New investigations on acute toxicities of vanadium oxides

Summary

The “in-vivo”-toxicity of the Vanadium-oxides V₂O₅ and V₂O₃ (administered orally, dermally and by inhalation) has been reinvestigated with particular emphasis on the safety and handleability of vanadium-oxides in the vanadium processing industry. Chemical-thermodynamic properties of vanadium-oxides make it likely that some earlier results on vanadium-toxicities have introduced artefacts as a consequence of the administration-techniques used. Special precautions have therefore been taken to avoid any chemical changes or artificial interactions during sample-preparation to ensure that the results significantly reflect the toxicities of the vanadium-compounds as exposure to them might occur. The LD₅₀(14d)-values indicate, that V₂O₅ should be classified as “hamful” (V₂O₅ techn. grade fused oral LD₅₀(14d): 716 mg/kg b.w. (rats m.) resp. 658 mg/kg b.w. (rats f.); inhal. LC₅₀ 16.2 mg/l (rats m.) resp. 4.0 mg/l (rats f.) for a 4-hour exposure), while V₂O₃ should be classified as “relatively non toxic” (V₂O₃ tech. grade powder oral: LD₅₀(14d): 5639 mg/kg b.w. (rats f.) resp. 8713 mg/kg b.w. (rats m.)) according to the EEC-commission directive of July 29, 1983 (83/467/EEC). Based on interaction-studies and considering new results reported in literature, a 3-level-model of the mechanism of vanadium-toxicity via oxygen-radicals is suggested.

Zusammenfassung

Die “in-vivo”-Toxizität der Vanadium-Oxide V₂O₅ und V₂O₃ bei oraler, dermaler und inhalativer Applikation wurde neu untersucht. Aufgrund einer Analyse der chemisch-thermodynamischen Eigenschaften dieser V-Oxide wird nahegelegt, daß die Resultate einiger früherer Toxizitätsuntersuchungen durch chemische Veränderungen der zu untersuchenden Stoffe bei der Probenvorbereitung verfälscht wurden. Nach den in-vivo-LD₅₀(14d)-Werten ist V₂O₅ als “mindergiftig” (V₂O₅ techn. “fused” oral LD₅₀(14d): 716 mg/kg b.w. (Ratten m.) bzw. 658 mg/kg b.w. (Ratten w.); inhalotiv LC₅₀ 16.2 mg/l (Ratten m.) bzw. 4.0 mg/l (Ratten w.) for a 4-hour exposure) bzw. V₂O₃ (techn. pulv. peroral LD₅₀(14d): 5639 mg/kg KG (Ratten w.) bzw. 8713 mg/kg KG (Ratten m.) als relativ nicht toxisch-nicht klassifiziert gemäß EEC-Commission-Directive vom 29. Juli 1983 (83/467/EEC) einzustufen. Basierend auf Studien der Interaktionswirkung bestimmter Substanzen und unter Eibeziehung der Resultate jüngst mitgeteilter Befunde zur Vanadium-Toxizität an Zellkulturen, wird ein Modell zum Vanadium-Toxizitäts-Wirkungsmechanismus vorgeschlagen, das 3 Hauptmechanismen — abhängig von der Konfrontations-Intensität (Konzentration und Expositionsdauer) — nahelegt.