-7 >0,05 0,00012 >0,05 0,00027 >0,05
по фактору
П р и м е ч а н и е.1 - различия достоверны с группой 1 по критериям Стьюдента и/или Манна-Уитни (р<0,05);2 - различия достоверны с группой 4 по критериям Стьюдента и/или Манна-Уитни (р<0,05);3 - различия достоверны с группой 2 по критериям Стьюдента и/или Манна-Уитни (р<0,05).
Работа выполнена за счет средств субсидии на выполнение государственного задания в рамках Программы фундаментальных научных исследований (тема ФАНО России № 0529-2014-0045).
