초록 ▼

본 연구는 비병원체 부재 Sprague Dawley (SD) 랫드를 이용하여 흡입을 통한 은나노 입자의 아만성흡입독성시험을 실시하였다. 은나노 입자의 발생 및 은나노 입자의 농도, 분포는 이전의 연구 (Ji et. al., 2007)의 방법으로 실시하였다. 실험방법은 OECD 가이드라인 No. 413에 따라 수행하였다. 이전 연구의 결과에 따라 8주령 수컷 평균 253.2 g의 랫드 및 암컷 평균 162.2 g 의 랫드를 4 군 (각 군당 10 마리) 으로 나누었다 - 매체물질 대조군, 저농도 노출군(0.6 ${\times

본 연구는 비병원체 부재 Sprague Dawley (SD) 랫드를 이용하여 흡입을 통한 은나노 입자의 아만성흡입독성시험을 실시하였다. 은나노 입자의 발생 및 은나노 입자의 농도, 분포는 이전의 연구 (Ji et. al., 2007)의 방법으로 실시하였다. 실험방법은 OECD 가이드라인 No. 413에 따라 수행하였다. 이전 연구의 결과에 따라 8주령 수컷 평균 253.2 g의 랫드 및 암컷 평균 162.2 g 의 랫드를 4 군 (각 군당 10 마리) 으로 나누었다 - 매체물질 대조군, 저농도 노출군(0.6 ${\times}10^{6}$ particle/$cm^3$, 49 ${\mu}g/m^{3}$), 중농도 노출군(1.4 ${\times}\;10^{6}$ particle/$cm^{3}$, 133 ${\mu}g/m^3$), 고농도 노출군(3.0 ${\times}\;10^6$ particle/$cm^3$, 155 ${\mu}g/m^3$). 실험동물을 전신노출 흡입챔버 내에서 6시간/1일, 5일/1주, 13주간 은나노 입자에 노출시켰다. 사망동물 및 임상증상관찰을 노출기간 동안 실시하였으며, 체중, 사료섭취량, 호흡량 측정을 실시하였다. 요검사 및 안검사를 실시하였다. 시험물질 노출 종료 후 생존동물에 대해 부검을 실시하였으며, 혈액학적 검사, 혈액생화학적 검사, 혈액응고시간 및 erythrocyte aggregation test 를 위해 혈액을 채취하였으며, 장기무게를 측정하였으며, 결과는 다음과 같다. 수컷인 경우 (1) 부검소견에서 이상소견이 주로 폐에서 관찰되었다, (2) 조직병리학적 검사에서 이상소견이 주로 간 및 폐에서 관찰되었다. (3) 혈액응고시간은 대조군에 비해 감소하는 경향을 보였다. (4) BAL에서 BAL fluid cell 검사 중 각 항목에서 수치가 증가하였다, (5) 호흡량 측정결과 1회 호흡량이 시험물질의 농도의존적으로 통계적으로 유의하게 감소하였다. (6) 조직 분포 검사에서 간, 신장, 후각신경, 뇌, 폐 및 혈액에서 시험물질의 농도가 증가함에 따라 은농도가 증가하였으며, 특히 후각신경인 경우 시험물질의 농도-의존적으로 증가하였다. 암컷인 경우 (1) 체중 변화는 노출 3주차부터 중농도 노출군에서의 체중이 고농도 노출군에 비해 통계적으로 유의하게 감소하였다. (2) 부검소견에서 이상소견이 주로 폐에서 관찰되었다. (3) 조직병리학적 검사에서 이상소견이 주로 간, 신장, 폐에서 관찰되었다. (4) 적혈구 응집 및 혈액응고시간 검사에서 적혈구 응집은 대조군에 비해 고농도 노출군에서 통계적으로 유의하게 증가하였다. (5) 염증지표검사 각 항목에서 고농도 노출군이 통계적으로 유의하게 증가하였다. (6) 호흡량 측정에서 중농도 노출군의 1회 호흡량이 대조군, 저농도 및 고농도 노출군에 비해 통계적으로 유의하게 감소하였다. (7) 조직 분포 검사에서 간, 신장, 후각신경, 뇌, 폐 및 혈액에서 시험물질의 농도가 증가함에 따라 은농도가 증가하였으며, 후각신경인 경우 시험물질의 농도-의존적으로 증가하였다. 그리고, 신장 및 혈액에서 고농도 노출군이 수컷과 비교하였을 경우 암컷에서 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 이상의 결과를 요약하면, 본 시험조건에서 은나노 입자의 흡입독성으로 인한 표적장기는 수컷인 경우 폐이며, 암컷인 경우 간 및 폐로 사료된다. NOAEL은 133 ${\mu}g/m^3$ 으로 사료된다. 또한, NOAEL을 토대로 허용농도는 근로자인 경우 66 ${\mu}g/m^3$, 일반인인 경우 85 ${\mu}g/m^3$ 으로 사료된다.

Abstract ▼

In this paper, the subchronic toxicity of silver nanoparticles was tested in the Sprague Dawley rats by inhalation. The silver nanopaticles were generated from a silver nanoparticle generator and concentrations and distribution of the nanoparticles were measured as described in previous reports. The

In this paper, the subchronic toxicity of silver nanoparticles was tested in the Sprague Dawley rats by inhalation. The silver nanopaticles were generated from a silver nanoparticle generator and concentrations and distribution of the nanoparticles were measured as described in previous reports. The experimental method was performed according to the OECD guideline for testing of chemicals No. 413. The eight-week-old rats, weighting about 253.2g for the males and 162.6g for the females, were divided into 4 groups (10 rats in each group): fresh-air control, low-dose (0.6 $\times\;10^{6}$ particle/$cm^3$, 49 ${\mu}g/m^3$), middle-dose (1.4 ${\times}\;10^6$ particle/$cm^3$, 133 ${\mu}g/m^3$), and high-dose group (3.0 ${\times}\;10^6$ particle/$cm^3$, 155 ${\mu}g/m^3$) based on the previous study (Ji et al., 2007). The animals were exposed to silver nanoparticles for 6 hours/day, 5 days/week, for 13 weeks in the whole body inhalation chamber Mortality and clinical observations were made and body weight, food consumption and pulmonary function test were recorded weekly. At the end of the study, the rats were subjected to a full necropsy, blood samples were collected for hematology, clinical chemistry, and absolute and relative organ weights were measured. The results of male rats showed that (1) abnormality was observed in the lungs in gross necropsy, (2) abnormality was observed in the liver and lungs in histopathological examination, (3) blood clotting times (APTT, PT) decreased comparing with the control, (4) BAL fluid cells increased dose dependantly, (5) tidal volume decreased dose dependantly. (6) Silver concentration was increased with dose-dependant of test articles in liver, kidney, olfactory bulb, brain, lung and blood. The results of female rats showed that (1) body weight decreased significantly from 3-week exposure of silver nanoparticles in the middle-dose groups comparing with the high-dose group, (2) abnormality was observed in the lungs in gross necropsy, (3) abnormality was observed in the liver, kidneys and lungs in histopathological examination, (4) erythrocyte aggregation was significantly increased in the high-dose groups compared with the control, and blood clotting times decreased dose-dependantly, (5) albumin, LDH and total protein were significantly increased in the high-dose groups, (6) tidal volume decreased significantly in the middle-dose group comparing with others groups. (7) Silver concentration was increased with dose-dependant of test articles in liver, kidney, olfactory bulb, brain, lung and blood. And silver concentration of kidney and blood was increased with statistical significance compared with male rats. Taken together, target organs for silver nanoparticles were considered to be the lungs and liver in male and female rats. NOAEL is suggested for 133 ${\mu}g/m^3$in the experiment. Deducing from the NOAEL, acceptable concentration suggested for 66 ${\mu}g/m^3$ for workers, and 85 ${\mu}g/m^3$ for general population.

목차 Contents

• 용역연구사업 연구결과보고서 ...1
• 표지 ...2
• 제출문 ...3
• 목차 ...4
• I. 연구결과보고서 요약문 ...10
• 연구결과보고서 요약문 ...10
• Summary ...12
• II. 총괄연구개발과제 연구결과...14
• 제1장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표...14
• 1.1 총괄연구개발과제의 목표...14
• 가. 정의...14
• 나. 필요성...15
• 다. 대상사업의 범위...15
• 1.2 총괄연구개발과제의 목표달성도...15
• 가. 연구 목표...15
• 나. 목표 달성도...16
• 1.3 국내.외 기술개발 현황...17
• 가. 국외연구동향...17
• (1) 나노물질의 연구의 필요성...17
• (2) 나노물질 안전성 평가를 위한 연구전략: 유해성에 기반을 둔 나노물질의 안전성평가를 국제적인 연구...17
• (3) 나노물질에 의한 소비자의 노출평가...18
• (4) 나노 입자 피부투과의 평가...19
• (5) CNT (carbon nano tube)의 폐독성과 유해성평가...19
• (6) Single-walled carbon nanotube (SWCNT)의 마우스 기관지 주입 실험...20
• 나. 국내연구동향...20
• (1) 나노입자별 세포독성 및 in vitro 소핵유발...20
• (2) 랫드를 이용한 은나노 입자의 반복노출흡입독성시험...21
• (3) 은나노 입자의 28일 반복경구투여독성시험...22
• (4) ISO TC 229 Working group 3 국제 규격 활동...23
• 제2장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 방법...27
• 2.1 은나노 입자 발생 및 모니터링 기술 확보...27
• 가. 은나노 입자 발생...27
• 나. 은나노 입자 모니터링 기술...27
• 2.2 챔버 내 은나노 입자 분석 (입자직경, 입자계수, 표면적)...27
• 2.3 시험 방법...27
• 가. 시험물질 및 매체대조물질...27
• 나. 재료 및 방법...28
• 제3장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 결과...37
• 3.1 랫드를 이응한 은나노 입자의 90일 아만성흡입독성시험시험 결과...37
• 가. 챔버 내 환경...37
• 나. 노출 챔버 내 은나노 입자 농도 분포...37
• 다. 은나노 입자의 전자현미경 결과...39
• 라. 일반증상관찰 결과...41
• 마. 체중 변화...52
• 바. 사료섭취량 변화...56
• 사. 요검사...59
• 아. 안검사...62
• 자. 부검 소견...62
• 차 장기중량 변화...65
• 카. 혈액학적 검사...73
• 타. 혈액생화학적 검사...75
• 파. 조직병리학적 검사...78
• 하. 조직병리학적 검사-peer review 결과...88
• 고. Erythrocyte aggregation test 및 혈액응고시간 검사...94
• 노. Bronchoalveolar lavage (BAL) 검사...97
• 도. 호흡량 측정...100
• 로. 조직내 분포...121
• 모. 나노물질의 흡입독성평가 protocol...123
• 제4장 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...130
• 4.1 연구결과 고찰...130
• 가. 기연구된 은나노 입자를 이용한 28일 반복노출흡입독성시험...130
• 나. 은나노 입자를 이용한 90일 아만성노출흡입독성시험...131
• 다. 은나노 입자의 위해성...134
• 4.2 결론...137
• 가. 은나노 입자의 표적장기 및 무독성량 (no observed adverse effect level, NOAEL)...137
• 나. 일반인과 근로자에서 지연 영향을 막기 위한 허용 농도 (Acceptable concentration for the general population and workers to prevent delayed effects)...137
• 4.3 부록...139
• 제5장 총괄연구개발과제의 연구성과...162
• 제6장 기타 중요변경사항 ...164
• 제7장 참고문헌 ...165
• 제8장 첨부서류...169
• 총괄 연구과제 요약...171