Биотестирование антисептика: ингибирование роста Lens culinaris

Биотестирование антисептика: ингибирование роста Lens culinaris

Опубликовано в категориях: Научные публикции, Публикации секции гидробиологии и ихтиологии Просмотров: 47

УДК 504.06.

С.Цай, С.А. Остроумов

Bioassay of antiseptic: inhibition of growth of Lens culinaris.

X.Cai , S.A. Ostroumov

Биологический факультет, Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, Ленгоры, Москва 119991, Российская Федерация (Faculty of Biology, Lomonosov Moscow State University, Moscow 119991, Russian Federation);

Shenzhen MSU-BIT University, Shenzhen,  China;

ABSTRACT

The phytotoxicity of “Blue-Moon” hand sanitizer (BMHS) was tested using the plant Lens culinaris .. The the root elongation (RE) of the targeted plant species  was measured. In this paper, the results of the measurements  after 24 hours and 48 hours of exposure to the chemical.

Inhibition of the root growth of the plant seedlings was discovered.  At the concentration 5%, no growth was observed.    After 48-hour incubation at a concentration of the studied chemical (BMHS) of 0.5%, the average root length was 3.64 ± 0.31 mm compared to 6.64 ± 0.29 mm in the control (mean ± standard error).

KEYWORDS: bioassay, antiseptics, surfactants, phytotoxicity, phytotest, ecotoxicology, Lens culinaris,

АННОТАЦИЯ.  Обнаружена фитотоксичность дезинфицирующего средства для рук «Blue-Moon» (BMHS). Тестирование проводили  с использованием растения Lens culinaris. Измеряли удлинение корней (RE) проростков растений. В  статье представлены результаты измерений после 24 часов и  48 часов воздействия тестированного вещества. Обнаружено подавление роста корней проростков растений. При концентрации 5% роста не наблюдалось. После 48-часовой инкубации при концентрации исследуемого химического вещества (смесевого вещества BMHS)  0,5%  средняя длина корней  составила 3,64 ± 0,31 мм по сравнению с 6,64 ± 0,29 мм в контроле (среднее значение ± стандартная ошибка).

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: биотест, антисептики, поверхностно-активные вещества, фитотоксичность, фитотест, экотоксикология, Lens culinaris,

  1. ВВЕДЕНИЕ.

Ранее в публикациях ученых МГУ (С.А. Остроумов и соавторы [6, 7, 9, 14, 17, 18]) были описаны результаты опытов по биотестированию детергентов, поверхностно-активных веществ и некоторых смесевых препаратов, содержащих ПАВ.  ПАВ  входит в состав ряда других смесевых препаратов, композиций и коммерчески доступных химических смесей, в том числе в состав антисептиков, которые используются для обработки рук (hand sanitizers ). Информация об этих антисептиках содержится в публикациях  [1-4].

Цель данного исследования - протестировать наземные  высшие растения ( Lens culinaris при воздействии различных концентрациях  антисептика BMHS  (“Blue-Moon” hand sanitizer).

Возможность фитотоксичности BMHS по отношению к Lens culinaris  предполагалась в качестве гипотезы  на основе опыта предыдущих исследований, проведенных в МГУ С.А.Остроумовым  и соавторами [6, 7, 9, 14, 17, 18].

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

2.1. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ФИТОТЕСТИРОВАНИЯ.

В данной работе изучали санитайзер, производимый компанией Blue Moon Group Co., Ltd, (Guangzhou, China).  Этот смесевой химический продукт содержал, в том числе, синтетические поверхностно-активные вещества (ПАВ) и  парахлорметаксиленол (parachlorometaxylenol). Санитайзер не содержал спирт. Для обозначения этого смесевого химического продукта мы используем аббревиатуру BMHS (“Blue-Moon” hand sanitizer). Этот смесевой химический препарат представляет собой пенообразующую голубоватую прозрачную жидкость умеренной вязкости.

Для тестирования использовали семена Lens culinaris. Производитель семян  - компания Ailimeng Seed Sci-Tech Co., Ltd (Shanghai, China).  Использовалась стеклянная лабораторная посуда (производитель - Tianbo Glassware Apparatus Co., Ltd, Tianjin, China). Растворы готовили на деионизованной воде. Для получения деионизованной воды использовали Lab Water Purifier (Shang Canrex Analytic Instrument Co., Ltd, Shanghai, China). 

2.2. КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ТЕСТЫ.

Процедуры фитотестирования подробно описаны в  работах  [6, 7, 9, 14, 17, 18],  а также  в руководстве по тестированию на экотоксичность, разработанном Агентством по охране окружающей среды США [11]. Жидкий смесевой препарат BMHS была разбавлен до процентной концентрации 5,0%. Остальные протестированные концентрации этого препарата (например, 0,1%, 0,5% и 1,0%) были приготовлены на основе исходного  5,0%-ного  раствора. При фитотестировании в каждую чашку Петри вносили по 30 семян. Каждая концентрация тестировалась в трех повторностях, т.е. для каждой концентрации использовали 3 чашки Петри. В чашки Петри вносили по 20 мл тестируемого раствора. Инкубацию вели при температуре 25,0 ± 1,0 ° С.

15 стеклянных чашек Петри (100 × 15 мм) были распределены  на 5 групп (четыре разных концентрации тестируемого вещества и контроль). Стерилизованные и промытые семена были равномерно распределены в чашках Петри, каждая из них содержала 30 семян. Свежеприготовленные тестируемые растворы (20 мл) был добавлены в соответствующие чашки с маркировкой концентрации, чтобы инициировать  воздействие тестируемого вещества. Затем все чашки Петри в термостатируемую камеру при 25,0 ± 1,0 ° C для инкубирования в течение указанного времени.  Использовали термостатируемую камеру Plant Growth Chamber (Ningbo Southeast Instrument Co., Ltd, Zhejiang Province, China).

2.3. ОБРАБОТКА ДАННЫХ.

Для математической обработки использовали Microsoft Excel 2019. Были подсчитаны средние значения и величины стандартной ошибки. Кроме того, готовили данные для дальнейшего построения диаграмм и графиков для визуализации результатов.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

Часть полученных результатов приведена ниже в Таблице 1.

Таблица 1.  Фитотоксичность изучаемого вещества (BMHS) при различных концентрациях  (0.0%, 0.1%, 0.5%, 1.0% and 5.0%) при тестировании на Lens culinaris. Интервалы времени между измерениями составили 24 часа. Температура при инкубировании составляла 25±1.0 0C. В чашки Петри добавляли по 20 мл тестируемого раствора или деионизованной воды (в контроле).

Длительность инкубации (ч)

Time of exposure (h)

Концентрация (%)

Concentration (%)

Измеряемый параметр: средняя длина корней ± стандартная ошибка (мм)

Measured parameter:

Mean root length (mm)

24

0.0 (Контроль,Control)

1.64±0.24

24

0.1

1.15±0.20

24

0.5

0.64±0.16

24

1.0

0.21±0.09

24

5.0

0.00

48

0.0 (Контроль, Control)

6.64±0.29

48

0.1

5.73±0.30

48

0.5

3.64±0.31

48

1.0

1.52±0.23

48

5.0

0.00

Приведенные в таблице данные указывают на то, что при концентрации 5,0% роста корней проростков не наблюдалось, эта концентрация вызывала гибель проростков.

После 48-часовой инкубации при концентрации исследуемого химического вещества (смесевого вещества)  0,5%  средняя длина корней  составила 3,64 ± 0,31 мм по сравнению с 6,64 ± 0,29 мм в контроле (среднее значение ± стандартная ошибка).

Новые результаты согласуются с предыдущими публикациями авторов по биотестированию химических веществ, в том числе  смесевых композиций, содержащих ПАВ, с использованием измерения длины корней проростков растений (например, [17, 18]).  Результаты дополняют существующие в литературе сведения о токсичности химических веществ и загрязненных компонентов окружающей среды (например, [5-10, 12-18]).  

Полученные результаты представляют интерес для оценки экотоксикологической опасности попадания в окружающую среду химических препаратов, представителем  которых является  санитайзер  BMHS. Это особенно актуально в современных условиях, когда санитайзеры широко используются для борьбы с вирусными патогенами SARS-CoV-2   в период пандемии COVID-19.

ВЫВОДЫ.

1. Полученные в работе новые данные продемонстрировали фитотоксичность  антисептика (дезинфицирующего средства) для рук (в работе тестировали  санитайзер BMHS, производимый компанией Blue Moon Group Co., Ltd, Guangzhou, China)   при его воздействии на Lens culinaris.

2. Обнаружена фитотоксичность  тестируемого вещества в форме подавления удлинения корней проростков.

3. Обнаруженный токсичный эффект зависел от концентрации исследуемого химического вещества и времени.

4. После 48-часовой инкубации при концентрации исследуемого химического вещества (смесевого вещества)  0,5%  средняя длина корней  составила 3,64 ± 0,31 мм по сравнению с 6,64 ± 0,29 мм в контроле (среднее значение ± стандартная ошибка).

БИБЛИОГРАФИЯ.

[1] V.M. Gómez-López, A. Marín, M.S. Medina-Martínez, M.I. Gil, A. Allende, Generation of trihalomethanes with chlorine-based sanitizers and impact on microbial, nutritional and sensory quality of baby spinach, // Postharvest Biol. Technol., 85 (2013) 210-217.

[2] R.A. Leslie, S.S. Zhou, D.R. Macinga, Inactivation of SARS-CoV-2 by commercially available alcohol-based hand sanitizers, // Am. J. Infect. Control, 49 (2021) 401-402.

[3] A. Mahmood, M. Eqan, S. Pervez, H.A. Alghamdi, A.B. Tabinda, A. Yasar, K. Brindhadevi, A. Pugazhendhi, COVID-19 and frequent use of hand sanitizers; human health and environmental hazards by exposure pathways, // Sci. Total Environ., 742 (2020) 140561.

[4] S. Chadwick, M. Neskoski, X. Spindler, C. Lennard, C. Roux, Effect of hand sanitizer on the performance of fingermark detection techniques, // Forensic Sci. Int., 273 (2017) 153-160.

[5] E.V. Lazareva, S.A. Ostroumov, Accelerated decrease in surfactant concentration in the water of a microcosm in the presence of plants: Innovations for phytotechnology, // Dokl. Biol. Sci., 425 (2009) 180-182.

[6] S.A. Ostroumov, M.P. Kolesnikov, Biocatalysis of matter transfer in a microcosm is inhibited by a contaminant: effects of a surfactant on Lymnaea stagnalis, // Dokl. Biol. Sci., 373 (2000) 397-399.

[7] S.A. Ostroumov, The effect of synthetic surfactants on the hydrobiological mechanisms of water self-purification, // Water Resour., 31 (2004) 502-510.

[8] L. Wang, Y. Sha, D. Wu, Q. Wei, D. Chen, S. Yang, F. Jia, Q. Yuan, X. Han, J. Wang, Surfactant induces ROS-mediated cell membrane permeabilization for the enhancement of mannatide production, // Process Biochem., 91 (2020) 172-180.

[9] S.A. Ostroumov, E.A. Solomonova, Phytotoxicity of a surfactant-containing product towards macrophytes, // Russ. J. Gen. Chem., 83 (2014) 2614-2617.

[10] S.A. Ostroumov, J. Widdows, Inhibition of mussel suspension feeding by surfactants of three classes, // Hydrobiologia, 556 (2006) 381-386.

[11] U.S. EPA, Ecological effects test guidelines (OPPTS 850.4200): seed germination/root elongation toxicity test, (1996).

[12] M. Mtisi, W. Gwenzi, Evaluation of the phytotoxicity of coal ash on lettuce (Lactuca sativa L.) germination, growth and metal uptake, // Ecotoxicol. Environ. Saf., 170 (2019) 750-762.

[13] M.G. Bagur-González, C. Estepa-Molina, F. Martín-Peinado, S. Morales-Ruano, Toxicity assessment using Lactuca sativa L. bioassay of the metal(loid)s As, Cu, Mn, Pb and Zn in soluble-in-water saturated soil extracts from an abandoned mining site //  J. Soil. Sediment., 11 (2010) 281-289.

[14] S.A. Ostroumov, Toxicity testing of chemicals without use of animals //  Russ. J. Gen. Chem., 86 (2017) 2933-2941.

[15] S.A. Ostroumov, V.A. Poklonov, S.V. Kotelevtsev, S.N. Orlov, Toxicity of gold nanoparticles for plants in experimental aquatic system, // Moscow Univ. Biol. Sci. Bull., 69 (2014) 108-112.

[16] A.G. Taylor, Y.A. Salanenka, Seed treatments: phytotoxicity amelioration and tracer uptake//  Seed Science Research, 22 (2012) S86-S90.

[17] Cai X., Ostroumov S.A. Studies of interaction of the surfactant-containing chemical product with Vigna radiata // Black Sea, 2021, 58 (1): 20-23.

[18] Cai X., Ostroumov S.A. Quantification of phytotoxic effects of detergents on plant species // Ecological Studies, Hazards, Solutions. 2021, Volume 27, p. 11-20.

Яндекс.Метрика