See veebileht kasutab küpsiseid kasutaja sessiooni andmete hoidmiseks. Veebilehe kasutamisega nõustute ETISe kasutustingimustega. Loe rohkem
Olen nõus
"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF6956
ETF6956 "Metallioksiidide nanopartiklite biosaadavus, (öko)toksilisus ja toimemehhanismid (1.01.2007−31.12.2010)", Anne Kahru, Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituut.
ETF6956
Metallioksiidide nanopartiklite biosaadavus, (öko)toksilisus ja toimemehhanismid
Bioavailability and (eco)toxicity of metal oxide nanoparticles: effects and mechanisms
1.01.2007
31.12.2010
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ValdkondAlamvaldkondCERCS erialaFrascati Manual’i erialaProtsent
1. Bio- ja keskkonnateadused1.9. Keskkonnaohtlikke aineid käsitlevad uuringudP305 Keskkonnakeemia 1.3. Keemiateadused (keemia ja muud seotud teadused)50,0
1. Bio- ja keskkonnateadused1.8. Keskkonnaseisundit ja keskkonnakaitset hõlmavad uuringudT270 Keskkonnatehnoloogia, reostuskontroll1.4. Maateadused ja sellega seotud keskkonnateadused (geoloogia, geofüüsika, mineroloogia, füüsiline geograafia ning teised geoteadused, meteoroloogia ja ning teised atmosfääriteadused, klimatoloogia, okeanograafia, vulkanoloogia, paleoökoloogia50,0
AsutusRollPeriood
Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituutkoordinaator01.01.2007−31.12.2010
PerioodSumma
01.01.2007−31.12.2007180 000,00 EEK (11 504,10 EUR)
01.01.2008−31.12.2008228 000,00 EEK (14 571,86 EUR)
01.01.2009−31.12.2009218 880,00 EEK (13 988,98 EUR)
01.01.2010−31.12.2010218 880,00 EEK (13 988,98 EUR)
54 053,92 EUR

Nanotehnoloogiad on muutunud olulise tähtsusega valdkondadeks paljudes riikides: eeldatakse, et juba 10 aasta pärast peaks nende tulem olema võrreldav infotehnoloogia omaga. Nanoosakesi e. nanopartikleid (NPd) defineeritakse kui looduslikke või sihipäraselt toodetud osakesi, mille üks mõõde on kuni 100 nm. Nanomaterjalid erinevad oluliselt oma tavasuuruses analoogidest. NPte potentsiaalseteks kõrvaltoimeteks võivad olla interaktsioonid bioloogiliste süsteemidega ning toksilisus. Praeguse hetke seisuga on NPte ökotoksikoloogilised efektid praktiliselt uurimata kui mitte arvestada mõningasi fullereene käsitlevaid publikatsioone. Samas, nanotehnoloogiate jätkusuutlikkuse tagamiseks on äärmiselt oluline nanomaterjalide tootmise ja kasutamisega seotud tervise- ja keskkonnariskide hindamine. Antud projekti põhieesmärgiks on saada adekvaatset teaduslikku informatsiooni metallioksiidide (MO) nanopartiklite biosaadavusest, toksilisusest ja vastavatest toimemehhanismidest. Arvestades praegust tootmist ja kasutust ja sellega kaasnevaid potentsiaalseid keskkonna- ja tervisemõjusid, keskendume ZnO, TiO2 ja CuO NPte uurimisele. Võrdluseks uurime ka vastavate metallioksiidide mitte-nano vormide ning Zn+2 and Cu2+ poolt põhjustatud toksilisi efekte. Mudelorganismidena kasutame peamiselt OECD ja/või DIN standardtestide veeorganisme (Selenastrum capricornutum Daphnia magna, Vibrio fischeri), et antud teadusuuringu andmeid (L(E)C50, NOEC, MIC väärtused) saaks kasutada ka regulatoorsetel eesmärkidel. Fotokatalüsaatoritena toimivate ZnO ja TiO2 toksilisust veeorganismidele hinnatakse nii valges kui pimedas. Keskkonnamaatriksi (vesi, muld) moduleerivat mõju MO NPte biosaadavusele ja toksilisusele hinnatakse, kasutades standard-mullakomponente, kineetilist bakteriaalset Flash-Testi ja vetika-suspensioonitesti. Oksüdatiivse stressi (OS) rolli MO NPte toksilisuses uuritakse Daphnia’l, määrates vastavate biomarker-ensüümide (katalaas, glutatsioon S-transferaas, peroksüdaas) aktiivsusi ja reaktiivsete hapnikuvormide moodustumist. Et selgitada välja, kas NPte toksilisus bakteritele on seotud OS-põhjustatud membraanikahjustustega, võrreldakse NPte toksilisi efekte Gram(+) ja Gram(-) bakteritele nii antioksüdantide juuresolekul kui ilma. Eritüübiliste ja -suuruste MO NPte ROS-tekitavat potentsiaali uuritakse OS-spetsiifiliste rekombinantsete bakteritega. Füsioloogilistes tingimustes esineva metallioksiidide hüdrolüüsil vabanevate Zn2+ ja Cu2+ toksilise mõju hindamiseks kasutatakse rekombinantseid metalli-spetsiifilisi sensorbaktereid. Projekt on teaduslikult ülimalt aktuaalne ja tema unikaalsus seisneb eritüübiliste uuringute kombineerimises: (1) MO NPte ökotoksilisuse hindamine kolmel järjestikusel troofilisel tasemel olevatele veeorganismidele ning MO NPte võimalik kontsentratreerumine toiduahelas; (2) oluliste keskkonnategurite (valguse ja keskkonnamaatriksi) mõju analüüs MO NPte toksilisusele; (3) Oksüdatiivse stressi rolli uurimine MO NPte toksilisuses ja (4) MOde füsioloogilistes tingimustes toimuva hüdrolüüsi tulemusel vabanevate metalli-ioonide toksilise efekti hindamine. Meile teadaolevalt oleme NPte ökotoksikoloogilistes uuringutes esimene grupp Eestis ja üks vähestest kogu teadusmaailmas. _______________________________ L(E)C50 – pool-letaalne (efektiivne) kontsentratsioon MIC – minimaalne inhibeeriv kontsentratsioon; MO – metallioksiid; NOEC – kontsentatsioon, mis kahjulikku efekti ei põhjusta; NP – nanopartikkel; OS – oksüdatiivne stress; ROS – reaktiivsed hapnikuvormid (reactive oxygen species)
Nanotechnologies have become a significant priority of the public action in many countries: expectedly, revenues from nanotech products should equal that of information technology in 10 years. Nanoparticles (NPs) are defined as natural or manufactured particles with one dimension less than 100 nm. At nanosize range, the properties of materials may differ substantially from those bulk materials of the same composition. Potential undesirable side-effects of NPs are their harmful interactions with biological systems with the potential to generate toxicity. As by now, the ecotoxicological effects of NPs are largely unknown: the existing limited information concerns mainly fullerenes. Thus, a scientific evaluation of desirable vs. adverse effects is required for the sustainable development of nanotechnologies. The main goal of the current project is to obtain scientifically relevant information on bioavailability and toxicity (e.g., uptake and mechanisms of action) of metal oxide (MO) nanoparticles (NPs). Due to their current use and potential impact on environmental and human health, the project will focus on ZnO, TiO2 and CuO. The respective bulk forms and ionic forms (Zn2+, Cu2+) will be studied for comparison. Mainly ISO and OECD standard aquatic test organisms (Daphnia magna, Vibrio fischeri, Selenastrum capricornutum) will be used, that will allow to use the scientific results on the toxicity (L(E)C50, NOEC and MIC values) of NPs also for regulatory purposes. Effect of light on toxicity of TiO2 and ZnO (photocatalysers) to aquatic test organisms will be evaluated. The modulatory effect of environmental matrix (water, soil) on bioavailability and toxicity MO NPs will be evaluated by model soil components and using kinetic bacterial Flash Assay and algal soil suspension assay.The role of oxidative stress (OS) in toxicity of MO NPs will be studied in crustaceans by measuring activities of respective biomarker-enzymes (catalase, glutathione S-transferase and peroxidase) and measurement of production of reactive oxygen species (ROS). To clarify the role of OS in membrane-damaging effect of MO NPs for bacteria, Gram(+)and Gram(-) bacteria will be compared with and without added antioxidants. The potential of different type & size NPs to generate ROS will be evaluated by using OS-specific recombinant bacteria. Recombinant metal-specific sensor bacteria will be used to evaluate the toxic impact of Zn2+ and Cu2+ liberated from ZnO and CuO in physiological conditions. Project is scientifically very much up-to-date and is unique in combining four features: 1) evaluating the general ecotoxicity of MO NPs on organisms of three successive aquatic trophic levels and the potential of bioconcentration of MO NPs in the food web; (2) analyzing the impact of crucial environmental factors on toxicity of MO NPs; (3) assessing the role of oxidative stress in toxicity of MO NPs (4) analysis of the impact of toxicity caused by liberated metal ions due to hydrolysis of ZnO and CuO in physiological conditions. To our knowledge, we are first group in Estonia and within few groups in the whole scientific world in the field of nano-ecotoxicology research. _____________________________________ L(E)C50 – half-lethal (effective) concentration; MIC – minimal inhibitory concentration; MO – metal oxide; NOEC – no-observed-effect concentration; NP – nanoparticle; OS – oxidative stress; ROS – reactive oxygen species