Разработка и использование наноматериалов является одним из интригующих направлений развития науки и техники в ХХI веке. К настоящему времени в мире уже зарегистрировано и выпускается более 4000 наименований наноматериалов (т.е. структур в диапазоне размеров до 100 нанометров). При этом дальнейший прогресс в их производстве и применении неизбежно приведет к массовому поступлению наноматериалов в природные экосистемы и среду обитания человека. Подобная ситуация предъявляет ранее не существовавший, но становящийся все более актуальным заказ на исследование возможных последствий действия наноматериалов на условия жизни и среду обитания человека.
Первые научные работы, описывающие выраженное токсическое действие «биологически» инертных веществ в наноформе определили появление новой научной дисциплины нанотоксикология. Количество научных работ по данному направлению, индексированных в информационных ресурсах, за последние 5 лет увеличилось более чем в 10 раз.
Актуальность для общества вопросов воздействия наноматериалов на среду обитания человека, подтверждается образованием в 2008 году Международного нанотоксикологического альянса (International Alliance for NanoENS Harmonization, IANH), а также появлением в 2010-2013 года новых регламентирующих и методических документов Роспотребнадзора по проблеме.
Предполагаемый проект направлен на исследование путей миграции и ассимиляции техногенных наноматериалов в агроэкосистемах, оценку их влияния на высшие растения и животных, разработку методов повышения продуктивности агробиоценозов с использованием наноматериалов, выработку предложений по снижению техногенной нагрузки наноматериалов на среду с целью улучшения условий жизни и среды обитания человека.
Проектом предполагается создание совместной лаборатории «Агроэкология техногенных наноматериалов» на базе Оренбургского государственного университета и ВНИИ мясного скотоводства.
План исследований включает комплексные работы по оценке не менее 30 наименований техногенных наноматериалов (структур в диапазоне размеров до 100 нм), имеющих наиболее широкое использование в промышленности и сельском хозяйстве, в т.ч. углеродные наноматериалы; металлы для порошковой металлургии, ракетного топлива и др. способные оказать влияние на среду обитания человека
Исследования на модели агробиоценозов будут включать экспериментальные работы по биологической и др. оценке среды обитания (почва, грунт, вода искусственных и естественных аквасистем); микрофлоры, беспозвоночных животных; растительных объектов, сельскохозяйственных и лабораторных животных в условиях поступления
техногенных наноматериалов в экосистемы, на искусственно созданных и естественных моделях. Будут исследованы особенности формирования сукцессий микро- и мезофауны при нагрузке техногенными наноматериалами.
Предполагаются исследования по оценке техногенных наноматериалов на диструкцию растительных остатков при вермикомпостировании с использованием модели калифорнийского красного дождевого червя (Eisenia foetiola).
Исследования на растительных объектах будут включать экспериментальные работы по оценке роста и развития, приспособления растений-сельскохозяйственных культур (Triticuma estivum L., Allium сера L. и др.) к условиям среды обитания, включающим наноматериалы техногенного происхождения.
Исследования по оценке непосредственного и опосредованного через трофические цепи влияния техногенных наноматериалов на животных (лабораторных – крысы, мыши, сельскохозяйственных – карп, куры) будут включать эксперименты по оценке продуктивности, физиолого-биохимических характеристик, изучения морфофункциональных особенностей тканей и систем организма, этологии, воспроизводство животных и др.
Продукция растениеводства и животноводства будет оценена в соответствии с существующими санитарными нормами.
Будет проведена аттестация техногенных наноматериалов методами электронной, атомно-силовой микроскопии, рентгеноструктурного анализа, атомно-эмиссионной и масс-спектроскопии, другими физико-химическими методами.
Будет проведена оценка биологической активности опытных наноматериалов при реализации теста ингибирования бактериальной биолюминесценции генно-инженерных люминесцирующих штаммов Escherichia coli k12 TG1, конститутивно экспрессирующих lux CDABE- Photobacterium leiongnathi 54D10, а также на модели инфузорий.
По итогам исследований будет подготовлены не менее 27 публикаций в т.ч. 15 в изданиях, индексируемых Web of Science или Scopus, 7 патентов на изобретения.