초록 ▼

본 연구는 비병원체 부재 Sprague Dawley (SD) 랫드를 이용하여 흡입을 통한 금 나노입자의 아만성흡입독성시험을 실시하였다. 금 나노입자의 발생 및 금 나노입자의 농도, 분포는 이전의 연구 (Ji et. al., 2007)의 방법으로 실시하였다. 실험방법은 OECD 가이드라인 No. 413에 따라 수행하였다. 이전 연구의 결과에 따라 7주령 수컷 평균 200.8 g 의 랫드 및 암컷 평균 145.3 g의 랫드를 4 군 (각 군당 10 마리)으로 나누었다 - 매체물질 대조군, 저농도 노출군($2.4\times10^

본 연구는 비병원체 부재 Sprague Dawley (SD) 랫드를 이용하여 흡입을 통한 금 나노입자의 아만성흡입독성시험을 실시하였다. 금 나노입자의 발생 및 금 나노입자의 농도, 분포는 이전의 연구 (Ji et. al., 2007)의 방법으로 실시하였다. 실험방법은 OECD 가이드라인 No. 413에 따라 수행하였다. 이전 연구의 결과에 따라 7주령 수컷 평균 200.8 g 의 랫드 및 암컷 평균 145.3 g의 랫드를 4 군 (각 군당 10 마리)으로 나누었다 - 매체물질 대조군, 저농도 노출군($2.4\times10^4$ particle/$cm^3$, $0.04{\mu}g/m^3$), 중농도 노출군($2.4\times10^5$ particle/$cm^3$, $0.38{\mu}g/m^3$), 고농도 노출군($1.9\times10^6$ particle/$cm^3$, $20{\mu}g/m^3$). 실험동물을 전신노출 흡입챔버 내에서 6시간/1일, 5일/1주, 13주간 금 나노입자에 노출시켰다. 사망동물 및 임상증상관찰을 노출기간 동안 실시하였으며, 체중, 사료섭취량, 호흡량 측정, 요검사 및 안검사를 실시하였다. 시험물질 노출 종료 후 생존동물에 대해 부검을 실시하였으며, 혈액학적 검사, 혈액생화학적 검사, 혈액응고시간을 위해 혈액을 채취하였으며, 장기무게를 측정하였다 또한 조직병리학적 검사 및 조직내분포측정을 실시하였으며, 호흡량을 측정한 실험동물에 있어서 bronchoalveolar lavage(BAL)를 실시하였다. 결과는 다음과 같다.
(1) 일반증상, 체중 및 사료섭취량에서는 시험물질과 관련된 변화는 없었다. (2) 요검사 및 안검사에서 시험물질과 관련된 이상소견은 관찰되지 않았다. (3) 수컷 고농도 노출군에서 부검소견 중 이상소견이 신장에서 1례 관찰되었다. (4) 조직 병리학적 검사 및 peer review 결과를 종합적으로 고려하였을 경우, 간장과 신장의 병소는 금나노입자의 노출과 관련이 있는 것으로 생각되지 않으며, 실험동물에서 흔히 자발적으로 관찰되는 것으로 생각된다. (5) BAL에서 BAL fluid cell 검사 및 염증지표검사 중 각 항목에서 시험물질과 관련하여 용량의존적인 변화를 보인 항목은 없었다. (6) 호흡량측정에서 대조군에 비해 시험물질 각 노출군에서 통계적으로 용량의존적 차이를 보인 항목은 없었으며, 시험물질인 금 나노입자는 호흡량에 영향을 미치지 않는 것으로 사료된다. (7) 조직분포 검사에서 수컷 및 암컷 모두 시험물질의 농도가 증가함에 따라 폐 및 신장에서 금농도가 용량의존적으로 증가하였다(p<0.01). 특히 신장 및 뇌인 경우 수컷의 고농도 노출군에 비해 암컷의 고농도 노출군에서 통계적으로 유의한 증가를 보였다(p<0.01).
이상의 결과를 요약하면, 본 시험조건에서 금 나노입자의 흡입독성으로 인한 표적장기는 수컷 및 암컷 모두 폐로 사료된다. NOAEL은 $1.9\times10^6particle/cm^3$, $20{\mu}g/m^3$으로 사료되며, NOAEL을 토대로 한 허용농도는 근로자인 경우 $9.3\times10^6particle/cm^3$, $98{\mu}g/m^3$, 일반인인 경우 $8.6\times10^6particle/cm^3$, $90{\mu}g/m^3$으로 사료된다.

Abstract ▼

In this study, the subchronic toxicity of gold nanoparticles was tested in the Sprague Dawley rats by inhalation. The gold nanopaticles were generated from a gold nanopartilce generator and concentrations and distribution of the nanoparticles were measured as described in previous reports (Ji et al.

In this study, the subchronic toxicity of gold nanoparticles was tested in the Sprague Dawley rats by inhalation. The gold nanopaticles were generated from a gold nanopartilce generator and concentrations and distribution of the nanoparticles were measured as described in previous reports (Ji et al., 2007). The experimental method was performed according to the OECD guideline for testing of chemicals No. 413. The seven-week-old rats, weighting about 200.8 g for the males and 145.3 g for the females, were divided into 4 groups (10 rats in each group): fresh-air control, low-dose ($2.4\times10^4particle/cm^3$, $0.04{\mu}g/m^3$), middle-dose ($2.4\times10^5particle/cm^3$, $0.38{\mu}g/m^3$) and high-dose group ($1.9\times10^6particle/cm^3$, $20{\mu}g/m^3$). The animals were exposed to gold 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. And urine test and eye examination were conducted in period of inhalation study. At the end of the study, the rats were subjected to a full necropsy, blood samples were collected for hematology, clinical chemistry and blood coagulation test, and absolute and relative organ weights were measured. The results were as shown.
(1) There were no mortality and were related between body weight change and food consumption and test substance, (2) There were no observed abnormality in urine test and eye examination, (3) The one case abnormality was observed in right kidney of high-dose male rat, (4) Considering of histopathological test and peer review, complaints of liver and kidney were not related the exposure of gold nanoparticles and were observed in test animals spontaneously. (5) Every test item of BAL fluid cell test and inflammatory index evaluation BAL were not observed to relate test substance in BAL, (6) Test items of lung function test in each exposure group were not observed in statistical dose-dependant difference, (7) The gold concentration of lung and kidney was increased in dose-dependant statistically (p<0.01). And gold concentration of kidney and brain in high-dose female rats was increased statistically in the comparison of high-dose male rats (p<0.01).
Taken together, target organ for gold nanoparticles was considered to be the lung in male and female rats. NOAEL is suggested for $1.9\times10^6particle/cm^3$, $20{\mu}g/m^3$ in this experiment condition. Deducing from the NOAEL, acceptable concentration suggested for $9.3\times10^6particle/cm^3$, $98{\mu}g/m^3$ for workers, and $8.6\times10^6particle/cm^3$, $90{\mu}g/m^3$ for general population.

목차 Contents

• 용역연구개발과제 최종보고서...1
• 표지...2
• 제출문...3
• 목차...4
• I. 최종보고서 요약문 ...9
• 최종보고서 요약문 ...9
• Summary ...11
• II. 총괄연구개발과제 연구결과 ...13
• 제1장 최종 연구개발 목표 ...13
• 1.1 목표 ...13
• 가. 나노 제품화 동향 ...13
• 나. 정의 ...14
• 다. 대상사업의 범위 ...15
• 1.2 목표달성도 ...16
• 가. 연구 목표 ...16
• 나. 목표 달성도 ...17
• 1.3 국내.외 기술개발 현황 ...18
• 가. 국외 연구동향 ...18
• (1) 나노 입자 피부투과의 평가 ...18
• (2) CNT (carbon nano tube) ...18
• (3) Single-walled carbon nanotube (SWCNT) ...19
• (4) Colloidal gold nanoparticles ...19
• 나. 국내 연구동향 ...20
• (1) 나노입자별 세포독성 및 in vitro 소핵유발 ...20
• (2) 랫드를 이용한 은나노 입자의 반복노출흡입독성시험 ...21
• (3) 랫드를 이용한 은나노 입자의 아만성흡입독성시험 ...22
• (4) 랫드를 이용한 은나노 입자의 반복투여 경구독성시험 ...23
• (5) ISO TC 229 Working group 3 국제 규격 활동 ...25
• (6) 국제학술지(SCI) 발표 ...25
• 제2장 최종 연구개발 내용 및 방법 ...27
• 2.1 금 나노입자 발생 및 모니터링 기술 확보 ...27
• 가. 금 나노입자 발생 ...27
• 나. 금 나노입자 모니터링 기술 ...27
• 2.2 챔버 내 금 나노입자 분석 (입자직경, 입자계수, 표면적) ...27
• 2.3 시험 방법 ...27
• 가. 시험물질 및 매체대조물질 ...28
• 나. 재료 및 방법 ...28
• 제3장 최종 연구개발 결과 ...38
• 3.1 랫드를 이용한 금 나노입자의 90일 아만성흡입독성시험시험 결과 ...38
• 가. 챔버 내 환경 ...38
• 나. 노출 챔버 내 금 나노입자 농도 분포 ...38
• 다. 금 나노입자의 전자현미경 결과 ...40
• 라. 일반증상관찰 결과 ...41
• 마. 체중 변화 ...52
• 바. 사료섭취량 변화 ...54
• 사. 요검사 ...56
• 아. 안검사 ...58
• 자. 부검 소견 ...58
• 차. 장기중량 변화 ...61
• 카. 혈액학적 검사 ...65
• 타. 혈액생화학적 검사 ...67
• 파. 혈액응고시간 검사 ...69
• 하. Kidney function test ...70
• 고. 조직병리학적 검사 ...71
• 노. 조직병리학적 (peer review) 검사 ...76
• 도. 조직 내 분포 검사 ...80
• 로. 호흡량 측정 ...82
• 모. Bronchoalveolar lavage (BAL) 검사 ...94
• 제4장 연구결과 고찰 및 결론 ...96
• 4.1 연구결과 고찰 ...96
• 가. 금 나노입자를 이용한 90일 아만성노출흡입독성시험 ...96
• 나. 금 나노입자의 위해성 ...98
• 4.2 결론 ...99
• 가. 금 나노입자의 표적장기 및 무독성량 (no observed adverse effect level, NOAEL)...99
• 나. 일반인과 근로자에서 지연 영향을 막기 위한 허용 농도 (Acceptable concentration for the general population and workers to prevent delayed effects)...99
• 4.3 첨부자료 ...100
• 가. 금 와이어 분석성적서 ...100
• 나. 실험동물 성적서 및 검역서 ...105
• 다. 사육환경 증명서 ...107
• 라. 사료성적서 ...109
• 마. 음수성적서 ...113
• 바. 조직병리검사 peer review 결과 ...116
• 제5장 연구성과 ...126
• 제6장 기타 중요변경사항 ...128
• 제7장 참고문헌 ...130
• 제8장 첨부서류 ...135