Механизмы высвобождения, трансформации и токсичности серебряных наночастиц: критический обзор современных знаний и рекомендации для будущих исследований и применений

Наносеребро из-за малого размера частиц и огромной удельной поверхности обеспечивает более быструю диссоциацию ионов, чем эквивалентный объемный материал, что потенциально приводит к повышенной токсичности наносеребра. Это, в сочетании со способностью адсорбировать биомолекулы и взаимодействовать с биологическими рецепторами, может приводить к тому, что наночастицы достигают субклеточных локализаций, вызывая потенциально более высокие локализованные концентрации ионов после начала растворения или разрушения этих частиц in situ. Дополнительное усложнение представляет способность наночастиц генерировать реактивные формы кислорода и взаимодействовать с биомолекулами, такими как белки, ферменты и ДНК, потенциально нарушая их функцию. Тот факт, что размер наночастиц, форма, поверхностное покрытие и множество других факторов влияют на эти взаимодействия, а сами частицы эволюционируют или стареют, вносит дополнительные сложности в выяснение механизмов взаимодействия и механизмов действия серебряных наночастиц по сравнению с растворёнными формами серебра. В данном обзоре представлен критический анализ текущего понимания токсичности серебряных наночастиц, а также приведён набор рекомендаций и руководящих принципов для проектирования экспериментов в будущих исследованиях, направленных на оценку экологических и биологических последствий серебряных наночастиц. В частности, в будущих работах требуется подробное описание наночастиц: их маршрута синтеза и механизмов стабилизации, покрытия, а также эволюции и старения в условиях воздействия, используемых в анализе. Это позволит сравнивать данные для разных частиц и разных экологических или биологических систем и выявлять соотношения «структура—активность» или «структура—свойство» в качестве основы для предиктивной токсикологии. На основе имеющихся данных такие сравнения или предсказания затруднены, поскольку часто отсутствуют характеристики и данные с временным разрешением, и нет полного понимания растворения и старения серебряных наночастиц в разных условиях. Возникают явные опасения по поводу чрезмерного использования наносеребра и потенциала развития бактериальной резистентности. Важным выводом является необходимость проведения анализа риска и пользы для всех применений и, в конечном итоге, ограничения использования там, где не может быть продемонстрирована очевидная польза.