Опубликовано: 27-02-2024
Команда ученых Дальневосточного федерального университета совместно с международной группой токсикологов в течение четырех лет исследовала влияние углеродных и кремниевых наночастиц на морские организмы.
— Уже есть данные о воздействии этих элементов, входящих в состав композитов и изделий из пластика, на наземную флору и фауну, но не проводилось системного изучения потенциального вреда наночастиц для обитателей морской среды, — сообщил проректор по научной работе ДВФУ, профессор РАН, доктор биологических наук Кирилл Голохваст. — Между тем до 80% пластика и композитов на планете заканчивают свой путь в Мировом океане, где они будут разлагаться в течение нескольких сотен лет.
Использование карбоновых и силикатных нанокомпонентов заметно улучшает физические свойства синтетических продуктов. Применение нанотрубок и нановолокон быстро растет в различных сферах экономики. По оценкам, к 2020 году мировой рынок только карбоновых трубок увеличится более чем в два раза по сравнению с показателями 2000-го (до 5,64 млрд долларов).
Объектом исследования ученых стали одноклеточные морские микроводоросли Heterosigma akashiwo из залива Петра Великого Японского моря. Выбор неслучаен: этот тип фитопланктона широко распространен на Дальнем Востоке, он лежит в основе пищевой цепочки в океане, считается естественным «очистителем» воды. Кроме того, у клеток микроводоросли тонкая стенка, следовательно, она более восприимчива к воздействию внешней среды.
Гипотеза токсикологов подтвердилась: концентрация наночастиц в воде в 100 мг/литр приводила к гибели водорослей. Острое отравление отмечалось на третий день эксперимента, хроническая интоксикация — на седьмой.
— Причем кремниевые нанотрубки намного токсичнее углеродных, поскольку они меньше по размеру и обладают гидрофильными свойствами, — отметил главный научный сотрудник Научно-образовательного центра «Нанотехнологии» ДВФУ, профессор Медицинской школы Университета Крита (Греция), главный токсиколог Европы Аристидис Тсатсакис.
По мнению исследователей, нанотрубки повреждают оболочку клеток, вызывая их гибель, а нановолокна за счет содержащихся в них примесей никеля приводят к устойчивой деформации микроводорослей.
— Чтобы достоверно оценить воздействие наноматериалов на морскую флору и фауну и смоделировать риски загрязнения ими Мирового океана, необходимо комплексное изучение проблемы, — подчеркивает Кирилл Голохваст. — Но сначала мы исследуем влияние углеродных и кремниевых наночастиц на отдельные элементы океанской биосистемы. В частности, уже есть данные не только по микроводорослям, но и по иглокожим (морским ежам) и моллюскам. Совместно с индийскими специалистами проводили эксперименты на рыбах. Происходит накопление первичной информации, связанной с негативным воздействием наноматериалов на растительные и животные организмы Мирового океана. В результате будет построена модель этого влияния. Нужно понимать, что такое загрязнение природа рано или поздно «переварит». Наша научная задача — ускорить этот процесс. Возможно, мы сможем выявить бактерии или грибы, способствующие ему.