Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 7
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 11
1.1. Принцип фото динамического метода обеззараживания воды. Механизмы фотосенсебилизации и генерации активных форм
кислорода 11
1.2.Метиленовый голубой и холиниометилзамещенный фталоцианин цинка. Физико-химические свойства,
применение 18
1.3. Антиоксидантная система организма 33
ГЛАВА 2. ОБЪЕМ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 40
ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ И ОПАСНОСТИ
МЕТИЛЕНОВОГО ГОЛУБОГО И ПРОДУКТОВ ЕГО
ФОТОТРАНСФОРМАЦИИ 64
Изучение влияния метиленового голубого с разной степенью фототрансформации на органолептические свойства воды 64
Изучение влияния метиленового голубого и продуктов его фототрансформации на процессы самоочищения водных объектов... 67
Изучение влияния метиленового голубого и продуктов его фототрансформации на динамику биохимического потребления кислорода 67
Изучение влияния метиленового голубого и продуктов его фототрансформации на процессы минерализации азотсодержащих соединений 77
Исследование острой токсичности и клинической картины отравления метиленовым голубым 81
Изучение местного раздражающего и кожно-резорбтивного действия метиленового голубого при однократном воздействии 84
Сравнительная оценка токсического действия метиленового голубого и продуктов его фототрансформации на организм теплокровных животных в условиях хронических экспериментов.... 86
Сравнительная оценка токсичности метиленового голубого и продуктов его 25% фототрансформации 87
Изучение токсичности продуктов 25% и 100% фототрансформации метиленового голубого 97
3.6. Изучение мутагенной и цитотоксической активности
метиленового голубого и продуктов его фототрансформации в
полиорганном микроядерном тесте 104
3.6.1. Изучение цитогенетического и цитотоксического действия
метиленового голубого и продуктов его 25% фототрансформации
(1 серия) 104
3.6.2. Изучение цитогенетических и цитотоксических эффектов
продуктов 100% фототрансформации метиленового голубого (2
серия) 108
3.7. Изучение иммунотоксического действия продуктов
фототрансформации метиленового голубого на теплокровных
животных 111
3.8. Изучение сенсибилизирующих свойств продуктов
фототрансформации метиленового голубого 113
ГЛАВА 4. ИЗУЧЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ И ОПАСНОСТИ ХОЛИНИОМЕТИЛЗАМЕЩЕННОГОФТАЛОЦИАНИНА
ЦИНКА И ПРОДУКТОВ ЕГО ФОТОТРАНСФОРМАЦИИ 114
Исследование острой токсичности и клинической картины отравления холиниометилзамещенным фталоцианином цинка 114
Изучение токсического действия холиниометилзамещенного фталоциапина цинка и продуктов его фототрансформации на организм теплокровных животных в условиях хронического эксперимента 119
Изучение мутагенной и цитотоксической активности холиниометилзамещенного фталоцианина цинка и продуктов его фототрансформации в микроядерном тесте 145
Изучение иммунотоксического действия 149
холиниометилзамещенного фталоцианина цинка и продуктов его
фототрансформации на теплокровных животных
4.5 Изучение сенсибилизирующих свойств холиниометилзамещенного фталоцианина цинка и продуктов его
фототрансформации на лабораторных животных 153
ГЛАВА 5. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 156
ВЫВОДЫ 176
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 178
ПРИЛОЖЕНИЯ 205
Введение к работе
Обеспечение населения питьевой водой, безопасной в эпидемическом отношении, определяет необходимость совершенствования методов обеззараживания [78, 164]. Применяемые в настоящее время физические и химические методы обеззараживания воды сопряжены с рядом общеизвестных недостатков. В частности, наиболее распространённые во всём мире реагенты на основе активного хлора не только высокотоксичны, вызывают аллергические реакции при перехлорировании, раздражают слизистые оболочки, но и приводят к образованию в воде хлор органических соединений, многие из которых обладают мутагенной и/или канцерогенной активностью [30, 45].
Альтернативные способы обеззараживания - озонирование и ультрафиолетовое облучение, также не универсальны. Несмотря на то, что ультрафиолетовое облучение оказывает на большинство химических веществ гораздо более слабое трансформирующее действие, чем активный хлор [29], в дальнейшем возможна реактивация микроорганизмов. При озонировании также отсутствует остаточное действие обеззараживания и существует опасность образования канцерогенных броматов. В связи с этим, продолжается поиск новых эффективных и безопасных методов обеззараживания воды.
В последние годы предложена новая физико-химическая технология обеззараживания воды фотодинамическим методом. Принцип метода [70] основан на тропности к клеткам фотодинамически активных красителей (химических сенсибилизаторов), которые под действием света в присутствии кислорода генерируют синглетный кислород и другие его активные формы, окисляющие биомолекулы и вызывающие гибель микроорганизмов по месту локализации [47, 115, 127, 191, 268]. Обеззараживание является результатом физико-химических реакций, протекающих в растворе.
Одними из наиболее эффективных дезинфектантов для фотодинамического обеззараживания воды являются красители из
тиазинового и тетраазопорфиринового рядов - метиленовый голубой (МГ) и холиниометилзамещенный фталоцианин цинка (ХМ-ФЦ) [3, 188].
Согласно Международной директиве REACH (регистрация, оценка и авторизация химических веществ) все химические вещества, применяемые в промышленности, должны проходить процедуру оценки их опасности [105] включая способность вызывать отдаленные эффекты [79].
Вместе с тем, несмотря на широкое применение красителей в фармакологии, их опасность при длительном поступлении в организм не изучена. Кроме того, в процессе фотохимических реакций происходит трансформация красителей, степень фотолиза которых и спектр образующихся продуктов может зависеть от длительности облучения. При этом наиболее важный с гигиенических позиций аспект этих процессов — сравнительная опасность исходных веществ и продуктов их трансформации [32], также является не изученным.
Важным критерием допустимости применения средств обеззараживания воды, является соотношение «эффективная/безопасная концентрация» [86].
В связи с вышеизложенным, целью данной работы является сравнительная гигиеническая оценка фотосенсибилизаторов и продуктов их трансформации, образующихся под действием видимого света, на примере метиленового голубого и холиниометилзамещенного фталоцианина цинка.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
На примере МГ установить зависимость изменения пороговых концентраций по органолептическому и общесанитарному показателям вредности от времени облучения видимым светом.
Изучить токсичность и способность к кумуляции МГ и ХМ-ФЦ при однократном действии.
Дать сравнительную оценку токсичности сенсибилизаторов и продуктов их фототрансформации при длительном энтеральном поступлении в организм.
4. На основании сопоставления эффективных в отношении
микроорганизмов и безопасных концентраций обосновать рекомендации о возможности применения МГ и ХМ-ФЦ для обеззараживания воды.
Научная новизна работы. Впервые показано, что при облучении видимым светом веществ из тиазинового и тетраазопорфиринового ряда образуются более опасные продукты их трансформации.
Установлены закономерности изменения их опасности в зависимости от времени воздействия видимого света.
Впервые показано, что одним из механизмов токсического действия МГ, ХМ-ФЦ и продуктов их фототрансформации на лабораторных животных является увеличение генерации активных форм кислорода.
Впервые выявлены мутагенные эффекты продуктов 25% фототрансформации МГ в опытах in vivo.
Впервые выявлено эритроцитотоксическое действие продуктов фототрансформации ХМ-ФЦ.
Впервые показано, что ХМ-ФЦ и продукты его частичной фототрансформации обладают иммунотоксичеким действием.
Обосновано, что при установлении ПДК и определении допустимости использования в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения реагентов, способных к фототрансформации, следует учитывать время появления наиболее опасных компонентов в реальных условиях применения.
Практическая значимость. Доказана недопустимость обоснования ПДК МГ и ХМ-ФЦ в воде водных объектов.
Материалы диссертационной работы использованы при подготовке проектов Методических указаний «Санитарно-эпидемиологические испытания (исследования) продукции, используемой в системах водоснабжения» и «Санитарно-эпидемиологическая экспертиза средств дезинфекции воды».
Работа выполнена в лаборатории эколого-гигиенической оценки и прогнозирования токсичности веществ НИИ ЭЧ и ГОС им. А.Н.Сысина
РАМН в рамках плановой научной темы № г/р 02200900946, а также при финансовой поддержке Правительства Москвы.
Апробация материалов диссертации. Результаты исследований по теме диссертации доложены и обсуждены на Форуме по гигиене и санитарии «ДДД-2006» (Москва, 2006), Пленуме Научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН и Минздравсоцразвития РФ «Современные проблемы гигиены города, методология и пути решения» (Москва, 2006), II Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Окружающая среда и здоровье» (Рязань, 2007), V Специализированной конференции по оценке и контролю микрозагрязнений опасных веществ в воде Международной водной ассоциации «MICROPOL & ECOHAZARD 2007» (Франкфурт-на-Майне, 2007), Втором Санкт-Петербургском международном экологическом форуме «ЭкоФорум-2008» (Санкт-Петербург, 2008).
Основные положения, выносимые на защиту:
Увеличение опасности МГ при частичной фототрансформации и снижение - при полном фотолизе.
Усиление токсичности ХМ-ФЦ с увеличением степени фототрансформации.
Механизм интоксикации МГ и ХМ-ФЦ, заключающийся в прооксидантном действии и влиянии на антиоксидантную систему, и сопровождающийся появлением специфических эффектов (МГ -мутагенный, ХМ-ФЦ - эритроцитотоксический и иммунотоксический).
Недопустимость применения МГ и ХМ-ФЦ для обеззараживания воды.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, из них 2 в центральной печати, 3 тезисов и 1 за рубежом.
