Проблема безопасности нанотехнологий и наноматериалов является одной из первоочередных в списке приоритетов Национальной нанотехнологической сети (ННС). Создание в Ижевске новой технологии и приборного комплекса для оперативного контроля наноматериалов в связи с этим представляет особый интерес. Ижевские ученые (см.1) считают, что "на данном этапе должны тестироваться на биотоксичность не только сами наноматериалы, но и все изделия, полученные с их включением. Если доли процента наноструктурной добавки влияют на прочность какого-либо материала, то нет никаких гарантий, что они не повлияют и на его токсичность".
Традиционным нормативным видом анализов на общую токсичность в разных ситуациях является биотестирование. Известен целый ряд способов биотестирования, различающихся как видом тестовых объектов (от мышей, моллюсков и рачков дафний до генно-модифицированных бактерий кишечной палочки), так и контролируемыми параметрами этих объектов, подвергаемых воздействию токсикантов. Наиболее распространенные в России способы обуславливают длительность соответствующих анализов в диапазоне от нескольких десятков часов до нескольких суток, поэтому анализы токсичности даже питьевой воды в населенных пунктах, как правило, проводятся не чаще раза в неделю.
Ижевские ученые разработали новую технологию экспресс-контроля общей токсичности сред с помощью клеточного микроэлектрофореза. При угнетении тестовых клеток токсикантами, как правило, снижается их эффективный электрический заряд, который оценивается оперативно по характеристикам их перемещений в переменном электрическом поле. Тестовыми объектами могут служить многие виды живых клеток, включая клетки крови человека и других живых организмов, способные к стабильному существованию в составе суспензий в соответствующих буферных растворах. Время выполнения анализа - не более 10 минут, время пробоподготовки, включая инкубирование клеточной суспензии с потенциальным токсикантом - от 10 минут до получаса.
Инструментом для исполнения технологии служит разработанный и выпускаемый НТУ "Инженерно-технический центр" новый аналитический комплекс "Цито-Эксперт" (ТУ 9443-137-43674401-2005). Созданная на его основе методика экспресс-контроля токсичности питьевых, поверхностных и очищенных сточных вод прошла государственную аттестацию осенью 2008 г. (свидетельство ? 223.1.01.03.67/2008). Тестовыми объектами для этой методики служат клетки микроводорослей спирулина и хлорелла, объем клеточной суспензии для одного анализа составляет 40 мкл. В состав комплекса входят стандартный лабораторный монокулярный или бинокулярный микроскоп с окулярной цифровой видеокамерой, исполнительный блок с электрофоретической камерой, компьютер и специализированное программное обеспечение.
Варианты данной технологии могут использоваться для сигнального экспресс-контроля токсичности наноструктурных материалов любого происхождения в форме порошков, коллоидов и поверхностных покрытий как при их создании и отработке технологий, так и при производстве и применении (для оперативного контроля производственных условий). При этом оценки токсичности наноматериала для растений, животного мира и человека могут проводиться раздельно, с использованием подобранных должным образом тестовых клеток, например, микроводорослей или клеток соответствующих растений, форменных элементов крови животных и человека. Пробные опыты, проведенные с использованием наноструктурного (механоактивированного) глюконата кальция, изготовленного на опытной установке ФТИ УрО РАН, при оценке его воздействия на эритроциты и клетки буккального эпителия человека in vitro, показали достаточно высокую чувствительность данной аналитической методики.
Комплекс и технология недороги и могут применяться как для контроля нанотехнологической продукции, так и для периодического контроля условий работы в производственных помещениях.
* * *
(1) Е.П. Сухенко, Н.Б. Лисицын (НТУ "Инженерно-технический центр"), А.А. Соловьев (Ижевская государственная медицинская академия); А.Д. Ночка, Н.Б. Кудрявцева (Лаборатория биотестирования Управления охраны окружающей среды Минприроды УР)
