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
УДК 604.4.664
Предмет. Сучасна медицина продемонструвала багато потенційних переваг для здоров’я людини ягід дикорослих рослин, які є джерелом вітамінів та інших біологічно активних речовин взагалі, макро- і мікроелементів, антиоксидантів тощо. Як досліднцький матеріал, що широко використовується у медицині та харчовій промисловості України, взято ягоди брусниці (Vaccinium vitis – idaea L.) і журавлини (Oxycoccus palustris).
Мета. Аналіз особливості харчової цінності і здатності до накопичення небезпечних хімічних сполук брусницею та журавлиною та експериментальні дослідження вмісту в ягодах рослин есенціальних та токсичних елементів.
Методи та експериментальні дослідження. Вміст есенціальних та токсичних елементів у ягодах рослин проводили фізико-хімічними методами, а саме: вміст арсену – фотометрично (ДСТУ ISO 6634:2005), вміст цинку, міді, мангану, кобальту, нікелю, свинцю та кадмію – методом атомноабсорбційної спектрофотометрії (ДСТУ EN 14082:2019). Було проаналізовано по 3 зразки свіжих ягід з рослин, які зібрані в різних місцевостях Карпатського регіону Львівщини. Дані вимірювань представляли як середнє значення та зазначали сумарну розширену невизначеність результату в абсолютних одиницях (коефіцієнт охоплення рівний 2).
Результати. Дослідження показали, що вміст есенціальних мікроелементів у деяких зразках брусниці в рази вищий ніж у журавлині: цинку – приблизно у чотири рази, міді – у дев’ять разів та мангану – більше ніж у два рази.
Сфера застосування результатів. Порівнюючи отримані дані з добовою потребою дорослого населення у мінеральних речовинах слід сказати, що і брусниця і журавлина можуть бути ефективним джерелом збагачення організму міддю та манганом.
Ключові слова: харчова і біологічна цінність, брусниця, журавлина, есенціальні та токсичні елементи.
Subject. Modern medicine has demonstrated many potential benefits for human health of berries of wild plants, which are a source of vitamins and other biologically active substances in general, macroand microelements, antioxidants, etc. Cranberry (Vaccinium vitis – idaea L.) and cranberry (Oxycoccus palustris) berries were taken as research material widely used in the medicine and food industry of Ukraine.
Purpose. Analysis of the specific nutritional value and ability to accumulate dangerous chemical compounds in lingonberries and cranberries and experimental studies of the content of essential and toxic elements in plant berries.
Methods. The content of essential and toxic elements in the berries of plants was determined by physicochemical methods, namely: the content of arsenic – photometrically (DSTU ISO 6634:2005), the content of zinc, copper, manganese, cobalt, nickel, lead and cadmium - by the method of atomic absorption spectrophotometry ( DSTU EN 14082:2019). Three samples of fresh berries from plants collected in different areas of the Carpathian region of Lviv were analyzed. The measurement data were presented as an average value and indicated the total expanded uncertainty of the result in absolute units (coverage factor equal to 2). Results. Studies have shown that the content of essential trace elements in some lingonberry samples is several times higher than in cranberries: zinc – about four times, copper – nine times, and manganese – more than two times.
Scope of results. Comparing the obtained data with the daily mineral needs of the adult population, it should be said that both lingonberries and cranberries can be an effective source of enriching the body with copper and manganese.
Key words: nutritional and biological value, lingonberry, cranberry, essential and toxic elements.