În ultimii ani, nanomaterialele (particule în formă de particule, de aproximativ 1000 de ori mai mici decât o celulă vie) au trecut în cele din urmă din domeniul fanteziei și din viitorul îndepărtat până la cel mai apropiat mâine. Dar cu cât mai multe nanomateriale sunt deja produse și utilizate, cu atât mai acută este problema siguranței lor. Suntem siguri că nanoparticulele nu ne vor afecta sănătatea?
Răspunsul la această întrebare încearcă să găsească nanotoxicologie - o disciplină științifică care a apărut mult mai târziu decât a început cercetarea nanomaterialelor. Acum, dezvoltarea sa este aproape mai rapidă decât cercetarea nanotehnologică în general.
Există și alte baze de date privind nanotehnologia, care pot conține informații despre toxicitatea nanoparticulelor, dar nici una dintre ele nu este rusă.
Avem nevoie de nanotoxicologie?
De ce avem nevoie de nanotoxicologie în general? La urma urmei, efectele dăunătoare ale substanțelor chimice au fost studiate mult timp. Este posibil să se gestioneze metodele deja cunoscute? Avem nevoie de o nouă știință? Da, da. Pentru particulele cu dimensiuni de una și zeci de nanometri, efectul asupra organismelor vii este determinat nu numai de natura chimică, ci și de dimensiunile ei înșiși. Imaginați grafitul obișnuit. E pur carbon. Puteti macina tija de grafit a creionului, pulverizati-o in aer, dar nu va face mult rau persoanei. Particulele de grafit sunt destul de grele și vor cădea repede. Chiar dacă unii dintre ei inhalează, particulele mari vor rămâne pe mucoasa nazală, persoana strănută și, prin urmare, "suflă" particulele care îl irită.
Acum să luăm funinginea, care a fost folosită în industrie de mult timp sub denumirea de "carbon tehnic". Acesta este același carbon, dar dimensiunea particulelor este de numai 10-120 nanometri. Astfel de particule, atunci când sunt ingerate, nu mai sunt îndepărtate prin strănut, ci stau ferm pe suprafața celulelor.
Particulele mai mici de 5 micrometri nu sunt filtrate prin tractul respirator, astfel încât particulele de funingine pot pătrunde în plămâni. Ei foarte ușor pătrund în celule și provoacă moartea lor.
Cu o expunere relativ lungă sau cu un conținut ridicat de particule de funingine în aer, acest lucru poate provoca dezvoltarea bolilor pulmonare chiar și câțiva ani după expunere. În plus, particulele de funingine pot provoca cancer. Prin urmare, incendiile forestiere și de turbă care au avut loc anul trecut în multe regiuni ale Rusiei au fost atât de periculoase.
Chiar și substanțele care sunt complet sigure în formă de particule mari pot fi dăunătoare la scară nanometrică. Ce este chimic periculos pentru un nisip? Și nanoparticulele de cuarț, principala componentă chimică a nisipului, atunci când sunt inhalate, provoacă cu ușurință o leziune specifică a plămânilor - silicoză. În general, pătrunderea nanoparticulelor în tractul respirator (prin inhalare) duce deseori la un efect mai toxic asupra lor decât un alt mod de a intra în organism. De exemplu, nanoparticulele de dioxid de titan sunt mult mai sigure atunci când sunt ingerate prin piele sau cu alimente decât atunci când sunt inhalate cu aer. Cu toate acestea, nu numai plămânii pot fi sensibili la nanoparticule.
Un grup de cercetători germani consideră că efectul nanoparticulelor asupra sistemului cardiovascular poate fi asociat cu aportul de nanoparticule direct în sistemul nervos autonom prin terminațiile nervoase din căile respiratorii.
Un alt mod important de a obține nanomateriale în organism este prin piele. Nanoparticulele, spre deosebire de materialele convenționale, pot pătrunde chiar și prin pielea intactă - când o îndoiți, de exemplu, când ne mișcăm încheieturile sau îndoim picioarele în genunchi. În plus, în acțiunea de nanoparticule pe corpul poate juca o valoare nu numai dimensiunea lor, dar, de asemenea, forma.
Menționate mai sus - rezultatele lucrărilor străine. Piața rusă a nanotehnologiei este acum în stadiul inițial de dezvoltare. În ciuda acestui fapt, cercetarea în domeniul nanotoxicologiei se desfășoară nu numai în străinătate, ci și într-o serie de centre de cercetare rusești.
De exemplu, în Universitatea de Stat din Tambov, sunt studiate efectele pe termen lung ale nanotuburilor de carbon și nanoparticulelor hidroxiapatite asupra stării corpului șoarecilor și a capacității lor de a reproduce. S-a dovedit că nanoparticulele au efecte diferite asupra bărbaților și femeilor. Femelele au dat naștere unui descendent viabil și sănătos. Dar bărbații, dimpotrivă, după o lună de băut apă cu nanotuburi, nu au putut fertiliza femelele. Nanotoxicologia este, de asemenea, studiată și în alte regiuni ale Rusiei. Deci, toxicitatea nanoparticulelor de aur este studiată la Volgograd la Institutul de Cercetări de Igienă, Toxicologie și Patologie Ocupațională. La Universitatea Politehnică din Tomsk a fost creat un Centru de biotestare a siguranței nanomaterialelor și nanotehnologiilor "Biotest-Nano". GosNIIGenetika dezvoltă biosenzori speciali pentru a determina mecanismele efectelor toxice ale nanoparticulelor. Rosnano a decis să înființeze un centru de cercetare preclinic în Dubna, special pentru testarea materialelor care conțin nanoparticule pentru siguranță.
În plus, trebuie să ne amintim că orice substanță, care a intrat în organism, în majoritatea cazurilor nu va rămâne neschimbată. Se supune diferitelor tipuri de distrugere (biodegradare) și schimbări (biotransformare). Produsele rezultate pot fi mai puțin sau mai periculoase decât substanța inițială. Ce schimbări apar cu substanța nanomaterialelor din organism? La ce se transformă? Cât de periculoase sunt aceste schimbări? Nu cu mult timp în urmă, sa crezut ca nanoparticule de carbon pur și oxizi stabili (quartz SiO2 și TiO2 dioxid de titan), în organism nu sunt modificate. Dar asta e cam în același timp în studii în străinătate (Statele Unite ale Americii, Suedia și Irlanda) și în Rusia (Institutul de Fizico-Chimice Medicină din Moscova și Institutul de Medicină Experimentală din St. Petersburg), a relevat faptul că nanotuburi de carbon distrus mai degrabă cu ușurință sub influența mieloperoxidazei - celule de enzime convenționale Sângele care ne protejează de bacteriile cauzatoare de boli. Efectul acestor nanotuburi biodegradabile poate fi dublu. Pe de o parte, biodegradarea nanoparticulelor de carbon extinde numărul de mecanisme posibile pentru toxicitatea lor. Pe de altă parte, dacă nanotuburile nedistruite, atunci când sunt inhalate, stimulează inflamația, atunci nanotuburile biodegradabile nu o fac.
Desigur, atunci când vorbim despre siguranța nanomaterialelor, trebuie să țineți cont de posibilitatea impactului lor nu numai asupra oamenilor. Intrând în mediul înconjurător, nanomaterialele pot interacționa cu aproape orice specie de animale și plante. Poate acest lucru să dăuneze naturii? La urma urmei, nanoparticulele datorate dimensiunii lor pot pătrunde foarte ușor în orice organism prin membrana celulară. Cercetătorii de la Universitatea de Stat din Moscova și Universitatea Tambov, de exemplu, au descoperit că nanoparticulele pot fi aspirați în sistemul de rădăcini al plantelor și transportați oriunde, până la cele mai extreme frunze și lăstari. Este periculos sau nu? La urma urmei, în natură, chiar moartea unei specii de organisme poate provoca o reacție în lanț pentru a distruge întregul ecosistem. Studiul efectului nanoparticulelor asupra sistemelor naturale abia începe să se dezvolte. În Rusia, în centrul amintit deja "Biotest-Nano" sunt dezvoltate abordări metodice de evaluare a siguranței mediului nanomaterialelor. Dar majoritatea întrebărilor din acest domeniu rămân fără răspuns definitiv.
Trebuie remarcat că toate acestea nu trebuie să ne sperie departe de utilizarea nanomaterialelor.
Da, știm prea puțin despre siguranța nanoparticulelor. Dar experții consideră că absența datelor toxicologice nu ar trebui să ducă la stoparea cercetării în domeniul nanotehnologiei. Nu există nimic absolut sigur în lume. Cu toate acestea, nanomaterialele pot deschide astfel de perspective pe care nici o tehnologie convențională nu le poate oferi. Utilizarea oricărui produs, substanță și material ar trebui să se bazeze pe o evaluare a relației dintre beneficiul intenționat și prejudiciul probabil în rezolvarea fiecărei sarcini specifice și în condiții specifice. Dar, pentru a rezolva această problemă în ceea ce privește nanomaterialele, este necesar să se dezvolte activitatea cât mai activă cu privire la nanotoxicologie. Acest lucru ne va ajuta să nu ghicim, ci să știm exact ce sunt nanomaterialele și când sunt în siguranță. Și pentru cei care nu sunt în siguranță, putem stabili condițiile și normele de aplicare, astfel încât să nu ne rănim pe noi înșine și pe natura din jurul nostru. După cum știți, o persoană este întotdeauna frică de ceea ce nu înțelege. Și ce înțelege el - se folosește pe sine pentru totdeauna.
Evaluați articolul: