Благодаря исследованию ученых Университета Райса, черви Caenorhabditis elegans могут стать эффективным и недорогим инструментом для проверки токсичности тех или иных наночастиц.
В своих экспериментах исследователи показали, как микроскопические круглые черви могут определить токсичность 20 типов наночастиц, в том числе фуллеренов углерода. Как поясняет Qilin Li, одна из тех, кто приспособил нематод для такого теста, «наночастицы – принципиально новые материалы, и мы не знаем, насколько они вредны для здоровья человека и здоровья экосистемы». По словам Ли, проверить токсичность любого химического вещества довольно дорого и затратно. Именно поэтому ученые Райса решили использовать червей.
Один из авторов исследования Weiwei Zhong говорит, что пилотные эксперименты показали, что можно собрать много данных о токсичности при низкой стоимости. Отдельный анализ с учетом червей и бактерий, которыми они питаются стоит всего 50 центов. Ученые использовали четыре показателя для определения вреда от наночастиц: рост, продолжительность жизни, движение и фитнесс-тест. Последний фактор оказался наиболее чувствительным анализом на токсичность наночастиц.
В нем ученые смешивали бактерии с веществом и смотрели, как черви их потребляют. Измерение, сколько бактерий они съели в течение долгого времени, служило в качестве меры «приспособленности» червей. Zhong: «Здоровье червей зависит от наночастиц: если они вредны, то черви воспроизводят все меньше и меньше едят. В фитнес-тесте, мы отслеживаем червей в течение недели. Это достаточно долго для нас, чтобы отследить токсичные эффекты, накопленные у трех поколений червей».
Caenorhabditis elegans имеют жизненный цикл около трех дней, и каждый из них может производить много потомства. Популяция из 50 особей может насчитывать более 10 000 через неделю. Исследователи изучили репрезентативную выборку из трех классов наночастиц: металла, оксидов металлов и на основе углерода. Они исследовали токсичность каждой наночастицы в четырех концентрациях. Их результаты показали: C-60 фуллерены, fullerol (производная фуллерена), диоксид титана, диоксид титановые нанотрубки и диоксид церия нанесли минимальный ущерб населению червей.
Степень вреда от сажи, одно- и многослойных углеродных нанотрубок, графена, оксид графена, наночастиц золота и диоксида кремния зависела от дозы вещества. Также данные показали, что амино-функционализованные многослойные нанотрубки оказались весьма токсичны, а гидроксилированные нанотрубки имели наименьшую токсичность.