Спосіб оцінки токсичності наноматеріалів з використанням як тест-об’єкта сперматозоїдів кнурів in vitro включає приготування досліджуваного та контрольного зразків з подальшим визначенням виживання сперматозоїдів. Отримані еякуляти кнурів розбавляють фосфатно-сольовим буфером 1:10, розділяють на контрольну та дослідні частини і вносять в дослідні зразки наноматеріали в дозах 1/100 LD50, 1/50 LD50 з подальшим визначенням показників виживання сперматозоїдів до припинення прямолінійного поступального руху за температури 18-20 ^оС, дихальної активності, активності сукцинатдегідрогенази і цитохромоксидази, за зміною яких, порівняно з показниками контрольних зразків, оцінюють токсичність наноматеріалів.

УДК: 613.6:615.9:661.8

Реферат. Сучасні наноматеріали на основі діоксиду титану, зокрема модифіковані наносріблом, володіють противірусною, антибактеріальною, протигрибковою активністю, цитотоксичною дією в експериментах in vitro та можуть уражувати статеві клітини теплокровних лабораторних тварин. Метою дослідження було вивчення впливу різних типів наночастинок на основі діоксиду титану на фізіолого-біохімічні характеристики модельних клітин – статевих клітин кнурів в експерименті in vitro. При застосуванні максимальної дози (LD₅₀) досліджуваних нанопорошків у всіх зразках виживання сперміїв було вірогідно нижчим ніж у контролі: на 41,9 % (р<0,001) ‒ за дії наночастинок (далі НЧ) ТіО₂ (ІПМ ім. І.М. Францевича, далі ІПМ), на 28,0 % (р<0,05) ‒ за дії НЧ ТіО₂ (Acros Organics), на 53,5 % (р<0,001) ‒ за дії НЧ 4% Ag-ТіО₂ (ІПМ) і на 55,9 % (р <0,001) ‒ за дії НЧ 8 % Ag-ТіО₂ (ІПМ).  Нанопорошки на основі діоксиду титану різних виробників, що характеризуються подібною морфологічною характеристикою та різним ступенем доповненості наносріблом (вміст Ag від 0 до 8%), починаючи з дози 1/10 LD₅₀ можуть чинити пошкоджуючу дію на статеві клітини кнурів, яка проявляється зниженням дихальної активності сперміїв та активності цитохромоксидази, збільшенням активності сукцинатдигідрогенази. Найбільш чутливим маркером виявився показник виживання сперміїв, значення якого достовірно знизилось за дії наночастинок 8% Ag-ТіО₂ (ІПМ) в дозі 1/100 LD₅₀, що є наслідком порушенням активності мітохондріальних ензимів і, відповідно, ресинтезом АТФ. Отримані нами результати підтверджують та розширюють дані щодо характеру пошкоджуючого впливу наночастинок на основі діоксиду титану на статеві клітини теплокровних тварин за рахунок оксидативного стресу. Одержані експериментальні дані будуть враховані при гігієнічній регламентації досліджених нанопорошків.

Abstract. Modern titanium dioxide nanomaterials, in particular modified with nanosilver, have antiviral, antibacterial, antifungal activity, cytotoxic effects in in vitro experiments and can affect germ cells of warm-blooded laboratory animals. The research aims to study the effect of different types of titanium dioxide nanoparticles on the physiological and biochemical characteristics of wild boar germ cells in vitro. When applying the maximum dose (LD₅₀) of the studied nanopowders in all samples, sperm survival was probably lower than in the control: by 41.9% (р<0.001) ‒ under the action of TiO₂ nanoparticles (hereinafter NPs) (Frantsevich Institute for Problems of Materials Science of NAS of Ukraine, hereinafter IPM), by 28.0% (р<0.05) ‒ under the action of TiO₂ NPs (Acros Organics), by 53.5% (р<0.001) ‒ under the action of 4% Ag-TiO₂ NPs (IPM) and by 55.9% (р <0.001) ‒ under the action of NPs 8% Ag-TiO₂ (IPM). Nanopowders based on titanium dioxide from different manufacturers, characterized by similar morphological characteristics and varying degrees of nanosilver addition (Ag content from 0 to 8%), starting from a dose of 1/10 LD₅₀, can have a damaging effect on the germ cells of wild boars, which is manifested by a decrease in the respiratory activity of sperm and cytochrome oxidase activity, by increasing succinate dehydrogenase activity. The most sensitive marker was the sperm survival rate, the value of which significantly decreased under the action of 8% Ag-TiO₂ nanoparticles (IPM) at a dose of 1/100 LD₅₀, which is a consequence of disruption of the activity of mitochondrial enzymes and, accordingly, resynthesis of ATP. Our results confirm and extend the data on the nature of the damaging effect of titanium dioxide-based nanoparticles on germ cells of warm-blooded animals due to oxidative stress. The obtained experimental data will be taken into account in the hygienic regulation of the investigated nanopowders.

Ключові слова: наночастинки діоксиду титану, нанокомпозит діоксиду титану з сріблом, нанотоксикологія, сукцинатдегідрогеназа, цитохромоксидаза, статеві клітини кнурів. Key words: nanoparticles titanium dioxide, nanocomposite titanium dioxide with silver, nanotoxicology, succinate dehydrogenase, сytochrome oxidase, boar germ cells.

Abstract. Naphazoline nitrate is a medicine with a number of side effects, which should be taken into account not only in therapeutic practice, but also when developing preventive measures in pharmaceutical production. The purpose of our work was to study the effect of naphazoline nitrate on redox processes and the duration of survival of bull spermatozoa. Bull semen samples were divided into groups: control – without adding naphazoline nitrate and experimental – with adding naphazoline nitrate. The respiratory activity of spermatozoa was determined by the polarographic method, reducing capacity – potentiometrically, succinate dehydrogenase activity – photometrically; sperm survival – visually. The respiratory activity of spermatozoa is significantly inhibited under the effect of all studied doses of naphazoline nitrate (η = 0.762 and 0.840) and the degree of effect for the highest dose reaches 85.5 %. The reducing capacity changes significantly, starting from a dose of 1/10 LD50 and above, the dose-indicator correlation is low, the dose of LD50 causes changes in the indicator by 229.0% with a change of charge of the medium. SDH activity significantly decreases under the effect of 1/10 LD50 and above, the dose-indicator correlation is moderate, the dose of LD50 causes changes in the indicator by 49.5 %. The substance affects the duration of survival only in the maximum dose, reducing the survival time by 18 %. Conclusion: The substance has the maximum effect on the respiratory activity of germ cells and on the reducing capacity, it has a lesser effect on the SDH activity and slightly affects the survival time. The dose-dependent nature of the effect of naphazoline nitrate on certain indicators of redox processes in spermatozoa confirms the prospects of using the latter as alternative test objects in studying the harmful effects of chemicals.

Keywords: naphazoline nitrate, bull spermatozoa, redox processes