التسمم الرئوي والجنبي لألياف أوكتاتيتات البوتاسيوم ، الجسيمات النانوية لثاني أكسيد التيتانيوم الروتيل ، و MWCNT-7 لدى ذكور فيشر 344 من الفئران

نظرًا لقوتها العالية في الشد ، والاستقرار الكيميائي ، ومقاومة الحرارة ، يشيع استخدام POT كبديل للاسبستوس. ألياف POT لها شكل طويل يشبه الإبرة ، على غرار الأسبست ، ولا يتم تقسيمها في الجسم. وهكذا ، فإن نموذج إمراض الألياف 2 يحدد هذه الألياف كمسرطنات محتملة. تم تأكيد التسرطن من ألياف POT من خلال دراسة أولية التي أدارت ألياف POT عن طريق تطبيق ألياف POT مباشرة على سطح الجنبي من الفئران Osborne-Mendel ودراسة في وقت لاحق أن إدارة ألياف POT عن طريق الحقن داخل الصفاق. قامت دراستان حديثتان بإدخال ألياف POT مباشرة إلى التجويف الجنبي للفئران والجرذان: تابعت إحدى الدراسات الحيوانات المعالجة لمدة 52 و 65 أسبوعًا ، بينما تابعت الدراسة الأخرى الحيوانات المعالجة لمدة 52 أسبوعًا. على الرغم من أن أيا من الحيوانات التي عولجت قد طورت ورم الظهارة المتوسطة بحلول وقت الانتهاء من الدراسة ، أظهرت جميع الفئران والجرذان التي عولجت بألياف POT سماكة الجنبي. كانت دراسات الاستنشاق التي تلت الحيوانات المكشوفة لمدة تصل إلى عامين سلبية في الغالب. بشكل عام ، تشير هذه الدراسات إلى أن ألياف POT مسببة للسرطان ، ولكن يلزم وجود كمية عالية من ألياف POT في اتصال طويل مع الأنسجة الحساسة لتحريض الأورام الخبيثة. كما يشيرون إلى أن استنشاق ألياف POT ليس مسرطناً في الفئران وأن التعرض لمستوى منخفض قد لا يكون مسبباً للسرطان لدى البشر. وبالتالي ، فإن الخصائص الفيزيائية للألياف الموضعية تشير إلى إمكانات عالية للإصابة بالسرطان ، ولكن الأدلة التجريبية تشير إلى انخفاض احتمال الإصابة بالسرطان. يمكن أن يفسر هذا التناقض مجموعة متنوعة من العوامل: (1) قد لا ينطبق نموذج إمراض الألياف على ألياف POT ، ربما بسبب التركيب الكيميائي للألياف. (2) قد تكون الحساسية المنخفضة نسبياً لدراسات الاستنشاق التي تستخدم الفئران عاملاً في النتائج السلبية لدراسات الاستنشاق ؛ ويلاحظ أيضا انخفاض حساسية الدراسات استنشاق الفئران. (3) إذا لم يتم تفريق الألياف جيدًا ، فسيؤدي ذلك إلى مستويات أقل من المتوقع من الجسيمات ذات الأقطار الهوائية الصغيرة الكافية لاختراق الممرات الهوائية الهدبية. وبالتالي ، فإن الخصائص الفيزيائية لألياف POT وحقيقة أنها يمكن أن تحفز التحول الخبيث في الأنسجة الحساسة تشير إلى إمكانات مسببة للسرطان عالية ، ولكن دراسات الاستنشاق تشير إلى أن ألياف POT القابلة للتنفس لديها منخفضة إمكانات مسببة للسرطان في حيوانات الاختبار. لدراسة احتمال أن يكون هذا التناقض الواضح بسبب تكوين ثاني أكسيد التيتانيوم من ألياف POT ، أجرينا تجربة قصيرة الأجل لمقارنة سمية ألياف POT مع جسيمات نانوية من ثاني أكسيد التيتانيوم ، جسيمات ثاني أكسيد التيتانيوم الأناتاز (a-nTiO2) جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم (r-nTiO2). قمنا بإعطاء ألياف POT و a-nTiO2 و r nTiO2 إلى رئتي الفئران باستخدام الرش داخل الرئة داخل القصبة الهوائية (TIPS) ووجدنا أن ألياف POT كان بها قدرة حيوية أكبر وتسبب في درجة أكبر من السمية في الرئة من a-nTiO2 أو ص nTiO2. تتفق هذه النتائج مع النتائج التي توصلت إليها الدراسات التي أُجريت مع مواد أخرى ، وهي أن المواد على شكل ألياف أكثر سمية للرئتين من الجسيمات النانوية الشكل الكروية ذات التركيب الكيميائي نفسه. وبالتالي ، لا يبدو أن تكوين ثاني أكسيد التيتانيوم من ألياف POT يفسر افتقارها إلى السرطنة في الرئة. لذلك ، نجري دراسة مدتها سنتان تقارن سمية الرئة لألياف الـ POT بـ r-nTiO2 و MWCNT-7 ، وهي مادة مسرطنة معروفة في الرئة لدى الفئران. بشكل عام ، وجدنا أنه في سنة واحدة كانت ألياف الـ POT تتمتع بدرجة مماثلة أو أكبر من السمية في تجويف الرئة والقولون الجنبي مقارنةً بـ MWCNT-7. في 1 سنة في الفئران التي تدار ألياف POT و MWCNT-7 ، كانت هناك تغييرات الالتهاب والليفية المستمرة في الرئة والجنب ، وتعداد البلاعم السنخية مرتفعة ، ومستويات مرتفعة من CCL2 و CCL3 في أنسجة الرئة ، وزيادة مستويات 8-OHdG adducts في الحمض النووي أنسجة الرئة ، وزيادة العلامات PCNA من خلايا السنخية الرئة و mesothelium الحشوية والجدارية. تم العثور على تضخم في الميزوثيليوم الحشوي في 2 من 5 الفئران في المجموعة 0.50 ملغ POT و 1 من 5 الفئران في المجموعة 0.50 ملغ MWCNT-7. في المقابل ، لم يرتفع أي من هذه المعلمات في الفئران التي تدار r-nTiO2. في الختام ، هناك دليل واضح على أن ألياف POT سامة في الرئة والجنب في الفئران الذكور. كانت ألياف الـ POT متماسكة بيولوجيًا في الرئة وورم الظهارة المتوسطة في الفئران ، مما تسبب في التهاب وتلف الأنسجة والحمض النووي. هذه النتائج تتفق مع الخصائص الفيزيائية لهذه الألياف والآثار الضارة المحتملة الصحية للألياف رقيقة وطويلة التماسك البيولوجي. كانت السمية الرئوية والجنبية لألياف الـ POT مماثلة أو أكبر من السمية لـ MWCNT-7 ، وهي مادة مسرطنة معروفة لرئة الفئران.