nanočástice – jejich vliv na lidský organismus
Post on 13-Jan-2016
59 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Nanočástice – jejich vliv na
lidský organismus
Ing. Karla Barabaszová, Ph.D.
Mgr. Jana Kukutschová, Ph.D.
Centrum nanotechnologií na VŠB-TUO
Založeno v r. 2007 jako vysokoškolský ústav na VŠB-TU Ostrava
Centrum nanotechnologií jako první v ČR začalo spolu s fakultami HGF, FMMI, FS vyučovat nový studijní
program „Nanotechnologií“
Komplexní vývoj nanotechnologií a nano-materiálů od počítačového
modelování přes technologii přípravy až po testování vlastností
Vývoj analytických a diagnostických metod pro studium vlastností
nanomateriálů
Jako jediné pracoviště v ČR se zabýváme vlivem nanočástic na zdraví (nanopatologie)
Ve škále nanorozměrů se hmota chová jinak než ve škále makrorozměrů a má odlišné vlastnosti. Využití těchto vlastností v materiálech, prvcích nebo systémech skýtá nové aplikační výstupy.
uměle vytvořené nanostruktury májící zásadní význam pro funkci a vlastnosti materiálu.
materiály, jejichž nové vlastnosti jsou určeny charakteristickými znaky o rozměrech mezi 1 - 100 nm, přinejmenším v jednom směru.
NanomateriálNanomateriályy
Struktury nanomateriálů:3D nanotečky, nanočástice (všechny rozměry nano)
2D nanodestičky, vrstvy, filmy (dva rozměry nano)
1D nanodráty, trubičky, vlákna (jeden rozměr nano)
Jaderná energie, biotechnologie, toxické látky – všechny tyto technologická rizika mají svůj
univerzálně platný znak. Tak proč ne také (potenciálně nebezpečné)
nanotechnologie?
Hazard !!!
Znak nanohazardu
ETC Group (Action Group on Erosion, Technology and Concentration) - kanadská společnost, která se orientuje na podporu udržitelného
rozvoje v oblasti kultury, ekologie a lidských práv.
www.etcgroup.org
Vyhlášena soutěž – navržení znaku nanohazardu.
Vybrány 3 vítězné návrhy:
Hodnocení rizik nanomateriálů
Zdroje (<100 nm)
• Přírodní – požáry, vulkanická činnost
•Vedlejší produkty – dieslové emise, svařování,
pyrometalurgie, smažení, aj.
• Syntetické – oxidy kovů (TiO2, ZnO, ...), fullereny, aj.
Nanočástice v pracovním prostředí
Osud nanomateriálu v prostředí
Cesty expozice, distribuce a degradace nanočástic v přírodě
Spodní voda
Vzduch
Příroda a lidé Ukládání
Příroda a lidé
UV degradace
Dekontaminace
Sorpce na organických materiálech
Prášení
Půda, flóra a fauna
FiltraceBiodegradace?
Voda
Biodegradace? Chemická degradace?
Sediment
Bentické organismy
Loužení
Potravinový řetězec
Potravinový řetězec
Saze z dieselových motorůZnečištění ovzduší prachovými částicemi: 42% doprava, 22% průmysl, 11% elektrárny, 9% domácnosti.
U.S.-EPA: Emise prachových částic z dopravy – cca 210 000 t/rok (1999). - hlavní složky: organické sloučeniny, elementární uhlík - zdroje: diesel. motory (72%) a benzínové motory (28%).
Většina prachových částic emitovaných spalováním nafty v dieselových motorech spadá do frakce pod 1 µm.
Toxikologicky významné parametry
Particle content 10 µg cm-3
Rizikové vlastnosti:
• hmotnost → absence gravitačního působení• povrch → reaktivita (ROS)• velikost → schopnost difundovat přes biomembrány
Problémy nanotoxikologie
• Dozimetrie – jak vyjadřovat dávku (např. hmotnost, velikost, povrch, počet částic) ?
• Jak zjistit zda je daný materiál vpraven do detekčního organismu v požadované formě?
• Je problematické detekovat a kvantifikovat nanomateriály v buňkách a tkáních.
• Potřeba charakterizovat nanomateriály ve všech fázích toxikologického hodnocení.
• Jaké jsou nejvhodnější sledované parametry v testech toxicity (biochemické, genetické nebo morfologické změny) ?
• Je možná extrapolace výsledků testů na zvířatech z hlediska vlivu na zdraví člověka ?
Inhalační expoziceNanočástice – snadno suspendovatelnéInhalace - nejčastější druh expozice.
Rozdělení velikostí částic• Inhalovatelná frakce (< 100 μm)
částice schopné vstoupit do dých. traktu (vdechnuty nosem, ústy)
• Thorakální frakce (< 10 μm) → do plic
• Respirabilní frakce (< 5 μm) transport až do plic. sklípků
Průměr [μm] Záchyt [%]
10 1005 50
3.5 252 10
Účinnost odchytu částic řasinkovým epitelem
Částice (<100 nm) – po inhalaci:
- do 60 s → alveoly
- do 60 min → jaterní tkáň
Chronická inhalace nanočástic (< 100 nm)
– testy toxicity
Testovací organismus – potkan (extrémně citlivý na vznik zánětlivých procesů po expozici částicím)
Materiál – kovy a jejich oxidy (Ni, Cd)
nanočástice TiO2
SEM snímek plíce potkana demonstrující zúžení v oblasti přechodu průdušek v alveolární část plic.
SEM snímek depozice inhalovaných částic v alveolární části.
Dermální expozice
Opalovací krémy
Nanočástice TiO2 a ZnO - součást opalovacích krémů díky své schopnosti
odrážet UVA a UVB záření. Účinnost těchto ochranných filmů závisí na velikosti a množství částic dispergovaných v emulzi. Častěji se používají anorganické sloučeniny v důsledku nižší toxicity a chemické stability během expozice UV záření.
Nano Ag
• Dermální aplikace - antibakteriální účinky, (součást mastí, náplastí aj.) – léčebné použití
• Dermální a orální expozice – netoxická pro člověka, toxická pro zvířata
• Inhalace – akutní zdravotní dopady na člověka i zvířata
• Nanostrukturované Ag – vykazuje vyšší toxicitu v In.vitro testech inhalační toxicity.
Soto K. F., et a.l.: Comparative in vitro cytotoxicity assessment of some manufacturednanoparticulate materials characterized by transmissionelectron microscopy. J. Nanopart. Res. 7(145-169), 2005.
Porovnání účinků Ag-částic na člověka a zvířata (In Tox. Profile for Silver, ATSDR U.S.)
Nanočástice a ultrajemné nanočástice
v lidském organismu
BLOOD
Oberdörster G., et. al: Environ. Health Persp. 113(7):823-839. 2005.
Hlavní nedostatky Hlavní nedostatky informacíinformací
• Není standardizována nomenklatura nanočástic.
• Nejsou vhodné metody pro měření expozic na pracovních místech.
• Pro posuzování expozic kůží nebo perorálně nejsou vhodné metody.
• Chybí zhodnocení efektivity řízení expozic při výrobě a zpracování.
Závěry ?Závěry ?• Panika není na místě !!!
• Nebezpečí vzniku psychologického odmítání nanomateriálů
• Průmysl je odpovědný za posuzování možných rizik z výroby a používání nanomateriálů
• Předpokládá se samostatná legislativa
Nanotechnologie:→ nové příležitosti pro zlepšování kvality života,→ potenciál pro dosud nepoznané ekologické důsledky.
top related