市販の二次元MoS2水性分散体の物理化学的及び毒性レベルでの運命評価

Fate assessment of commercial 2D MoS2 aqueous dispersions at physicochemical and toxicological level.

• Brixhilda Domi
• Kapil Bhorkar
• Carlos Rumbo
• Labrini Sygellou
• Spyros N Yannopoulos
• Roberto Quesada
• Juan Antonio Tamayo-Ramos

抄録

本研究では、横方向の大きさや分解段階が異なる市販のMoS2ナノ粒子の物理化学的特性と毒物学的可能性を調べた。そのために、マイクロMoS2とナノMoS2の新鮮な旧水性懸濁液の構造と化学量論をラマン法で分析し、X線光電子分光法(XPS)により、形成された酸化種の性質をより定量的に同定することができた。A, 分析中のナノ材料の毒性学的影響を、生物学的モデルとして、腺癌細胞であるヒト肺胞基底上皮細胞（A549細胞）と単細胞真菌であるサッカロミセス・セレビシエを用いて研究した。細胞生存率アッセイおよび活性酸素種（ROS）の決定は、使用した細胞モデルに応じて、および選択した市販のナノ製品の分解状態の機能に応じて異なる毒性レベルを示した。両方のMoS2ナノ粒子タイプは、同程度の濃度で酵母細胞の生存率を低下させる一方で、細胞内の活性酸素レベルの増加にもかかわらず、A549細胞に亜致死的な損傷を誘導した。また、古いMoS2ナノ粒子懸濁液は、新鮮なものに比べてヒト及び酵母細胞に対して高い毒性を示した。これらの知見は、ナノ材料の特性とそのライフサイクルに沿った生物系への潜在的な影響についての理解を深めるためには、ナノ材料の運命評価が重要な側面であることを示している。

The physicochemical properties and the toxicological potential of commercially available MoS2 nanoparticles with different lateral size and degradation stage were studied in the present research work. To achieve this, the structure and stoichiometry of fresh and old aqueous suspensions of micro-MoS2 and nano-MoS2 was analyzed by Raman, while X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) allowed to identify more quantitatively the nature of the formed oxidized species. A, the toxicological impact of the nanomaterials under analysis was studied using adenocarcinomic human alveolar basal epithelial cells (A549 cells) and the unicellular fungus Saccharomyces cerevisiae as biological models. Cell viability assays and reactive oxygen species (ROS) determinations demonstrated different toxicity levels depending on the cellular model used and in function of the degradation state of the selected commercial nanoproducts. Both MoS2 nanoparticle types induced sublethal damage on the A549 cells though the increase of intracellular ROS levels, while comparable concentrations reduced the viability of yeast cells. In addition, the old MoS2 nanoparticles suspensions exhibited a higher toxicity for both human and yeast cells than the fresh ones. Our findings demonstrate that the fate assessment of nanomaterials is a critical aspect to increase the understanding on their characteristics and on their potential impact on biological systems along their life cycle.

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