発光菌を用いたナノ粒子混合物の急性毒性評価

Acute toxicity evaluation of nanoparticles mixtures using luminescent bacteria.

• Haijing Zhang
• Jianhong Shi
• Yinglong Su
• Weiying Li
• Kevin J Wilkinson
• Bing Xie

抄録

ナノ粒子（NP）の応用や環境への放出が増加する中で，粒子の可溶化やNP混合物の相互作用に特に重点を置いて，その毒性を検証することが重要となっている．本研究では、モデル発光細菌ビブリオ・フィシェリを用いて、個々のNPと、金属NP（ZnNPs、CuNPs）と金属酸化物NP（ZnONPs、CuONPs）を含むその二元的混合物の急性毒性を検証した。独立作用モデルは、これらのNPの二元混合物の相乗的、相加的、または拮抗的相互作用を反映するために使用された。その結果，V. fischeriの発光を阻害する有効濃度（EC）の中央値は，ZnNPs，CuNPs，ZnONPs，CuONPsについてそれぞれ20.5，4.1，11.6，118.7mgLであり，V. fischeriに対するこれらのNPsの毒性は以下の順序であることが示唆された。CuNPs＞ZnONPs＞ZnNPs＞CuONPsの順であった．NPの複合効果は，CuNPs-ZnONPsおよびCuNPs-CuONPsに対して拮抗的であり，CuONPs-ZnNPs，CuNPs-ZnNPsおよびZnONPs-CuONPsに対して相乗的であり，ZnNPs-ZnONPsに対して相加的であることが明らかになり，相互作用の可能性のある複雑なパターンが明らかになった．溶存金属イオンの違いは、部分的にNPの二元混合物の異なる複合毒性を説明した。この知見は、NP混合物の真の環境リスクをよりよく理解するための重要な意味を持っています。

As the application of nanoparticles (NPs) and their release to the environment has increased, it is important to verify their toxicity, with a special emphasis on particle solubilization and the interaction of NP mixtures. In the current study, a model luminescent bacteria, Vibrio fischeri, was employed to test the acute toxicity of individual NPs and their binary mixtures, including metal NPs (ZnNPs, CuNPs) and metal oxide NPs (ZnONPs, CuONPs). The independent action model was used to reflect the synergistic, additive, or antagonistic interactions of binary mixtures of these NPs. The results showed that the median effective concentration (EC) inhibited the luminescence of V. fischeri were 20.5, 4.1, 11.6, and 118.7 mg L for ZnNPs, CuNPs, ZnONPs, and CuONPs, respectively, suggesting that the toxicity of these NPs to V. fischeri were as the following order: CuNPs > ZnONPs > ZnNPs > CuONPs. The combined effect of NPs were found to be antagonistic for CuNPs-ZnONPs and CuNPs-CuONPs, synergistic for CuONPs-ZnNPs, CuNPs-ZnNPs, and ZnONPs-CuONPs, and additive for ZnNPs-ZnONPs, revealing a complex pattern of possible interactions. The differences of dissolved metal ions partly accounted for the different combined toxicity of binary mixtures of NPs. The findings have important implications for better understanding the true environmental risk of NP mixtures.