There is no information available on the toxicokinetics of nanoalumina (aluminum oxide nanoparticles, (Al2O3-NP): 9.38±1.6 nm) based on experimental studies on mammals. Therefore, the current work aimed to shed light on the toxicokinetics of nanoalumina in tissues of male albino rats as a mammalian model. Rats were injected with a single intraperitoneal (i.p.) dose of nanoalumina (0.13 g/kg b.wt., equivalent to 0.01 of its LD50). The residues and kinetic parameters of nanoaluminum (N-Al) were estimated in the serum brain, liver, kidney, and intestine throughout 13 periods (0.5, 1, 2, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27 and 30 days of injection). The N-Al residues were significantly modulated by the experimental period, organ, treatment and the interactions among these factors. In all the studied tissues, the residue levels were higher in the rats injected with the nanoalumina than those of the corresponding controls indicating the ability of the studied tissues to accumulate this material. The tissue residual levels exhibited a negative exponential relationship with the experimental periods. The highest mean values of the total area under curve (AUCtotal) were recorded in the liver followed by the kidneys, brain, intestine and serum, but for the mean values of the total area under the moment curve (AUMCtotal) the order was as follows; the brain> liver> kidney > intestine > serum. The lowest computed mean values of the N-Al residues at time zero (C0) were recorded in the brain< serum< kidney< liver< intestine. The mean values of maximum concentration (Cmax) of N-Al, were observed in the following descending order; the liver, kidney and intestine at maximum time (Tmax) two days followed by serum (one day) and brain (three days). The mean half-life of elimination and the mean retention time (MRT) of N-Al in the brain were significantly higher than those of the liver > kidney> intestine> serum. The total clearance rates (CLtotal) and the elimination rate constant (LZ) from the brain were severely reduced and became significantly less than those of the other tissues in the following order; the brain <liver <kidney <intestine <serum.
In conclusion, this is the first attempt to investigate the toxicokinetics of Al2O3-NP in a mammalian model which provides unprecedented results that will help in the accurate assessment of the uptake, absorption, distribution, redistribution, and accumulation of this nano-material in the tissues. This, in turn, will furnish a reliable predictive tool to assess the relative toxicity of nanoalumina in different tissues. In addition, the results revealed that the determination of AUCtotal and AUMCtotal represent a valuable key in predicting the of N-Al in tissues.
ليست هناك معلومات بيولوجية متوفرة على الإطلاق للحركية السمية للنانوالومينا (أكسيد الألومنيوم النانوية ذات متوسط قطر 9.38±1.6 نانومتر) بالثدييات، ولذلك فإن العمل الحالي هدف لتسليط الضوء لمعرفة الحركية السمية للنانوالومينا بأنسجة ذكور الجرذان البيضاء كنموذج للثدييات، ولهذا فقد تم حقن الجرذان بجرعة واحدة من النانوالومينا (0.13 جم/كجم من وزن جسم الجرذ، والتي تعادل 0.01 من LD50) داخل الصفاق (i.p.).
وتم قياس وتقدير تركيزات بقايا ومعلمات السمية الحركية للنانو الومنيوم (nano-Al) بأنسجة الدماغ والكبد والكلى والأمعاء ومصل دم ذكور الجرذان البيضاء خلال 13 فترة (0.5، 1.0، 2.0، 3.0، 6.0، 9.0، 12.0، 15.0، 18.0، 21.0، 24.0، 27.0، 30 يوماً من الحقن بالصفاق).
أكدت النتائج الحالية أن تركيزات بقايا الألمونيوم النانوي بالجرذان البيضاء قد تأثرت معنوياً وبصورة ملحوظة بكل من الفترات التجريبية، أعضاء وأنسجة الجرذان والجرعات التي تم حقنها بالصفاق وكذا تفاعل الثلاثة معاً، فضلا عن أن مستوياتها بجميع الأنسجة كانت أعلى وبدرجة مؤثرة من تلك التي قد سجلت بالمجموعات الضابطة المقابلة، وكان هذا مصاحباً بوجود علاقة أسية سالبة مع الفترات التجريبية.
ولقد تبين من نتائج السمية الحركية للنانوالومينا، أن أعلى قيم متوسط المساحة الكلية لما تحت المنحنى (AUCtotal) قد شوهدت بالكبد تلاه الكليتين فالدماغ ثم الأمعاء وأخيراً مصل الدم، ولكن متوسط قيم المساحة الكلية اللحظية لما تحت المنحنى (AUMCtotal) قد سجلت بالدماغ > الكبد> الكلى> الأمعاء> مصل الدم.
ولقد لوحظ في ترتيب تنازلي، أن متوسط قيم التركيز الأقصى (Cmax) من الألمونيوم النانوي قد تواجدت في الكبد فالكليتين متبوعة بالأمعاء في أقصى وقت (Tmax) يومين ثم مصل الدم (يوم واحد) وأخيراً الدماغ (ثلاثة أيام).
إن متوسط فترة نصف العمر للتخلص من النانوالومينا ومتوسط زمن الإحتفاظ بدقائق النانو-الومينا (MRT) بالدماغ كانت أعلى وبصورة ملحوظة من تلك التي رصدت بالكبد> الكلى> الأمعاء> مصل الدم، بينما إجمالي معدلات سرعة إزالة تلك الدقائق النانوية (CLtotal ) وكذا ثوابت معدل الإزالة (LZ) من الدماغ قد إنخفضت بشدة وأصبح بشكل ملحوظ أن متوسطهما بالكبد <الكلى <الأمعاء <مصل الدم.
وبناء على ما تقدم فإن البحث الحالي قد حدد، وللمرة الأولى، قيم المُعلمات السمية الحركية لدقائق أكسيد الألومنيوم النانوية بالجرذان البيضاء، والتي تعتبر كنافذة من خلالها يمكن أن نبحث وبدقة السلوك الحيوي لهذا الأكسيد، وكذا يمكننا أن نتوقع ونتابع عمليات إمتصاص، وإعاده الإمتصاص والتوزيع وإعادة توزيع، ذلك الأكسيد بأنسجة الثدييات، ومن هنا يمكننا أن نتوقع متى وأين قد يحدث السمية المحتملة، وعند أي مستوى له بالأنسجة، وهذا ييسر للعلماء العلاج السريع، بالإضافة إلى ذلك، فإن قيم كل من AUCtotal و AUMCtotal تعتبر من المعلمات الحركية التي تتحكم في فترات نصف العمر لتخلص الأنسجة من النانوالومينا.