硝子体シリカは、結晶性シリカパラダイムの毒性と矛盾していますか？

「硝子体シリカ」は特定の形のアモルファスシリカであり、シリカ毒性に関する実験的研究では非常に無視されています。しばしば採用される誤った用語「Quartz Glass」にもかかわらず、この素材は完全に不定形です。粉砕により粉末状の形で縮小すると、粒子は職場の石英塵に最も近いように見えますが、石英の反対側は結晶性ではありません。珪肺癌と肺がんは、「石英ガラス」にさらされた労働者の間でも見られるため、結晶性がシリカダストを有毒にする前提条件の特徴であるかどうかという疑問が生じます。ここでは、シリカ毒性の受け入れられているメカニズムに関与する表面反応性と細胞反応に関係するため、粉砕された石英、硝子体シリカ、および単分散シリカ球の挙動を比較します。トレース汚染物質による効果を避けるために、極端な純度のサンプルを選択するように注意が払われました。シリカ球の反対側にある石英と硝子体シリカは、フェントンのようなメカニズムを介して、鋭い縁、安定した表面ラジカル、およびHO（*）ラジカルの持続的な放出を持つ不規則な粒子を示します。カバレッジの関数としての水の吸着熱の進化は、石英と硝子体のシリカを伴う強力な親水性部位の同様のパターンを示しており、他のシリカ標本にはほとんどありません。マクロファージ細胞株（MH-S）、硝子体シリカ、および純粋な石英でテストされた場合、単分散シリカ球体ではなく、細胞毒性、亜硝酸塩の活性化と亜硝酸塩の活性化、および腫瘍壊死因子アルファ産生に顕著な効力を示し、酸化ストレスの一般的な行動を示唆しています。上記のすべての特徴は、結晶性がシリカ粒子を有毒にするために必要な前提条件ではない可能性があることを示しているようです。

"Vitreous silica" is a particular form of amorphous silica, much neglected in experimental studies on silica toxicity. In spite of the incorrect term "quartz glass", often employed, this material is fully amorphous. When reduced in powdered form by grinding, the particulate appears most close to workplace quartz dust but, opposite to quartz, is not crystalline. As silicosis and lung cancer are also found among workers exposed to "quartz glass", the question arises of whether crystallinity is the prerequisite feature that makes a silica dust toxic. We compare here the behavior of comminuted quartz, vitreous silica, and monodispersed silica spheres, as it concerns surface reactivity and cellular responses involved in the accepted mechanisms of silica toxicity. Care was taken to choose samples of extreme purity, to avoid any effect due to trace contaminants. Quartz and vitreous silica, opposite to silica spheres, show irregular particles with sharp edges, stable surface radicals, and sustained release of HO(*) radicals via a Fenton-like mechanism. The evolution of the heat of adsorption of water as a function of coverage shows with quartz and vitreous silica a similar pattern of strong hydrophilic sites, nearly absent on the other silica specimen. When tested on a macrophage cell line (MH-S), vitreous silica and pure quartz, but not the monodispersed silica spheres, showed a remarkable potency in cytotoxicity, nitric oxide synthase activation and release of nitrite, and tumor necrosis factor-alpha production, suggesting a common behavior in inducing an oxidative stress. All of the above features appear to indicate that crystallinity might not be a necessary prerequisite to make a silica particle toxic.