nanočástice dobrý sluha, nebo zlý pán?

Transkript

11/18/2013
Úvod do nano- a mikrotechnologií
K. Záruba
původ „přírodních“ nanočástic:
– viry (10 – 60 nm)
– bakterie (30 nm – 10 mm)
– pouštní prach (ca 100 nm)
– vulkanické erupce, požáry (pra)lesů
http://aktualne.centrum.cz/domaci/r
egiony/moravskoslezsky/fotogalerie/f
oto/346356/?cid=720467
1
11/18/2013
původ „umělých“ nanočástic:
– kvantové tečky (5 – 20 nm)
– uhlíkové nanočástice (1-5 nm x 10 mm)
– pigmenty (80 – 100 nm)
– tonery (40 – 400 nm)
– nechtěné vedlejší produkty
• naftový motor (7 nm – 40 nm)
• spaliny při svařování
• nečistoty vzniklé při jiné výrobě
http://www.fp7.cz/dokums_raw/nanocodenohavica_1320766498[1].pdf
Vesmír 2011, 90, 212

The European Commission’s Scientific Committee on
Emerging and Newly Identified Health Risks (SCENIHR):


The U.K. Royal Society and Royal Academy of Engineering:


“Experts are of the unanimous opinion that the adverse effects of
nanoparticles cannot be predicted (or derived) from the known
toxicity of material of macroscopic size, which obey the laws of
classical physics.”
“Substances made using nanotechnology should be considered new
chemicals and undergo extra safety checks before they hit the market
to ensure they do not pose a threat to human health.”
New paradigms of toxicology testing have been proposed
(Nel et al., Science (2006); Oberdorster et al., Particle and
Fibre Toxicology (2005)).

Roční produkce nanomateriálů se odhaduje na tisíce tun

Odhad prodejů za rok 2009 byl 11 miliard dolarů a v roce
2015 by to mělo být asi 26 miliard $

Barvy a nátěry, povrchová
úprava materiálů, sportovní
zboží, krémy na opalování,
kosmetika, oděvy odolné proti
ušpinění, jídlo a obaly na něj,
LED pro displeje počítačů,
mobilů a digitálních kamer…
(Photo by David Hawxhurst-Woodrow Wilson International Center for Scholars.)
http://www.bccresearch.com/report/NAN031D.html
2
11/18/2013
JIž (brzy) na trhu:
 opalovací krémy s vysokými UV faktory
 účinné filtry, filtry mikročástic s minimální tlakovou ztrátou
 desinfekce nanočásticemi stříbra umístěnými v textiliích
(nanoponožky) a filtrech (desinfekce vody)
 samočisticí okna, tedy okna s nanovrstvou, které nebude
zapotřebí umývat
 snowboardová prkna potažená nanovrstvou
 povlaky na vagonech a zdech domů, které znemožní
sprejerská grafitti
 atd.
– jiné vlastnosti makro- a nanoformy materiálu
• efekt velikosti a povrchu
• změna reaktivity
– nanotoxikologie studuje
• biologickou aktivitu nanočástic
• interakce mezi nanočásticemi a živými orgány
• interakce nanočástic s buňkami, cytotoxicita
• interakce s biomolekulami (proteiny, DNA)
• vliv na imunitní systém
http://www.fp7.cz/dokums_raw/nanocodehelikar_1320766498.pdf
3
11/18/2013
expozice
dávka
citlivost
reakce
Inhalace: Vdechnuté částice způsobují záněty
dýchacích cest, až poškození tkáně. Příklad:
Inhalací křemičitanových nanočástic pracovníky
výroby vede k „silikóze“.
Kožní kontakt: Částice mohou vstupovat kůží.
Potenciální rizika dosud nejsou známá.
Požití: Orálně podané nanočástice (orálně
podávané léčivo) se mohou kumulovat v
játrech. Alergická reakce imunitního systému
může vést k trvalým následkům.
vstup do živých buněk
– endocytosou
• vazba na membránový receptor
– prostupem (penetrací)
• často u hydrofóbních NP
– membránovým kanálem
• transportní enzymy
• pro velmi malé NP (<5 nm?)
JInak: oční sliznice, ….
Adapted from presentation of Vicki Colvin, Rice University.
4
11/18/2013

akumulace způsobená špatnou degradovatelností,
nedostatečným vylučováním

mnoho NP není biodegradabilní

koncentrace akumulovaných NP v potravním řetězci stoupá




přírodní jemně vláknité hořečnaté křemičitany
trvanlivý a nehořlavý materiálu pro ohnivzdorné látky a
hlavně pro tepelnou a elektrickou izolaci v přístrojích a v
budovách
azbest není jedovatý a nemá ani žádné podezřelé chemické
vlastnosti
ALE azbestová vlákna jen kvůli svému tvaru a malé velikosti
pronikají při vdechnutí hluboko do plic a poškozují jejich tkáň
5
11/18/2013
azbest
nanotrubice
nanočástice
http://videomedi.wordpress.com/2009/03/07/mesoteliom-video-pacienti/

v laboratorních studiích některé nanočástice způsobily poškození
DNA, mitochondrií a dokonce i buněčnou smrt

nanočástice ZnO a TiO2 jsou fotoaktivní, produkují reaktivní
radikály, které poškozují DNA

fullereny v pokusech in vitro poškozovaly lidské jaterní buňky

snazší prostup membránami (do buněk, tkání a orgánů), transport
krevním řečištěm
Wang 2010 NanoTox SS talk (final)-1.pptx
6
11/18/2013

mobilita – rychlejší prostup vodním a půdním systémem

transport – velký a aktivní povrch nanočástic může sloužit k
adsorpci „malých“ polutantů a tím přispět k jejich šíření

reaktivita – neškodné látky v ŽP mohou být transformovány na
jedovaté polutanty díky reakci na povrchu nanočástic


ZnO – pigmenty, opalovací krémy
kromě krystalové struktury je třeba znát i nečistoty

agregace a precipitace v daném médiu mění vlastnosti
7
11/18/2013

oxidativní rozpad DNA – „kometový test“ (poškozená DNA při
elektroforéze vycestuje z jádra buňky)

současná studie z Austrálie ukazuje, že denní použití
opalovacího krému snižuje riziko vzniku melanomu o 50 % a
rozvoje rakoviny dlaždicových buněk o 39%

důležitost ochrany proti slunci je proto neoddiskutovatelná
Green AC, Williams GM, Logan V, Strutton GM. Reduced Melanoma
After Regular Sunscreen Use: Randomized Trial Follow-Up. Journal of
Clinical Oncology. January 20, 2011;29(3):257-263.




nanoaditiva (liposomy)
uživatelé opalovacích krémů s
nanočásticemi jsou vystavení záření UV-A
o 20 % méně
nano-ZnO ani nano-TiO2 neprostupují
svrchní vrstvou kůže k živým buňkám,
nepředstavují proto riziko
neprostupují ani vlasovými kořínky
Titanium Dioxide Produces Reactive
Oxygen Species
Implications for Nanoparticle
Neurotoxicity Nano-TiO2 in skincare products Real risk for CNS ?
Its effectiveness in deactivating pollutants and killing
microorganisms relates to photoactivation and the
resulting free radical activity. This property, coupled with
its multiple potential exposure routes, indicates that
nanosized TiO2 could pose a risk to biological targets that
are sensitive to oxidative stress damage (e.g., brain).
Green AC, Williams GM, Logan V, Strutton GM. Reduced Melanoma
After Regular Sunscreen Use: Randomized Trial Follow-Up. Journal of
Clinical Oncology. January 20, 2011;29(3):257-263.
8
11/18/2013
The Samsung Silver Nano Health System™
Presentation, ACS, January, 2004

varovné zkušenosti - existují případy v minulosti, kdy regulační
orgánu „propadly“ nadšení z úžasných nových materiálů nebo
technologií a teprve časem byly odhaleny problémy (např. azbest,
freony, DDT, PCB)

přiměřená regulace - ochrana zaměstnanců, veřejnosti a životního
prostředí před dopady nanočástic ve všech jejich stádiích existence

potřeba spolehlivých studií – adekvátní, veřejné, nezávislé a
recenzované studie dopadů nanočástic na zdraví a ŽP
http://www.icta.org/nanotech/
9
11/18/2013
SOT Ostraat NanoRegistry March 2011.pptx
SOT Ostraat NanoRegistry March 2011.pptx
Co studuje nanotoxikologie?
Jaké tři faktory rozhodují o toxicitě?
Jaké existují cesty vstupu xenobiotik (nanočástic) do lidského
organismu?
10

nanočástice dobrý sluha, nebo zlý pán?

Transkript

Podobné dokumenty

afrika - Palema

NanoCare_flyer_9 502 1108 020.indd

Bylinné masti

Přednáška 1 - Ústav sacharidů a cereálií

Zpráva pro laickou veřejnost

Nanobezpečnost

Softwarové hodnocení poškození DNA kometovým

Nanomedicína

FZU_Newsletter_n1 final PDF | 31.12.2015 | 6729244 B

kudy do nanosvěta