Безпека наноматеріалів

- відсутні або недоступні нові бази даних і математичні моделі, що опираються на досягнення біоінформатики і на експериментальні дані по токсичності окремих наноматеріалів.

Незважаючи на те, що наноматеріали використаються досить тривалий час, жоден вид не був вивчений у повному об'ємі безпеки. Фактично, безпеки наноматеріалів не дозволяють точно оцінити їхні потенційні ризики.

Одним з основних питань є наявність високочутливих методів виявлення, ідентифікації і кількісного визначення наноматеріалів у об'єктах навколишнього середовища, харчових продуктах і біологічних середовищах. При цьому повинні використовуватися методи оцінки, які характеризуються специфічністю, що дозволяє, і це дуже важливо, відрізнити наноматеріали від їхніх хімічних аналогів у вигляді суцільних фаз або макроскопічних дисперсій. Перелік використовуваних методів представлений у Додатку 3.

Визначальним моментом в оцінці ризику є встановлення можливої токсичності наноматеріалів. Наявна сьогодні незначна кількість досліджень у цьому напрямку вказує на те, що наноматеріали можуть бути токсичними, тоді як їхній еквівалент у звичайній формі в цій же концентрації безпечний. Показано, що навіть однократна інгаляція вуглецевих нанотрубок і наночастинок деяких інших типів викликає в експериментальних тварин запальний процес у легеневій тканині з наступним некрозом кліток і розвитком фіброзу, що, можливо, здатне привести до канцерогенезу. Наноматеріали характеризуються нейротоксичністю, у тому числі, здебільшого, за рахунок проходження через гематоенцефалічний бар'єр, викликаючи окисний стрес в клітинах мозку; кардіотоксичність і гепатотоксичність наноматеріалів також визначається розвитком окисного стресу і запальної реакції, що призводить до апоптозу і некрозу клітин; є окремі відомості, що наночастинки можуть несприятливо впливати на систему згортання крові.

Таким чином, фактично в цей час токсичність різних наноматеріалів вивчена вкрай недостатньо, у тому числі немає даних по метаболізму і механізму їхньої дії, не визначені критичні органи і системи. Узагальнюючи наявні літературні дані, варто звернути увагу на два факти. По-перше, у більшості проведених досліджень вказується на те, що визначальним в токсичності наноматеріалів є розвиток окисного стресу і ушкодження ДНК, що може привести до запальної реакції, апоптозу і некрозу клітини. При цьому, можливо, що на перший план виходить не кількість потраплених наноматеріалів, а площа їхньої поверхні, що і буде визначати їхню реакційну здатність. Крім того, не можна виключати і наявності інших механізмів, пов'язаних, зокрема, з ушкоджуючою дією наноматеріалів на клітинні мембрани і органели, посиленням транспорту потенційно токсичних компонентів через бар'єри організму, а також можливої генотоксичністю і алергізуючою дією.

По-друге, принципово важливою характеристикою, яку варто враховувати при оцінці можливої токсичної дії наноматеріалів, є їхня нерозчинність у воді та біологічних середовищах. Дійсно, як тільки наночастинки розчиняються, усі ефекти, пов'язані з наявністю в них високорозвиненої поверхні та з різними процесами, що протікають гетерофазно, втрачаються, і по своїй токсичній дії водорозчинний наноматеріал нічим не буде відрізнятися від його аналога в макродисперсній формі. Тому вже на першому етапі оцінки безпеки наноматеріалів однієї з найважливіших характеристик є нерозчинність у водних середовищах.

Ще однією важливою характеристикою наночастинок є показник їхньої форми - "аспектне відношення", тобто відношення довжини часток до їх мінімального лінійного розміру. По аналогії з такими об'єктами в макродисперсній формі, як волокна азбесту, можна припустити, що лінійно протяжні наноструктури, такі як вуглецеві нанотрубки, можуть мати більшу потенційну токсичність, ніж аналогічні по сполуці частки, що характеризуються менш вираженою ексцентричністю форми.

Цікаві статті з розділу

Використання безвідхідних технологій в промисловості
Необхідність охорони навколишнього середовища приводить до істотних змін у загальних підходах до забезпечення екологічної ефективності виробництв. Під екологічною ефективністю розуміють мін ...

Еколого-економічні проблеми водокористування та шляхи їх вирішення
Водні запаси на Землі величезні, вони утворять гідросферу - одну з потужних сфер нашої планети. Гідросфера - найважливіший елемент біосфери. Вона поєднує всі води земної кулі, включаючи оке ...

Проблема знешкодження або часткової утилізації твердих побутових відходів
Відходи — залишки сировини, матеріалів, напівфабрикатів, що утворилися при виробництві продукції або виконанні робіт і вихідні споживчі властивості, що втратили повністю або частково; попутн ...