name: Влияние разных типов наночастиц на устойчивость организмов с разным уровнем организации с целью определения их ответных реакций и порога устойчивости
keyword_list: комплексное воздействие наночастиц мониторинг нанозагрязнения пределы устойчивости организмов биотрансформация наночастиц Токсичность наночастиц наноматериалы экотоксикология нанотоксикология
abstract: Предмет исследования: новые загрязняющие вещества – различные по химическому составу наночастицы – и их экотоксикологическое влияние. Цель работы – определение ответных реакций организмов на клеточном, органно-тканевом, организменном уровнях на воздействие разных типов синтетических и при-родных наночастиц, выявление пределов их устойчивости для разработки рекомендаций по нормированию экологической опасности.  Методы- физико-химические, цитометрические, морфологические, биохимические, физиологические. Для физико-химической характеризации наночастиц использовали: лазерный анализатор частиц Analysette22 Nano Tech, определение ζ-потенциала проводили в электролите (0,9% раствор NaCl) с использованием прибора Zeta Sizer Nano ZS, сканирующий электронный микроскоп JSM-6010PLLIS/LA. Для цитометрии использовали: проточный цитометр CytoFLEX, проточный цитометр BD Accuri C6 . Для морфологических исследований использовали: Axio Observer A1 (Carl Zeiss, Германия); Axio Imager Z2 для фотосъемки – “Axio Cam 3 и программу компьютерной морфометрии «Axio Vision 4.2». (Carl Zeiss, Германия). Результаты - выявлены физико-химические свойства основных видов наноматериалов, определяющих их токсические свойства, что позволяет нам их ранжировать по возраста-нию их опасности в следующем порядке: на основе углерода (наличие примесей метал-лов, форма-фактор); минералов (физическое повреждение клеток и микроорганизмов); кремния (физическое повреждение клеток и микроорганизмов); металлов и их оксидов (размер наночастиц позволяет проникать в клетку). Наночастицы всех химических типов долго не осаждаются в водной среде (до 7 сут пребывают во взвешенном состоянии в модельном эксперименте). В первые часы и сутки оседают только крупные конгломераты НЧ, а представляющие наибольшую эко-токсикологическую опасность мелкие наночастицы в открытых водоемах, где происходит естественное перемешивание, могут находиться во взвешенном состоянии продолжи-тельное время. Наибольшее влияние на микроводоросли, в эксперименте показали КНТ и квантовые точки, угнетая их жизнедеятельность за счет фотоактивности под видимым и ультрафиолетовым излучением и возможного выделения ионов токсичных металлов. Влияние на продуцентов МУНТ и УНВ менее выраженное и может быть объяснено не только наличием металлических примесей, но и тем, что НЧ, находящиеся во взвешенном состоянии, препятствуют прохождению солнечного света. Наибольшее влияние на физиологию беспозвоночных, в эксперименте показали КНЧ и НЧ металлов и оксидов металлов. УНЧ показали себя как менее опасный экотоксикологический фактор. Микро- и наночастицы минералов за счет своей формы, приводящей к повреждению клеток эпителия кишечника, также являются экотоксичными при поступлении с пищей. Максимальный токсикологический эффект НЧ проявляется на клеточном уровне, вызывая повреждение и гибель клеток (гемоциты, половые клетки и микроводоросли). Влияние на тканевом уровне менее выражено и проявляется воспалением, отеком, очагами некроза (вплоть до некроза кишечника при влиянии природных НЧ). Токсическое влияние НМ на организменном уровне у живых существ проявляется снижением двигательной активности, увеличением уровня стресса и понижением когнитивных способностей. Следовательно, любые синтетические и природные наночастицы оказывают негативное влияние на всех уровнях и у всех животных. Изучение биотрансформации наночастиц в организме изученных видов показало, что барьерные механизмы, препятствующие их поступлению в клетки, практически отсутствуют, как и надежные механизмы инкорпорации. Мы обнаружили лишь у двух видов насекомых – Diamesa sp. (семейство Chironomidae) и Drunella cryptomeria (семейство Ephemerellidae) – способность к частичному биоразложению аморфного углерода УНВ, что доказывается появлением в течение 7 дней большого количества дефектов, небольшим уменьшением количества аморфного углерода и увеличением интенсивности сигнала связи G по отношению к связям D. Это свидетельствует о высоком уровне опасности нанотоксикантов. Крысы линии Вистар, перорально получавшие МУНТ и УНВ, продемонстрировали увеличение уровней стресса и пониженную когнитивную способность, причем абсолютные значения были худшими у животных, которые получали МУНТ и УНВ меньшего диаметра. Изучение ответных реакций изученных видов однозначно свидетельствует, что поступление в окружающую среду и накопление в ней нанотоксикантов следует рассматривать как новую до конца не осознанную экологическую опасность. В работе обоснована необходимость более широкого ее изучения, указаны основные направления проведения санитарно-гигиенических, инженерных, экосистемных и других исследований, установлены пороговые значения безопасных концентраций нанотоксикантов (без учета их пролонгированного воздействия). Новизна - впервые с использованием единой приборно-аналитической базы, едиными методами исследования изучены ответные реакции 16-ти далеких по таксономическому положению видов на воздействие загрязнения окружающей среды наночастицами. Показано, что чем ниже уровень организации организма, тем сильнее выражен токсический эффект воздействия на него всех изученных типов наночастиц. На примере микроводорослей и отдельных групп беспозвоночных показана видоспецифичность ответных реакций организмов на нанозагрязнение. Впервые было изучена кинетика наночастиц в водной среде и показано, что они гораздо дольше, чем в атмосфере, сохраняют свою токсическую активность. Впервые выявлено, что в кишечнике насекомых может протекать биотрансформация углеродных наночастиц. Показано, что вне зависимости от уровня организации организмов и строения их клеток из изученных загрязнителей наиболее токсичными являются частицы на основе металлов CdS, ZnS. Показано, что при концентрации углеродных наночастиц 500 мг/кг у лабораторных крыс повышается тревожность и понижается поисковая активность, заметно ухудшается состояние пищеварительной и выделительной систем.
chairman_dissertation_council.name: Владимир
chairman_dissertation_council.surname: Карпенко
chairman_dissertation_council.patronymic: Илларионович
chairman_dissertation_council.position: профессор
chairman_dissertation_council.degree: Доктор биологических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: -
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 7103364675
chairman_dissertation_council.rinc_id: 338865
chairman_dissertation_council.orcid: -
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Сергей
organization_supervisor.surname: Левков
organization_supervisor.patronymic: Андреевич
organization_supervisor.position: ректор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 34.35.51
rubrics.name: Антропогенные воздействия на экосистемы
oecds.code: 01.06.GU
oecds.name: ECOLOGY
speciality_codes.name: Экология
speciality_codes.code: 1.5.15.
supervisors.fio: Голохваст К.С.
supervisors.scientific_degree: Доктор биологических наук
supervisors.speciality_code: Экология (по отраслям)
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Гмошинский И.В.
opponents.scientific_degree: Доктор биологических наук
opponents.speciality_code: Биохимия
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Чурилов Г.И.
opponents.scientific_degree: Доктор биологических наук
opponents.speciality_code: Экология (по отраслям)
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Сутункова М.П.
opponents.scientific_degree: Доктор медицинских наук
opponents.speciality_code: Гигиена
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГБОУ ВО "КАМЧАТГТУ"
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "КАМЧАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
protection_organization.ogrn: 1024101031790
protection_organization.supervisor_name: СЕРГЕЙ
protection_organization.supervisor_surname: ЛЕВКОВ
protection_organization.supervisor_patronymic: АНДРЕЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Федеральное агентство по рыболовству
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ФГАОУ ВО "ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ", ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ, ФГАОУ ВО ДВФУ, ДВФУ
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
author_organization.ogrn: 1022501297785
author_organization.supervisor_name: НИКИТА
author_organization.supervisor_surname: АНИСИМОВ
author_organization.supervisor_patronymic: ЮРЬЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные автономные учреждения