Как учёные научились отслеживать наночастицы в организме: новое руководство ОЭСР

Учёные из австралийского исследовательского центра ANSTO помогли разработать международные рекомендации по измерению пути наночастиц в организме человека. Новое руководство ОЭСР под названием «Guidance Document on Toxicokinetics to accommodate Testing of (Nano)particles» показывает, как отследить, где эти частицы оседают и как долго остаются в теле. Рекомендации предназначены для исследователей и производителей, работающих с наночастицами, которые попадают в организм при проглатывании или вдыхании.

Почему нужны новые методы измерения

Учёные давно умеют измерять, как растворённые химические вещества всасываются, распределяются и выводятся из организма. Тест-гайдлайн ОЭСР для таких исследований был принят в 2010 году, но он был написан для химикатов, которые растворяются, и изначально не предназначался для наноматериалов. Плохо растворимые наночастицы гораздо сложнее отследить: попав в кровоток, они быстро захватываются иммунными клетками, поэтому в образцах крови их почти не обнаруживается.

Где скапливаются наночастицы

Наночастицы накапливаются в нескольких органах — главным образом в печени, селезёнке, лёгких и лимфатических узлах, и могут оставаться там месяцы и дольше. Диоксид титана, белый пигмент, используемый в пищевых продуктах десятилетиями, — наглядный пример. Когда он добавляется в пищу, организм поглощает очень мало из проглоченного — вероятно, не более 0,5%, согласно Европейскому органу по безопасности пищевых продуктов (EFSA). Тем не менее наночастицы обнаруживались в печени и селезёнке человека.

Проблема с измерением времени выведения

Определить, как быстро наночастицы покидают организм, оказалось сложно. Исследования на животных показали большую вариативность. Например, два исследования, в которых вводили одинаковые частицы размером 21 нанометр, дали очень разные результаты по времени полувыведения (время, за которое количество частиц в печени снижается вдвое): 95 дней в одном исследовании и 265 дней в другом. Это может означать, что очистка организма от таких частиц занимает годы. Большинство исследований на кормлении животных не длились достаточно долго, чтобы вообще рассчитать время полувыведения.

Метод радиоактивации как решение

Одним из наиболее чувствительных методов, рассмотренных в руководстве, является радиоактивация — частица облучается так, чтобы некоторые её атомы стали радиоактивными и могли быть отслежены через организм. Поскольку ничего не прикрепляется к поверхности частицы, её свойства менее вероятно изменятся, и нет риска, что метка отделится. Руководство оценивает этот метод как подходящий для исследований продолжительностью до 90 дней. Как сказал доктор Пол Каллахан из ANSTO, один из авторов руководства: «Найти наночастицы в организме — это как высыпать горсть песка на пляж и затем попытаться выбрать свои зёрна. Введённый нами титан выглядит так же, как титан, который уже был там. Если вы сначала радиомечите частицы, интересующие вас наночастицы — единственные зёрна, которые светятся».

Масштаб проекта и его история

Проект ОЭСР начался в 2024 году и был совместно возглавлен Нидерландами и Великобританией. Он продолжил работу европейской исследовательской программы NanoHarmony. Доктор Каллахан был единственным членом основной экспертной группы из Южного полушария. Первоначально группа планировала написать формальный тест-гайдлайн ОЭСР, но в 2023 году решила, что это невозможно. Текущее руководство охватывает простые, искусственно созданные частицы, которые проглатываются или вдыхаются. Волокна, воздействие через кожу и нанолекарства находятся вне его нынешней области применения.

Значение для безопасности

В 2019 году EFSA и Французское агентство по безопасности пищевых продуктов, окружающей среды и гигиене труда (ANSES) опубликовали заявления, указывающие на то, что неопределённости и пробелы в данных существующих токсикологических исследований означают, что предыдущие выводы о безопасности диоксида титана как пищевой добавки не могут быть подтверждены. Беспокойство вызывало не наличие доказательств токсичности, а отсутствие надлежащим образом спланированных токсикологических тестов безопасности для прямого доказательства токсичности. Новое руководство заполняет этот пробел, объясняя, как форма «нано» частицы ведёт себя иначе в плане поглощения, разложения и выведения из организма.

Это данные исследования, а не медицинский совет.