ЛИОЗОЛЬ НА ОСНОВЕ НАНО- И МИКРОЧАСТИЦ ДЛЯ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

Изобретение относится к области токсикологии, экологии, биотехнологии и контроля производственной безопасности и может быть использовано при проведении токсикологических испытаний нано- и микропорошков металлов и/или оксидов металлов в условиях in vivo.

Известен состав лиозоля для токсикологических исследований, содержащий морскую соль, нанопорошок оксида цинка (nZnO) с размером частиц ~26 нм или промышленный порошок оксида цинка (ZnO) с размером частиц ~216 нм [S.W.Y.Wong et al. Toxicities of nano zinc oxide to five marine organisms // Anal Bioanal Chem (2010) 396:609-618]. Способ приготовления лиозоля заключается в непрерывном перемешивании водного раствора морской соли и порошков оксида цинка с помощью магнитной мешалки (200 об./мин) при комнатной температуре (25±2°C) в течение 3 дней с получением дисперсий со средним размером дисперсной фазы ~2 мкм. Приготовленный лиозоль используется для изучения токсичных свойств порошков оксида цинка по отношению к морским диатомным водорослям [S.W.Y.Wong et al. Toxicities of nano zinc oxide to five marine organisms // Anal Bioanal Chem (2010) 396:609-618].

Основным недостатком состава является создание агрегативно-неустойчивого лиозоля с непостоянным размером агломератов для nZnO ~2,6 мкм и для ZnO ~1,7 мкм. Кроме того, недостатком является длительная пробоподготовка порошковых нано- и микрочастиц для исследования путем перемешивания на магнитной мешалке, а также необходимость исследования лиозоля сразу после пробоподготовки.

Известен состав лиозоля для токсикологических исследований, содержащий раствор тетрагидрофурана и диоксида титана (TiO₂), и состав лиозоля, содержащий раствор тетрагидрофурана и порошок фуллерена (C₆₀) для токсикологических исследований на беспозвоночных водных организмах [A.Baun et al. Ecotoxicity of engineered nanoparticles to aquatic invertebrates: a brief review and recommendations for future toxicity testing / Ecotoxicology (2008) 17:387-395]. Приготовление суспензии из раствора тетрагидрофурана и диоксида титана (TiO₂, размером наночастиц 10-20 нм) и суспензии из раствора тетрагидрофурана и порошка фуллерена (C₆₀, размер частиц ~1 нм) осуществляется при воздействии ультразвука в течение 48 часов. Размер агломератов в приготовленных лиозолях составляет для TiO₂ ~100 нм, для C₆₀ ~2 нм.

Основным недостатком состава является применение раствора тетрагидрофурана, в присутствии которого усиливаются токсичные свойства образцов, а также применение длительной пробоподготовки с применением ультразвука.

Известен состав лиозоля для токсикологических исследований на эмбрионах Danio rerio, содержащий нанопорошок оксида цинка, дистиллированную воду с содержанием солей: NaCl, KCl, CaCl₂, MgSO₄ и растворимый кислород, выбранный нами за прототип [W.Bai et al. Toxicity of zinc oxide nanoparticles to zebrafish embryo: a physicochemical study oftoxicity mechanism / Journal Nanopart Res (2010) 12:1645-1654]. Лиозоль для токсикологических исследований готовили из нанопорошков оксида цинка (ZnO) с размером частиц 30 нм и нетоксичного физиологического раствора с помощью диспергирования ультразвуком (50 Вт, 40 кГц) в течение 30 мин. Физиологический раствор готовили на основе дистиллированной воды с содержанием солей: NaCl - 1,25 мас.%, KCl - 0,02 мас.%, CaCl₂ - 0,03 мас.%, MgSO₄ - 0,03 мас.% и растворимого кислорода >0,063 мас.%.

Недостатком данного состава является приготовление седиментационно неустойчивого лиозоля с размерами агломератов порошка в диапазоне 0,5-1,0 мкм и более.

Основной технической задачей предложенного изобретения является возможность создания агрегативно-устойчивого лиозоля, содержащего нано- и микрочастицы металлов и/или оксидов металлов в физиологическом растворе, использующихся для исследования порошковых материалов путем определения их токсических свойств в условиях in vivo.

Основная техническая задача достигается тем, что лиозоль содержит дистиллированную воду, натрий хлористый и нано- и микрочастицы металлов и/или оксидов металлов и он дополнительно содержит глюкозу (C₆H₁₂O₆) моногидрат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Физиологический раствор:

Предлагаемый лиозоль на основе нано- или микрочастиц и физиологического раствора позволяет сохранить химическую стабильность и дисперсность нано- или микрочастиц металлов и/или оксидов металлов в лиозоле, не требуя добавления химических растворителей, стабилизаторов, дополнительного диспергирования с помощью ультразвука, магнитного перемешивания и т.д. Более того, раствор глюкозы является источником легкоусвояемого организмом ценного питательного материала, а также одним из компонентов крови и межклеточных жидкостей. Выбранная среда не только не является токсичной для живых организмов, но и используется для терапевтического лечения. После поступления в организм глюкоза участвует в аэробном распаде и полностью утилизируется организмом. Преимуществами предлагаемого состава являются сокращение времени пробоподготовки для исследования нано- и микрочастиц металлов и/или оксидов металлов путем определения их токсических свойств в условиях in vivo и возможность приготовления стабильных в течение 60-70 часов дисперсий нано- и микрочастиц металлов и/или оксидов металлов.

Пример конкретного выполнения. Лиозоль, содержащий наночастицы цинка, приготавливают путем смешивания нанопорошка цинка с физиологическим раствором. 100 г физиологического раствора готовят путем растворения 0,7 г натрия хлористого и 4,3 г глюкозы моногидрат в дистиллированной воде со значением pH 6,2-7,4. Физиологический раствор используют для приготовления суспензии с концентрацией твердой фазы 1 мас.% путем добавления нанопорошка цинка со среднеповерхностным размером частиц R=62,1 нм (таблица 1). Приготовленную суспензию перемешивают в течение 5 минут с помощью лопастной мешалки, после чего суспензию разделяют на две фазы с помощью декантации в течение 60-90 мин. После осаждения и декантации твердой фазы раствор представляет собой агрегативно-устойчивый лиозоль, в котором распределены нано- и микрочастицы цинка с концентрацией твердой фазы 0,5 мас.%.

Аналогично описанному примеру готовят лиозоль, в котором распределены нано- и микрочастицы металлов и/или оксидов металлов согласно таблице 1.

Таким образом, предлагаемый состав позволяет готовить содержащие нано- или микрочастицы агрегативно-устойчивые лиозоли для исследования порошковых материалов металлов и/или оксидов металлов путем определения их токсических свойств в условиях in vivo.