Исследование экологической безопасности многослойных углеродных нанотрубок А.А. Гусев, А.Г. Ткачев, А.В. Емельянов, А.П. Поздняков, С.В. Шутова, О.Н. Зайцева, Н.Е. Пиляшенко

Page 2 Актуальность исследования Изучение экологической безопасности наноматериалов, таких как углеродные нанотрубки, в настоящее время выдвигается на передний план. Подобные исследования значимы как для потребителей, так и для производителей – авторитетные заключения о безвредности для окружающей среды и здоровья человека являются необходимым условием продвижения продукции на новые рынки сбыта

Page 3 Цель и задачи исследования Целью работы является разработка стандартов полноценного функционирования биологических систем в присутствии углеродного наноматериала Для достижения этой цели решаются следующие задачи: –оценка объективных характеристик микроскопических гидробионтов, позволяющая выявить летальные и безопасные концентрации наноматериала, уровень смертности и интенсивность размножения, класс опасности вещества –изучение влияния углеродного наноматериала на ранние стадии онтогенеза высших растений –выявление характера действия наноматериала на млекопитающих в периоды пренатального развития, молочного вскармливания и в постнатальном онтогенезе

Page 4 Характеристика углеродного наноматериала Углеродный наноматериал «Таунит» (УНМ «Таунит», производства ООО «НаноТехЦентр», г. Тамбов) представляет собой одномерные, наномасштабные, нитевидные образования поликристаллического графита цилиндрической формы с внутренним каналом, в виде сыпучего порошка черного цвета. Гранулы УНМ микрометрических размеров имеют структуру спутанных пучков многостенных трубок

Page 5 Тест-объекты – мелкие гидробионты Геномодифицированная культура люминесцентных бактерий E. coli М-17 (тест-система «Эколюм») Методика тестирования основана на измерении интенсивности изменения биолюминесценции бактерий при воздействии химических веществ, присутствующих в анализируемой пробе, по сравнению с контролем. Результаты аппаратного измерения интенсивности светового сигнала переводятся в индексы токсичности. Водная вытяжка УНМ «Таунит» оказывает токсическое действие на биосенсор «Эколюм» при разведении в раз, следовательно, испытуемый материал относится к III классу опасности по пятибальной шкале, принятой в экотоксикологии.

Page 6 Тест-объекты – мелкие гидробионты Зеленая протококковая водоросль (Scenedesmus quadricauda Turpin) Методика определения токсичности на Scenedesmus quadricauda основана на регистрации снижения темпа роста клеток водорослей под воздействием токсических веществ, по сравнению с контрольной культурой в пробах, не содержащих токсических веществ. Водная вытяжка «Таунита» оказывает токсическое действие на Scenedesmus quadricauda при разведении в раз, следовательно, испытуемый материал относится к III классу опасности по пятибальной шкале, принятой в экотоксикологии.

Page 7 Тест-объекты – мелкие гидробионты Цериодафния (Ceriodaphnia affinis) Методика биотестирования основана на определении смертности цериодафний при воздействии токсических веществ, присутствующих в исследуемой водной среде, по сравнению с контрольной культурой в пробах, не содержащих токсических веществ. Ceriodaphnia affinis в контрольной среде и в 10% коллоидном водном растворе УНМ «Таунит» Токсический эффект проявился при разведении в раз, что позволяет отнести испытуемый материал относится к IV классу опасности. Таким образом, цериодафнии оказались наиболее устойчивы к воздействию наноматериала.

Page 8 Тест-объекты – мелкие гидробионты Влияние УНМ «Таунит» на различных гидробионтов

Page 9 Тест-объект – яровая пшеница (Triticum durum Desf.) Проводилось проращиванию семян в среде, содержащей коллоидный водный раствор УНМ «Таунит». Оценивались: всхожесть семян, дружность прорастания, сроки появления всходов, размеры и сухая масса надземных и подземных частей растений. Отмечено: –достоверное снижение росто-весовых показателей и запаздывание этапов развития по сравнению с контрольной группой –стимулирующее влияние нано- материала на развитие корневой системы –положительный эффект УНМ «Таунит» на всхожесть семян и на защищённость их от гниения Яровая пшеница (Triticum durum Desf.), сорт - «Эстер»

Page 10 Тест-объект – домовая мышь (Mus domesticus L.) Производилась добавка 0,3% коллоидного водного раствора углеродного наноматериала «Таунит» в пищу беременных самок, а затем и их потомства. Негативного влияния на жизнеспособность изученных особей не зарегестрировано. Отмечалось достоверное увеличение роста и массы экспериментальных животных по сравнению с контрольными на всем протяжении эксперимента. Установлена возможность проникновения наноматериала в организм потомства в период беременности и молочного вскармливания. У экспериментальных животных относительная масса тимуса в среднем увеличилась на 34,21%, масса матки и яичников на 29,41%, масса семенников на 26,15%. Относительная масса печени снизилась на 15,3%. Производилась добавка 0,3% коллоидного водного раствора углеродного наноматериала «Таунит» в пищу беременных самок, а затем и их потомства. Негативного влияния на жизнеспособность изученных особей не зарегестрировано. Отмечалось достоверное увеличение роста и массы экспериментальных животных по сравнению с контрольными на всем протяжении эксперимента. Установлена возможность проникновения наноматериала в организм потомства в период беременности и молочного вскармливания. У экспериментальных животных относительная масса тимуса в среднем увеличилась на 34,21%, масса матки и яичников на 29,41%, масса семенников на 26,15%. Относительная масса печени снизилась на 15,3%.

Page 11 Спасибо за внимание!