See veebileht kasutab küpsiseid kasutaja sessiooni andmete hoidmiseks. Veebilehe kasutamisega nõustute ETISe kasutustingimustega. Loe rohkem
Olen nõus
"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF8561
ETF8561 "Nanoosakeste struktuuri ja keemilise koostise mõju nende bioloogilistele omadustele (1.01.2011−31.12.2014)", Anne Kahru, Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituut.
ETF8561
Nanoosakeste struktuuri ja keemilise koostise mõju nende bioloogilistele omadustele
Interactions of engineered nanoparticles with biological systems: interplay of structure, chemistry and biology
1.01.2011
31.12.2014
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
1. Bio- ja keskkonnateadused1.9. Keskkonnaohtlikke aineid käsitlevad uuringudT270 Keskkonnatehnoloogia, reostuskontroll1.3. Keemiateadused (keemia ja muud seotud teadused)34,0
1. Bio- ja keskkonnateadused1.2. MikrobioloogiaB230 Mikrobioloogia, bakterioloogia, viroloogia, mükoloogia 1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt33,0
1. Bio- ja keskkonnateadused1.1. BiokeemiaP310 Proteiinid, ensümoloogia1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt33,0
AsutusRollPeriood
Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituutkoordinaator01.01.2011−31.12.2014
PerioodSumma
01.01.2011−31.12.201112 000,00 EUR
01.01.2012−31.12.201212 000,00 EUR
01.01.2013−31.12.201312 000,00 EUR
01.01.2014−31.12.201412 000,00 EUR
48 000,00 EUR

Vaatamata nanotehnoloogiat rakendavate tööstusharude kiirele arengule, on sünteetiliste osakeste potentsiaalsete kahjulike mõjude ja toksilisuse mehhanismide uurimine algusjärgus, seda eriti keskkonnahoiu seisukohast oluliste testorganismide osas. Üks oluline takistus nanoosakeste (öko)toksilisuse hindamisel on vajadus iseloomustada nanoosakesi ka vesikeskkonnas nii enne testimist kui testi käigus, kuna osakeste suurus, morfoloogia, koostis, eripind, pinnakeemia ja reaktiivsus on olulised keskkonnafaktorite poolt mõjutatavad tegurid, mõjutades samas nanoosakeste toksilisust organismidele. Antud projekti eesmärgiks on selgitada välja, millised nanoosakeste füüsikalis-keemilised omadused on määravad interaktsioonides biosüsteemidega ja milliseid toksilisi mõjusid need interaktsioonid kaasa toovad. Me oletame, et nanoosakeste potentsiaalne toksilisus veekeskkonnas on põhjustatud mitmete füüsikalis-keemiliste omaduste koosmõjust, s.t. „nano” ei ole ilmtingimata sünonüüm „toksilisusele”. Samuti oletame, et teades nanoosakeste toksilisust määravaid omadusi teataval bioloogilise organisatsiooni tasemel on võimalik ennustada nende toksilisust. Kui see on tõene, siis lihtsustuks oluliselt nanoosakeste potentsiaalse toksilisuse hindamine. Mudel-nanoosakestena uurime fulleroole, nanohõbedat ja –kulda ning testorganismidena erinevaid looduslikke ja rekombinantseid bioluminestseeruvaid baktereid (a priori „resistentsed“ osakestele) ja alglooma Tetrahymena thermophila (assimileerivad osakesi). Nanoosakesi iseloomustatakse, määrates nende alg- ja hüdrodünaamiline suurus, z-potentsiaal, lahustuvus ja oksüdatiivse stressi tekitamisvõime. Lisaks pakume välja uudse in vitro ensümaatilise testsüsteemi, tulikärbse Photinus pyralis lutsiferaasi, nanoosakeste ja ensüümide interaktsioonide hindamiseks. Käesolev projekt annab olulist teavet nanoosakeste ökotoksilisuse kohta (doosi-vastuse andmed), kuna nii bakterid kui algloomad on keskkonnarelevantsed testorganismid. Teave nanoosakeste interaktsioonidest ensüümide tasemel võimaldab ennustada mõjusid nanoosake-valk tasemel. Lisaks võivad projekti tulemused olla abiks remediatsiooni-meetmete kavandamisel, näiteks kui nanoosakesed satuvad keskkonda ja võivad ohustada veeorganisme. Projekt tulemusel saadud teave võib olla rakendatav nanoosakeste eesmärgipõhisel (spetsiifilisel) modifitseerimisel, et vastavalt kasutusalale vähendada või suurendada nende toksilist mõju.
Although nanotechnological industries are rapidly developing, the potential harmful effects and the mechanisms of toxicity of engineered nanoparticles (eNPs) are still poorly known, especially concerning environmentally relevant (test) organisms. One major limitation to assessing (eco)toxicity of NPs is the need to characterize NPs in solution prior to and even during the exposure to living cells or organisms as particle size, size distribution, particle morphology, particle composition, surface area, surface chemistry, and particle reactivity in solution are important factors that contribute to the toxicity of eNPs. The goal of this project is to determine which physical or chemical properties of eNPs are important in specific interactions with biological systems and how these properties might be translated into their potential hazardous effects, focusing on environmental aspects. We hypothesize that the potential toxicity of eNPs in aqueous media is caused by several physico-chemical characteristics of NPs, i.e. „nano“is not necessarily a synonym of „toxic“. We also assume that due to some basic mechanisms of interaction between eNPs and biological matter it is possible to predict the toxic properties of eNPs for certain biological organization level. If so, it would greatly facilitate the process of evaluation of toxic potential of eNPs. We will use fullerols, nanosilver and nanogold as model eNPs and various naturally luminescent and recombinant luminescent bacteria (a priori not internalising eNPs), protozoa Tetrahymena thermophila (ingesting eNPs) as test organisms. The eNPs will be characterised for primary size, hydrodynamic size, z-potential, solubilisation and potential to induce oxidative stress. We also propose and evaluate a new in vitro system for studying eNP-enzyme interactions: firefly luciferase. This study will also provide new scientific knowledge for hazard evaluation purposes of eNPs (dose-effect data) for environmentally relevant organism groups (bacteria and protozoa). Interaction patterns of eNPs with enzymes would yield the mechanistic information for all types of organisms. In addition, the results of the project may have implications for remediation actions in case of accidential eNP spills where aquatic organisms may become exposed, or, for the tailored design of eNPs with specific properties, in order to decrease or increase their toxicity.
Sünteetilised e. tööstuslikult toodetud nanoosakesed (NO; vähemalt üks mõõde < 100 nm) ja neid sisaldavad materjalid on juba paarkümmend aastat teadlaste huviorbiidis. Tarbekaupades on enim kasutav nanohõbe. NO mõjudest elusorganismidele ja keskkonnale on siiski suhteliselt vähe teada. Antud töö on KBFI seniste nanoökotoksikoloogiliste uuringute (sh ETF5551) loogiline jätk. Peamine küsimus: millised sünteetiliste nanoosakeste füüsikalis-keemilised omadused määravad nende mürgisuse? NO mürgisuse mehhanismide uurimiseks valisime eri suuruse (10, 20, 40, 60, 80 nm) ja nii katmata kui erinevate katetega (valk, PVP, tsitraat) nanohõbedad, CuO ja kvantpunktid. NO reeglina osteti ja iseloomustati põhjalikult nii primaarsuuruse ja kuju osas (TEM, SEM) kui ka testkeskkonnas (dzeeta-potentsiaal, hüdrodünaamiline suurus, aglomereerumine). Määrati ka NO lahustuvus ja biosaadavus. Testorganismidena kasutasime baktereid, millesse a priori NO ei sisene ja osakestest toituvaid algloomi ja kirpvähilisi. Peamised tulemused: - NO mürgisus oli vahendatud vabanenud/lahustunud metalli-ioonidega ja NO olid ka nende ioonide kullerid. NO lahustuvus sõltus NO füüsikalis-keemilistest omadustest ja osakeste stabiliseerimiseks kasutatud katetest (coating). - 20-80 nm (ent mitte 10 nm) Ag NO mürgisus bakteritele, Daphnia'le ja vetikatele seletus täielikult nende lahustuvusega. Katsed E. coli Ag-sensorbakteritega näitasid, et 10 nm Ag NO puhul toimub raku-NO puutepinnal täiendav Ag lahustumine, mida tavameetodid (NO suspensioonide ultratsentrifuugimine või -filtratsioon + AAS) tuvastada ei suuda. - CuO NO muutsid alglooma T. thermophila rakumembraanide rasvhappelist koostist. - 12 nm CdSe/ZnS kvantpunktid kontsentreerusid alglooma organismis, viidates, et ka subtoksilised NO kontsentratsioonid võivad läbi toiduahela põhjustada vee ökosüsteemide tasakaalu häirumist. - jaanimardiklaste (ingl. k. firefly) lutsiferaas on sobilik mudelensüüm NO mõjude uurimiseks. - töötati välja uus test biotsiidsete NO toime võrdlemiseks bakteritele, pärmidele ja ainuraksetele vetikatele. - kaitsti 3 doktorikraadi.