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보고서 상세정보

탄소나노튜브의 독성평가기술 개발
13 week repeated dose toxicity and in vitro studies of SWCNT or MWCNT

  • 사업명

    나노물질독성기반연구

  • 과제명

    탄소나노튜브의 독성평가기술 개발

  • 주관연구기관

    (주)켐온

  • 연구책임자

    박찬구

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2009-08

  • 과제시작년도

    2008

  • 주관부처

    식품의약품안전청

  • 사업 관리 기관

    식품의약품안전청
    Korea Food & Drug Administration

  • 등록번호

    TRKO201000000477

  • 과제고유번호

    1475003628

  • 키워드

    탄소나노튜브.안전성평가.CNT.safety evaluation.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    The objectives of single- and repeated-dose oral toxicity studies are qualitative and quantitative evaluation of the toxicity of ...

    The objectives of single- and repeated-dose oral toxicity studies are qualitative and quantitative evaluation of the toxicity of CNT, to determine the No Adverse Effect Level (NOAEL) and Toxic Dose (TD), and to identify the target organ.
    In vitro studies include assays of inflammation-related cytokines, evaluation of caspase-3 activity, an indicator of apoptosis, cytotoxicity test with MTT assay using A549, HepG2 and MCF-7cells, and hemolysis test using red blood cells.
    In vitro MTT assay, decreases of optical absorbance in high-dose groups treated with SWCNT( single wall carbon nanotube) and MWCNT(mu1ti wall carbon nanotube), and when evaluated by trypan blue staining, there were no differences in all groups. But, when HepG2 cells were treated with 50 ${\mu}g/m{\ell}$, and higher concentration of SWCNT or MWCNT, decreases of cell number were observed. None of the CNTs induced increases of the levels of inflammatory mediators TNF-a, IL-1b and IL-8. Also caspase-3 activities were not different in SWNCT- and MWCNT-treated groups. Conclusively, SWCNT and MWCNT did not show cytotoxic effects by signal pathway.
    In the hemolysis test, SWCNT showed slight hemolytic activity at 0.25 mg/$m{\ell}$ and 0.5 mg/$m{\ell}$, but hemolysis at 1 mg/$m{\ell}$. The MWCNT showed no hemolytic activity at high concentration.
    In the acute toxicity test of SWCNT using ICR mice, no mortality was observed after a single-dose oral administration of 1,000 mg/80 $m{\ell}$/kg, and the Minimum lethal dose (MLD) of SWCNT was higher than 1,000 mg/kg. In the 2-week repeated oral toxicity study in female ICR mice, no notable toxic signs were observed. Therefore, the NOAEL (no observable adverse effect level) of the SWCNT was 1,000 mg/kg/day for females, and target organ was not identified.
    In the acute toxicity test of MWCNT using ICR mice, no mortality was observed after a single-dose oral administration of 2,000 mg/40 $m{\ell}$/kg, and the Minimum lethal dose (MLD) of MWCNT was higher than 2,000 mg/kg. In the 2-week repeated oral toxicity study in male and female ICR mice, compound-colored stool was observed but it was not judged to be toxic effect.
    Therefore, the high dose for 13-week repeated oral toxicity study was set at 1,000 mg/kg/day with additional two lower doses(333, 111mg/kg/day) with 3 fold intervals. In the 13-week repeated dose oral toxicity test using male and female ICR mice no toxic effects were observed in clinical sign, mortality, body weight, water consumption, ocular examination, urinalysis, hematology, blood biochemistry, organ weight and necropsy findings. Therefore, the NOAEL (no observable adverse effect level) of the MWCNT was 1,000 mg/kg/day and target organ was not identified.


    본 과제는 2 종의 탄소나노튜브에 대한 설치류 경구투여독성시험 및 in vitro 시험을 통한 독성 평가 방법 확립에 목적이 있다. 단회 및 반복경구투여 독성시험은 마우스를 사용하여 수행하며, 연구과제로 부터 최종 도출될 내용은 시...

    본 과제는 2 종의 탄소나노튜브에 대한 설치류 경구투여독성시험 및 in vitro 시험을 통한 독성 평가 방법 확립에 목적이 있다. 단회 및 반복경구투여 독성시험은 마우스를 사용하여 수행하며, 연구과제로 부터 최종 도출될 내용은 시험물질의 염증유발여부, apoptosis 연관성 및 세포독성 유무, 적혈구 파괴 여부 등을 측정함으로써 시험물질의 독성평가방법을 확립하며 시험물질에 대한 독성의 규명 및 표적 장기 확인에 있다.
    in vitro 시험은 A549, HepG2 및 MCF-7 세포에 대해, 염증과 관련된 cytokine 측정, caspase 3 activation 측정을 통한 apoptosis여부를 확인, MTT 측정방법 및 Trypan blue assay를 이용한 세포독성을 실시하였고, 적혈구를 이용하여 hemolysis를 측정하였다.
    in vitro 실험결과 MTT 측정에서는 SWCNT(단일벽 탄소나노튜브, single wall carbon nanotube) 및 MWCNT(다중벽 탄소나노튜브, multi wall carbon nanotube)를 25, 50 및 100 ${\mu}g/m{\ell}$농도로 처치시 모두 고용량에서 흡광도가 감소하여 세포독성이 있는 것으로 관찰되었고, trypane blue 염색에서는 모든 군에서 세포독성의 차이가 없었다. 다만 HepG2 cell처치군은 SWCNT 및 MWCNT 50 ${\mu}g/m{\ell}$ 이상에서 세포수 감소가 관찰되었다. 그러나, cytokine 측정에서는 TNF-a, IL-1b 및 IL-6 모두에서 농도에 따른 차이를 관찰할 수 없었으며. caspase-3 activity 측정에서도 MWCNT 및 SWCNT의 모든 농도에서 차이를 확인 할 수 없었다. 위 실험의 결과를 종합해보면 측정항목 중 MTT 측정에서 고용량에서 세포독성이 있는 것으로 보이나 그 외 실험에서 차이를 관찰할 수 없었고 cytokine 측정에서도 시험물질 모두에서 signal pathway를 통한 세포사멸에는 영향을 미치지 않으나, 물리적인 특성으로 인해 세포독성 및 세포계수 측정에서 감소경향이 보여진다고 판단하였다.
    용혈성시험결과, SWCNT는 0.25 및 0.5 mg/$m{\ell}$의 농도에서는 미약한 용혈성, 1.0 mg/$m{\ell}$의 농도에서는 용혈성이 있는 것으로 판정되었다. MWCNT는 최고 농도인 1.0 mg/$m{\ell}$의 농도에서도 용혈성이 없는 것으로 판정되었다.
    SWCNT를 ICR 계통의 마우스에 1,000 mg/80 $m{\ell}$/kg으로 단회 경구투여하였을 때 사망동물이 발생하지 않았기에 최소치사량(MLD: Minimum Lethal Dose)은 1,000 mg/kg을 상회하는 것으로 판단된다. 또한 SWCNT의 ICR 암컷 마우스에 대한 2 주간 반복 경구투여는 시험물질과 관련한 독성증상을 유발하지 않았다. 따라서, SWCNT의 2주 반복 경구투여독성시험의 무독성량(NOAEL: no observed adverse effect level)은 1,000 mg/kg/day 이상으로 추정되며, 표적장기는 확인할 수 없었다.
    MWCNT를 ICR 계통의 마우스에 2,000 mg/40 $m{\ell}$/kg으로 단회 경구투여하였을 때 사망동물이 발생하지 않았기에 최소치사량(MLD: Minimum Lethal Dose)은 2,000 mg/kg을 상회하는 것으로 판단된다.
    MWCNT의 ICR 마우스에 대한 2 주간 반복 경구투여는 암수에서 약물혼입변을 유발하였지만, 독성은 아닌 것으로 판단된다. 따라서, MWCNT의 13 주간 반복 경구투여 독성시험은 1,000 mg/kg/day를 고용량군으로 하고, 그 이하는 공비를 3 으로하여 333, 111 mg/kg/day의 2 군을 두는 것이 적절하다고 판단하였다. ICR 암수 마우스에 대한 13 주간 반복 경구투여는 일반증상 및 사망, 체중, 사료 및 물 섭취량, 안검사, 요검사, 혈액학 및 혈액생화학적 검사, 장기중량 및 부검소견에서 시험물질과 관련한 독성을 유발하지 않았다. 따라서, MWCNT의 13주 반복 경구투여 독성시험의 무독성량(NOAEL: no observed adverse effect level)은 1,000 mg/kg/day 이상으로 추정되며, 표적장기는 확인할 수 없었다.


  • 목차(Contents) 

    1. 용역연구개발과제 최종보고서...1
    2. 표지...2
    3. 제출문...4
    4. 목차...5
    5. I. 총괄연구개발과제 요약문...7
    6. 1. 국문요약문...7
    7. 2. Summary...9
    8. II. 총괄연구개발과제 연구결과 ...11
    9. 제1장 총괄연구개발과제의 목적 및 ...
    1. 용역연구개발과제 최종보고서...1
    2. 표지...2
    3. 제출문...4
    4. 목차...5
    5. I. 총괄연구개발과제 요약문...7
    6. 1. 국문요약문...7
    7. 2. Summary...9
    8. II. 총괄연구개발과제 연구결과 ...11
    9. 제1장 총괄연구개발과제의 목적 및 필요성 ...11
    10. 제2장 총괄연구개발과제의 내용 및 방법 ...16
    11. 제3장 총괄연구개발과제의 최종결과 및 고찰 ...57
    12. 제4장 총괄연구개발과제의 연구성과 ...261
    13. 제5장 총괄주요연구 변경사항 ...263
    14. 제6장 총괄참고문헌 ...264
    15. 제7장 총괄첨부서류 ...266
  • 참고문헌

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