Banner trang chủ

Đánh giá độc tính cấp một số chế phẩm sinh học lưu hành tại Việt Nam

05/10/2022

1. Giới thiệu chung

    Theo điều tra của Tổng cục Môi trường hiện có hàng nghìn loại chế phẩm sinh học hiện đang sử dụng, lưu hành mà phần lớn chưa được cấp phép cùng khoảng 350.000 loại hóa chất tổng hợp, trong đó bao gồm thuốc trừ sâu, hợp chất công nghiệp và các chất kháng sinh, nhựa, nhưng chỉ một phần nhỏ trong số này được đánh giá về mức độ an toàn, hiện đang là mối quan ngại hàng đầu, vì chúng gây ra ô nhiễm, đe dọa sự ổn định của các hệ sinh thái toàn cầu, và sức khỏe con người.

    Với vai trò quản lý nhà nước, Bộ Y tế, NN&PTNT,… đã ban hành các quy định về tiêu chí và phương pháp đánh giá độc tính các chế phẩm sinh học và hóa chất trong lĩnh vực mình quản lý. Hiện nay, nhiều sản phẩm khi đưa ra môi trường đã gây ra sự cố, gây chết hàng loạt sinh vật, Bộ TN&MT với vai trò quản lý về môi trường cần thiết ban hành các phương pháp chuẩn, đảm bảo độ tin cậy để đánh giá độc tính cấp để làm căn cứ quản lý và đánh giá tính an toàn các chế phẩm sinh học, hóa học sử dụng trong lĩnh vực môi trường. Để đề xuất được phương pháp nghiên cứu phù hợp, đảm bảo độ tin cậy, nhóm nghiên cứu lựa chọn phương pháp nghiên cứu của các nước tiên tiến nhưng phù hợp với điều kiện cơ sở vật chất tại Việt Nam.

    Do con đường hóa chất thâm nhập vào cơ thể phổ biến nhất là qua đường hô hấp và hấp thụ qua da, do vậy nhóm nghiên cứu lựa chọn 6 chế phẩm sinh học phổ biến: enzym, hoạt chất sinh học, vi khuẩn đang được lưu hành trên thị trường để đánh giá độc tính cấp theo đường hô hấp và kích ứng da.

2. Thí nghiệm và phương pháp nghiên cứu

2.1. Mẫu thí nghiệm

    6 mẫu thí nghiệm:

- M1: mẫu enzym Blend xử lý nước (Nhập khẩu từ Mỹ)

    Thành phần trong 1kg: Protease: 5.200.000 U; Amylase: 1.560.000 U; Cellulose: 1.300.000 U;Xylanase: 1.300.000 U; Tá dược vừa đủ 1 kg

- M2: Prozym

    Thành phần trong 1kg: Protease: 3500 UI/ml; Lipase: 1500 UI/ml; Amylase: 2000 UI/ml; Cellulase: 1500 UI/ml; hemicellulase: 1200 UI/ml; Tá dược vừa đủ 1 kg

- M3: men bể phốt Tictac

    Thành phần gồm các loại vi sinh vật hữu ích, phân giải các chất thải như xenluloza, protein, tinh bột.

 - M4: micro Phốt TRACATU

    Thành phần gồm hàng tỉ vi sinh vật hiếu khí và yếm khí. Nồng độ 65g bột/500 ml dịch thể

- M5: Remediator (Việt Nam)

    M5 là chất rất thô, bao gồm rất nhiều thành phần mang hình dạng khác nhau: hạt, sợi, tấm…Dung dịch pha từ M5 có phần lắng cặn, phần nổi và khuếch tán tan đều trong dung dịch E3.

- M6: Remediator (Enretech, Australia)

    M6 là chất bột thô, màu trắng ngà, tan không hoàn toàn trong dung môi E3. Dung dịch E3 lắng rất nhanh xuống đáy ống, trước khi thử nghiệm cần lắc kỹ trước khi thử nghiệm.

2.2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Vật liệu nghiên cứu

- Dụng cụ thí nghiệm khác: kim cong đầu tù, xiranh, dụng cụ tiêu hao (ống eppendof, ống ly tâm các loại), buồng khí dung toàn thân.

- Động vật thực nghiệm độc tính theo đường hô hấp:

+ Loài: Chuột nhắt trắng thuần chủng dòng BALB/c, không phân biệt giống, có khối lượng: 21-24 gram.

+ Số lượng: 70 chuột (tương ứng 70 chuột/lô cho 7 lô thử nghiệm).

- Động vật thực nghiệm độc tính kích ứng qua da:

+ Loài: Thỏ trắng dòng Newzeland white do Trung tâm dê thỏ Ba Vì cung cấp, có khối lượng từ 2,0 đến 2,5 kg.

+ Số lượng: 21thỏ (tương ứng 3 thỏ/lô cho 7 lô thử nghiệm).

2.2.2. Phương pháp thử nghiệm

- Phương pháp độc cấp tính theo hô hấp, hướng dẫn OECD 403 [OECD, Test No.403]:

    Chuẩn bị động vật và điều kiện thử nghiệm

    Chuột nhắt trắng BALB/c trưởng thành 10 đến 12 tuần tuổi.

    Chuẩn bị mẫu thử nghiệm

    Các mẫu (dạng bột và dạng lỏng) đều được cân và pha loãng trong nước cất khử trùng ở nồng độ gốc là 200 mg/mL.

Thiết kế thử nghiệm

    Chuột nhắt trắng dòng BALB/c khoẻ mạnh, khối lượng khoảng 22-24 gram.

- Lô  Đối chứng: phơi nhiễm 4h với nước

- Lô 1:phơi nhiễm 4h vớimẫu Enzyme Blend xử lý nước – M1

- Lô 2: phơi nhiễm 4h với mẫu Prozym –M2

- Lô 3: phơi nhiễm 4h vớimẫuMen bể phốt tictac – M3

- Lô 4: phơi nhiễm 4h với mẫu Micro phôt TRACATU– M4

- Lô 5:phơi nhiễm 4h với mẫu Remediator (Việt Nam)– M5

- Lô 6: phơi nhiễm 4h vớimẫu Remediator(Enretech, Australia)– M6

Điều kiện phơi nhiễm

+ Chuột được phơi nhiễm mẫu nghiên cứu trong buồng phơi nhiễm với lượng mẫu được phun vào liên tục trong khoảng thời gian 4h ở mức liều nghiên cứu.

+ Nhóm đối chứng được phơi nhiễm bằng nước cất khử trùng

+ Liều sử dụng của mẫu nghiên cứu: 20mg/L

Công thức tính giá trị LD50

    Xác định LD50 theo phương pháp của Karber Behrens như sau:LD50 = LD100 - Σa×b/N;

    Trong đó:

LD50:

LD100:

N:

a:

b

Liều chết 50% động vật thí nghiệm

Liều thấp nhất gây chết 100% động vật thí nghiệm

Số động vật trong một nhóm

Sự khác biệt về liều giữa hai liều liên tiếp

Tỷ lệ tử vong trung bình của hai nhóm liên tiếp

Lịch theo dõi: Theo dõi số lượng chuột bị chết trong thời gian 7 ngày sau khi phơi nhiễm mẫu thử. Tiếp tục theo dõi cân nặng, biểu hiện sinh lý của chuột ở các thời điểm ngày 1, ngày 3 và ngày 7.

Phân tích số liệu và tiêu chí đánh giá

    Kết quả thu nhận gồm chỉ số  LD50 thu được sẽ được so sánh với tiêu chuẩn độc tính cấp ATE (Acute Toxic Estimate) của GHS để phân loại độc tính (Vereinte Nationen, 2021). Cụ thể theo phân loại của GSH (Bảng 1) thì độc tính hô hấp theo dạng hơi thì ATE <0.5 mg/L là độc độ 1 (mức cực độc); 0.5 mg/L20.0 mg/L là độc độ 5 (mức an toàn).

Bảng 1: Đánh giá LC50 (Acute toxicity estimate – ATE) theo tiêu chuẩn GHS

Đường tiếp xúc

Độc độ 1

Độc độ  2

Độc độ 3

Độc độ  4

Độc độ 5

Ăn/Uống (mg/kg P)

ATE≤5

5˂ATE≤ 50

50˂ATE≤300

300˂ATE≤2000

2000˂ATE≤5000

 

Da (mg/kg P); Chú thích (a) và (b)

ATE ≤ 50

50˂ATE≤200

200˂ATE≤1000

1000˂ATE≤2000

Không khí (ppmV);

ATE≤100

100˂ATE≤500

500˂ATE≤2500

2500˂ATE≤20000

 

Hơi (mg/L)

 

ATE≤0.5

0.5˂ ATE≤ 2.0

2.0˂ATE≤10.0

10.0˂ATE≤20.0

Bụi và sương mù (mg/L);

ATE≤0.05

0.05˂ATE≤0.5

0.5˂ATE≤1.0

1.0˂ATE≤ 5.0

- Phương pháp thử nghiệm độc tính cấp gây kích ứng qua da:

    Thử nghiệm độc tính cấp gây kích ứng da được thực hiện trên thỏ  theo hướng dẫn số 404về thử độc cấp tính của OECD [OECD, Test No.404] và theo bộ Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7391-10-2007:

Chuẩn bị mẫu thử nghiệm

    Trong thí nghiệm này, các mẫu dạng bột đều được cân và pha loãng trong nước cất khử trùng ở nồng độ gốc là 10 mg/100 µL.

Tiến hành thí nghiệm

+ Trước ngày thí nghiệm, làm sạch lông thỏ ở vùng lưng đều về hai bên cột sống một khoảng đủ rộng (10 cm  x 15 cm ). Một diện tích 2,5x2,5 cm được sử dụng để đặt mẫu thử.

+ Mẫu được thử trên 3 thỏ, liều chất thử trên mỗi thỏ là 500mg. Đặt mẫu thử đã chuẩn bị ở trên lên gạc không gây kích ứng 2,5 cm x 2,5 cm có độ dày thích hợp rồi đắp lên da.

Quan sát và ghi điểm:

+ Quan sát và ghi điểm phản ứng trên chỗ da đặt chất thử so với da kề bên không đặt chất thử ở các thời điểm 1 giờ, 24 giờ, 48 giờ và 72 giờ sau khi làm sạch mẫu thử.

+ Đánh giá phản ứng trên da ở các mức độ gây ban đỏ, phù nề theo quy định ở Bảng 4.

Bảng 2. Hệ thống điểm số cho kích ứng da (theo TCVN 7391-10-2007)

Phản Ứng

Điểm số kích thích cơ bản

Ban đỏ và hình thành vảy

  • Không ban đỏ
  • Ban đỏ rất nhẹ (vừa đủ nhận thấy)
  • Ban đỏ nhận thấy rõ
  • Ban đỏ vừa phải
  • Ban đỏ nghiêm trọng (như củ cải đỏ) đến tạo thành vẩy cản trở sự phân loại ban đỏ.

 

0

1

2

3

4

Hình thành phù nề:

  • Không phù nề
  • Phù nề rất nhẹ (vừa đủ cảm nhận)
  • Phù nề rõ (bờ của vùng nổi lên rõ)
  • Phù nề vừa phải (nhô lên xấp xỉ 1 mm)
  • Phù nề nghiêm trọng (nhô lên hơn 1 mm và phát triển ra xa vùng tiếp cận)

 

0

1

2

3

4

 

Tổng số điểm kích ứng tối đa có thể

8

Bảng 3. Phân loại các phản ứng trên da động vật (theo TCVN 7391-10-2007)

Loại phản ứng

Điểm trung bình

Kích ứng không đáng kể

0 đến 0,4

Kích ứng nhẹ

Lớn hơn 0,4 đến 2

Kích ứng vừa phải

Lớn hơn 2 đến 5

Kích ứng mạnh

Lớn hơn 5 đến 8

3. Kết quả và thảo luận

3.1. Kết quả đánh giá về độc cấp qua đường hô hấp

3.1.1. Kết quả chuột chết khi phơi nhiễm

Bảng 4. Số lượng chuột chết, biểu hiện bên ngoài trong và sau phơi nhiễm

Lô TNo

Phơi nhiễm mẫu

Số chuột chết trong 72 giờ (con)

Biểu hiện bên ngoài trong khoảng thời gian từ 0-72 giờ

 

Đối chứng

0

Sau khi phơi nhiễm, chuột di chuyển và ăn uống bình thường, phản xạ ánh sáng và âm thanh tốt

M1

20mg/L trong 4 h

0

Sau khi phơi nhiễm, chuột di chuyển và ăn uống bình thường, phản xạ ánh sáng và âm thanh tốt

M2

20mg/L trong 4 h

0

Sau khi phơi nhiễm, chuột di chuyển và ăn uống bình thường, phản xạ ánh sáng và âm thanh tốt

M3

20mg/L trong 4 h

0

Sau khi phơi nhiễm, chuột di chuyển và ăn uống bình thường, phản xạ ánh sáng và âm thanh tốt

M4

20mg/L trong 4 h

0

Sau khi phơi nhiễm, chuột di chuyển và ăn uống bình thường, phản xạ ánh sáng và âm thanh tốt

M5

20mg/L trong 4 h

0

Sau khi phơi nhiễm, chuột di chuyển và ăn uống bình thường, phản xạ ánh sáng và âm thanh tốt

M6

20mg/L trong 4 h

0

Sau khi phơi nhiễm, chuột di chuyển và ăn uống bình thường, phản xạ ánh sáng và âm thanh tốt

    Kết quả trên cho thấy:

- Cả 6 mẫu M1-M6 đều không gây chết chuột trong và sau phơi nhiễm 7 ngày ở mức liều sử dụng cao nhất là 20 mg/L.

- Không xác định được giá trị LD50 và các mẫu M1-M6.

3.1.2. Kết quả đánh giá khối lượng cơ thể chuột ở các lô thí nghiệm

    Kết quả theo dõi khối lượng cơ thể chuột ở nhóm chứng và nhóm phơi nhiễm mẫu được thể hiện trong bảng 3. Kết quả theo dõi khối lượng trung bình của chuột trong quá trình thử thử nghiệm 7 ngày cho thấy:

+ Trước khi phơi nhiễm: Khối lượng trung bình của chuột ở các nhóm thử trước khi đưa vào thử nghiệm không có sự khác biệt so với nhóm chứng (P>0,05).

+ Sau khi phơi nhiễm 1 ngày, 3 ngày và 7 ngày: Chuột thí nghiệm ở nhóm chứng và nhóm thử không có sự khác biệt (P>0,05). Kết quả thu được chứng tỏ mẫu nghiên cứu không ảnh hưởng đến quá trình phát triển bình thường của chuột thí nghiệm.

Bảng 5. Kết quả theo dõi khối lượng của chuột ở các lô

TNo

Khối lượng trung bình của chuột thí nghiệm (g/con)

Trước khi uống

ngày 1

ngày 3

ngày 7

P

 

ĐC

21,47 ± 0,31

21,87 ± 0,32

22,53 ± 0,25

23,56 ± 0,42

>0,05

 

M1

21,43 ± 0,32

21,66 ± 0,41

22,41 ± 0,33

23,38 ± 0,37

>0,05

 

M2

21,32 ± 1,32

21,48± 1,74

22,75± 1,51

23,32± 0,68

>0,05

 

M3

21,39 ± 1,57

22,08± 1,63

22,50± 1,73

23,75± 1,17

>0,05

 

M4

22,01 ± 0,89

22,42±1,23

22,75± 1,81

23,83± 1,51

>0,05

 

M5

21,89 ± 0,79

22,20± 0,94

22,70± 0,49

23,45± 1,53

>0,05

 

M6

21,63 ± 0,94

22,42± 1,32

22,58± 1,50

23,92± 1,74

>0,05

 

Ghi chú: * P<0,05 là có sự sai khác thống kê so với lô đối chứng

Tiêu thụ thức ăn và nước uống của chuột

+ Nhóm đối chứng: chuột hoạt động và ăn uống bình thường.

+ Nhóm phơi nhiễm : chuột tiêu thụ nước uống, thức ăn bình thường.

Quan sát dấu hiệu độc tiêu hóa (đi ngoài) và độc thần kinh (co giật)

- Sau khi phơi nhiễm 7 ngày, chuôt ở lô đối chứng và phơi nhiễm đều không quan sát thấy có dấu hiệu độc tiêu hóa hay độc thần kinh. Chuột ở tất cả các lô thử nghiệm và lô đối chứng đều tiêu thụ thức ăn, nước uống bình thường; phản xạ ánh sáng và âm thanh tốt, lông mượt.

    Như vậy, việc áp dụng OECD Test No.403 mô hình liều cố định (20 mg/L) cho thử nghiệm đánh giá độc tính cấp theo đường hô hấp (thở) của các mẫu M1-M6 đã ghi nhận tính chính xác, tiết kiệm thời gian, chi phí và hiệu quả của qui định này. Kết quả cho thấy các mẫu thử nghiệm M1-M6 không gây độc tính cấp theo đường hô hấp với liều thử cao nhất là 20 mg/L trên động vật thử nghiệm là chuột nhắt trắng. Do đó, không xác định được giá trị LD50 và các mẫu M1-M6 được xem là an toàn.

3.2. Kết quả thử nghiệm độc tính cấp qua da

Hình 1. Hình ảnh da thỏ dưới tác động của các mẫu M1-M6

    Sự thay đổi trên da thỏ sau khi được bôi các chế phẩm ở các thời điểm khác nhau qua điểm kích ứng được tổng hợp ở bảng 6 và bảng 7.

Bảng 6. Điểm đánh giá kích ứng da thỏ dưới tác động của mẫu M1-M6

Thỏ TNo số

Lô TNo

Điểm đánh giá

24h

48h

72h

Ngày 7

Ngày 14

1

ĐC

0

0

0

0

0

2

0

0

0

0

0

3

0

0

0

0

0

4

M1

0

0

0

0

0

5

0

0

0

0

0

6

0

0

0

0

0

7

M2

0

0

0

0

0

8

0

0

0

0

0

9

0

0

0

0

0

10

M3

0

0

0

0

0

11

0

0

0

0

0

12

0

0

0

0

0

13

M4

0

0

0

0

0

14

0

0

0

0

0

15

0

0

0

0

0

16

M5

0

0

0

0

0

17

0

0

0

0

0

18

0

0

0

0

0

19

M6

0

0

0

0

0

20

0

0

0

0

0

21

0

0

0

0

0

Bảng 7. Điểm đánh giá kích ứng da thỏ dưới tác động của mẫu M1-M6

Lô TNo

Điểm đánh giá

Tổng điểm

Điểm trung bình

Đối chứng

0

0

M1

0

0

M2

0

0

M3

0

0

M4

0

0

M5

0

0

M6

0

0

    Kết quả trên cho thấy:

+ Trong thí nghiệm này, khả năng gây kích ứng da của các chế phẩm được thực hiện trên 3 thỏ/mẫu theo đúng qui định của OECD Test No.404 và TCVN 7391-10-2007.

+ Sau khi bôi chế phẩm trên da thỏ, các mẫu M2, M3 và M5 có từ 1 đến 2 thỏ xuất hiện hiện tượng kích ứng nhẹ tại vị trí bôi ngay sau khoảng thời gian từ 1-4 giờ bôi thuốc. Tuy nhiên, sau 24 giờ trên da những thỏ này không còn hiện tượng ban đỏ, không bị phù nề ở mọi thời điểm quan sát. Tất cả các thỏ còn lại đều cho thấy da bình thường, không ban đỏ và không bị phù nề ở mọi thời điểm quan sát.

+ Điểm trung bình đánh giá mức độ kích ứng da của các mẫu thử M1-M6 trên da thỏ đều bằng 0 (nhỏ hơn 0,4).

    Kết quả cho thấy các mẫu thử nghiệm M1-M6 không gây độc tính kích ứng qua trên động vật thử nghiệm là thỏ thí nghiệm. Do đó, các mẫu M1-M6 được xem là an toàn.

4. Kết luận

- Thử nghiệm phù hợp hơn với điều kiện cơ sở vật chất của các phòng thí nghiệm tại Việt Nam để xác định độc tính theo cấp độ 1 (Độc cấp tính) gồm: (i) thử nghiệm xác định độc tính cấp theo đường hô hấp theo hướng dẫn số 403 của OECD [OECD, Test No. 403]; (ii) thử nghiệm xác định độc tính cấp gây kích ứng da theo hướng dẫn số 404 của OECD [OECD, Test No.404] và theo bộ Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7391-10-2007 (Phần 10: Phép thử kích thích và quá mẫn muộn), kết quả thí nghiệm cho thấy các mẫu thử không có biểu hiện độc cấp tính;

- Tiêu chí đánh giá độ độc tính cấp hoàn toàn có thể dựa trên chỉ số ATE (Acute toxicity estimate - ATE) theo tiêu chuẩn GHS (GLOBALLY HARMONIZED SYSTEM OF CLASSIFICATION AND LABELLING OF CHEMICALS (GHS) và theo TCVN 7391-10-2007;

Tài liệu tham khảo

1. Ambuja SB, Elaina K, Thomas JF, John CL, Donna LM, Thomas H, Geoffrey WP. Correlating in vitro data to in vivo findings for risk assessment. Altex. 2013;31:1/14. Symposium report.

2. Blais A, Morvan-Baleynaud J, Friedlander G, Le Grimellec C. Primary culture of rabbit proximal tubules as a cellular model to study nephrotoxicity of xenobiotics. Kidney Int. 1993;44:13–18. 

3. Botham PA. Acute systemic toxicity—prospects for tiered testing strategies. Toxicol in Vitro. 2004;18:227–230. 

4. Broadhead CL, Combes RD. The current status for food additives toxicity testing and the potential for application of the Three Rs. ATLA. 2001;29:471–485. 

5. Chapman KL, Holzgrefe H, Black LE, Brown M, Chellman G, Copeman C, Couch J, Creton S, Gehen S, Hoberman A, Kinter LB, Madden S, Mattis C, Stemple HA, Wilson S. Pharmaceutical toxicology: Designing studies to reduce animal use, while maximizing human translation. Regul. Toxicol. Pharmacol. 2013;66:88–103. 

6. Clemedson C, Barile FA, Chesne C, Cottin M, Curren R, Eckwall B, Ferro M, Gomez-Lechon MJ, Imai K, Janus J, Kemp RB, Kerszman G, Kjellstrand P, Lavrijsen K, Logemann P, McFarlane-Abdulla E, Roguet R, Segner H, Thuvander A, Walum E, Ekwall B. MEIC evaluation of acute systemic toxicity. Part VII. Prediction of human toxicity by results from testing of the first 30 reference chemicals with 27 further in vitro assays. ATLA. 2000;28:159–200

7. Coecke S, Ahr H, Blaauboer BJ, Bremer S, Casati S, Castell J, Combes R, Corvi R, Crespi CL, Cunningham ML. Metabolism: A bottleneck in in vitro toxicological test development. ATLA. 2006;34:49–84. 

8. Deora PS, Mishra CK, Mavani P, Asha R, Shrivastava B, Rajesh KN. Effective alternative methods of LD50 help to save number of experimental animals. J Chem Pharm Res. 2010;2(6):450–453. 

9. Ekwall B. Overview of the Final MEIC Results: II. The In Vitro–In Vivo Evaluation, Including the Selection of a Practical Battery of Cell Tests for Prediction of Acute Lethal Blood Concentrations in Humans. Toxicol in Vitro. 1999;13:665–673.  Enegide C, David A, Fidelis SA. A New Method for Determining Acute Toxicity in Animal Models. Toxicol Int. 2013;20(3):224–226

10. Erkekoglu P, Giray BK, Basaran N. 3R Principle and Alternative Toxicity Testing Methods. FABAD J Pharm Sci. 2011;36:101–117. 

Phạm Thị Kiều Oanh1, Huỳnh Thị Thu Huệ2, Nguyễn Thị Thiên Phương1La Trần Bắc1, Trần Quốc Trọng1*

(1) Vụ Khoa học, Công nghệ và Hợp tác quốc tế, Tổng cục Môi trường, Bộ Tài nguyên và Môi trường

(2) Viện nghiên cứu hệ gen, Viện hàn lâm khoa học Việt Nam

(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường, số 9/2022)

Ý kiến của bạn