Effects of silver nanoparticles of different sizes on cytotoxicity and oxygen metabolism disorders in both reproductive and respiratory system cells

Silver nanoparticles (AgNPs) are widely used in numerous industries and areas of daily life, mainly as antimicrobial agents. The particles size is very important, but still not suffi ciently recognized parameter infl uencing the toxicity of nanosilver. The aim of this study was to investigate the cytotoxic effects of AgNPs with different particle size (~ 10, 40 and 100 nm). The study was conducted on both reproductive and pulmonary cells (CHO-9, 15P-1 and RAW264.7). We tested the effects of AgNPs on cell viability, cell membrane integrity, mitochondrial metabolic activity, lipid peroxidation, total oxidative and antioxidative status of cells and oxidative DNA damage. All kinds of AgNPs showed strong cytotoxic activity at low concentrations (2÷13 μg/ml), and caused an overproduction of reactive oxygen species (ROS) at concentrations lower than cytotoxic ones. The ROS being formed in the cells induced oxidative damage of DNA in alkaline comet assay. The most toxic was AgNPs<10 nm. The results indicate that the silver nanoparticles, especially less than 10 nm, may be harmful to the organisms. Therefore, risk should be considered when using nanosilver preparations and provide appropriate protective measures when they are applied.

Nanocząstki srebra (AgNPs), ze względu na silne właściwości bakteriobójcze, mają szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu, biomedycynie i produktach konsumenckich. Rozmiar cząstek jest istotnym, ale wciąż niewystarczająco zbadanym parametrem wpływającym na toksyczność nanosrebra. W pracy oceniono toksyczne działanie różnej wielkości cząstek srebra (~ 10, 40 i 100 nm) na komórki układu rozrodczego i oddechowego (CHO-9, 15P-1 i RAW264.7). Badano wpływ AgNPs na przeżywalność komórek, przepuszczalność błon komórkowych i aktywność metaboliczną komórek, zaburzenia metabolizmu tlenowego oraz odległe skutki działania w postaci uszkodzeń materiału genetycznego (DNA). Wszystkie badane AgNPs wykazywały silne działanie cytotoksyczne, w zakresie niskich stężeń (2÷13 μg/ml) oraz powodowały powstawanie stresu oksydacyjnego w komórkach w stężeniach niższych niż cytotoksyczne. Powstające w komórkach reaktywne formy tlenu powodowały oksydacyjne uszkodzenia DNA wykrywane w teście kometowym. Najsilniejsze działanie wykazywały cząstki o wielkości < 10 nm. Otrzymane wyniki wskazują, że nanocząstki srebra, zwłaszcza poniżej 10 nm, mogą stanowić zagrożenie dla organizmów. Dlatego też należy rozważyć ryzyko stosowania preparatów z nanosrebrem i zapewnić środki zapobiegające ich niekontrolowanemu uwalnianiu.