伝統的なセラミック産業からのクォーツ種のオルガノシランベースのコーティング：in vitroおよびin vivoテストを使用したハザード減少の証拠

呼吸可能な結晶シリカ（RCS）への暴露、例えば産業環境でのクォーツは、珪肺症を誘発し、慢性期に腫瘍を引き起こす可能性があります。その結果、クォーツとクリストバライトの形のRCは、1997年に国際癌研究機関によってヒト肺発がんカテゴリー1に分類され、化学物質、熱、機械的歴史だけでなく、ソース、および機械的歴史に応じて危険な可能性の違いを認めています。石英毒性の物理化学決定因子はよく理解されており、表面シラノール基/ラジカルの密度と存在量に関連しています。したがって、石英表面で高度に反応性の高いシラノール基を効果的にブロックするポリ-2-ビニルピリジン-N-酸化物と乳酸アルミニウムは、以前は職業分野の治療アプローチとして導入されてきました。従来のセラミック業界では、石英を含む原材料は製造プロセスに不可欠であり、労働者は石英関連の肺疾患を発症するリスクがある可能性があります。したがって、本研究では、2つの有機シラン、すなわちDynasylan®PTMOおよびDynasylan®Sivo160が、製品品質を損なうことなくセラミック生産をより安全にするために、予防的で共有結合する石英誘導剤としてテストされました。人工肺胞およびリソソーム液におけるコーティングの有効性とコーティングの安定性（最大1週間）をin vitroで最初に分析し、RCSモデルとして工業的に関連する石英Q1を、陽性対照として石英DQ12、原発性ラット肺胞マクロファージ（755µg cm-2; 4時間のインキュベーション±乳酸アルミニウムアルミニウム石英関連効果を検証する）、および乳酸デヒドロゲナーゼ放出およびDNA鎖壊し誘導（アルカリ性彗星アッセイ）が生物学的エンドポイントとして。コーティングされた石英でのin vitroの結果は、最も関連性の高い読み取りとして炎症性パラメーターを持つラットの90日間の気管内浸潤研究で確認されました。本研究の結果は、特にDynasylan®Sivo160（石英の0.2％W/W）が、特定のセラミック製品の技術的プロセス品質を妨げることなく、生物学的に活性な石英種の毒性を効果的かつ安定にブロックできることを示しています。結論として、石英の共有オーガンシランコーティングは、従来の陶器産業における労働者の安全性を高めるための有望な戦略を表している可能性があります。

The exposure to respirable crystalline silica (RCS), e.g. quartz, in industrial settings can induce silicosis and may cause tumours in chronic periods. Consequently, RCS in the form of quartz and cristobalite has been classified as human lung carcinogen category 1 by the International Agency for Research on Cancer in 1997, acknowledging differences in hazardous potential depending on source as well as chemical, thermal, and mechanical history. The physico-chemical determinants of quartz toxicity are well understood and are linked to density and abundance of surface silanol groups/radicals. Hence, poly-2-vinylpyridine-N-oxide and aluminium lactate, which effectively block highly reactive silanol groups at the quartz surface, have formerly been introduced as therapeutic approaches in the occupational field. In the traditional ceramics industry, quartz-containing raw materials are indispensable for the manufacturing process, and workers are potentially at risk of developing quartz-related lung diseases. Therefore, in the present study, two organosilanes, i.e. Dynasylan® PTMO and Dynasylan® SIVO 160, were tested as preventive, covalent quartz-coating agents to render ceramics production safer without loss in product quality. Coating effectiveness and coating stability (up to 1 week) in artificial alveolar and lysosomal fluids were first analysed in vitro, using the industrially relevant quartz Q1 as RCS model, quartz DQ12 as a positive control, primary rat alveolar macrophages as cellular model system (75 µg cm-2; 4 h of incubation ± aluminium lactate to verify quartz-related effects), and lactate dehydrogenase release and DNA strand break induction (alkaline comet assay) as biological endpoints. In vitro results with coated quartz were confirmed in a 90-day intratracheal instillation study in rats with inflammatory parameters as most relevant readouts. The results of the present study indicate that in particular Dynasylan® SIVO 160 (0.2% w/w of quartz) was able to effectively and stably block toxicity of biologically active quartz species without interfering with technical process quality of certain ceramic products. In conclusion, covalent organosilane coatings of quartz might represent a promising strategy to increase workers' safety in the traditional ceramics industry.