В останні роки наноматеріали (речовини у вигляді частинок розміром приблизно в 1000 разів менше живої клітини) остаточно перейшли з області фантастики і далекого майбутнього в наше найближче завтра. Але чим більше наноматеріалів вже проводиться і використовується, тим гостріше постає питання їх безпеки. Чи впевнені ми, що наночастинки не завдадуть шкоди нашому здоров'ю?
Відповідь на це питання намагається знайти нанотоксикології - наукова дисципліна, яка з'явилася помітно пізніше, ніж почалися дослідження наноматеріалів. Зараз її розвиток відбувається мало не швидше, ніж нанотехнологические дослідження в цілому.
Існують і інші БД з нанотехнологій, в яких можуть міститися відомості про токсичність наночастинок, проте жодна з них не є російською.
Чи потрібна нанотоксикології?
Навіщо взагалі потрібна нанотоксикології? Адже шкідливий вплив хімічних речовин вивчають давно. Чи не можна обійтися вже відомими методами? Чи потрібна нова наука? Так, потрібна. Для частинок розмірами в одиниці і десятки нанометрів дію на живі організми визначається не тільки хімічною природою, а й самими розмірами. Уявіть звичайний графіт. Це всього лише чистий вуглець. Можна подрібнити графітовий стрижень олівця, розпорошити його в повітрі, але великої шкоди людині це не заподіє. Частинки графіту досить важкі і швидко впадуть вниз. Навіть якщо деякі з них людина вдихне, великі частки затримаються на слизовій носа, людина чхне і тим самим «видме» дратівливі його частки.
Тепер візьмемо сажу, яка під назвою «технічний вуглець» вже давно застосовується в промисловості. Цей той же вуглець, але розмір часток всього 10-120 нанометрів. Такі частинки при попаданні в дихальні шляхи вже не видаляються при чханні, а міцно сідають на поверхню клітин.
Частки розміром менше 5 мікрометрів НЕ фільтруються нашими дихальними шляхами, тому частинки сажі можуть проникати до найлегших. Вони дуже легко проникають всередину клітин і викликають їх загибель.
При відносно тривалому впливі або при високому вмісті частинок сажі в повітрі це може спровокувати розвиток захворювань легень навіть через кілька років після впливу. До того ж частинки сажі здатні викликати рак. Тому так небезпечний був зміг лісових і торф'яних пожеж, що сталися в минулому році в багатьох регіонах Росії.
Навіть речовини абсолютно безпечні у вигляді великих часток можуть виявитися шкідливими в нанорозмірах. Чим хімічно небезпечний для людини пісок? А наночастинки кварцу, основного хімічного компонента піску, при вдиханні легко викликають специфічне ураження легень - силікоз. Взагалі, попадання наночасток в дихальні шляхи (інгаляція) часто призводить до більш токсичної їх дії, ніж якийсь інший шлях надходження в організм. Наприклад, наночастинки двоокису титану набагато безпечніше при надходженні через шкіру або з їжею, ніж при вдиханні їх з повітрям. Втім, не тільки наші легені можуть бути чутливі до наночасток.
Група німецьких дослідників вважає, що вплив наночастинок на серцево-судинну систему може бути пов'язано з надходженням наночастинок безпосередньо в вегетативну нервову систему через нервові закінчення в дихальних шляхах.
Інший важливий шлях потрапляння наноматеріалів в організм - через шкіру. Наночастки, на відміну від звичайних матеріалів, можуть проникати навіть через неушкоджену шкіру - при її вигині, наприклад, коли ми рухаємо зап'ястям або згинаємо ногу в коліні. Крім того, в дії наночасток на організм може грати значення не тільки їх розмір, а й форма.
Перераховане вище - результати зарубіжних робіт. Російський ринок нанотехнологій зараз знаходиться на початковому етапі становлення. Незважаючи на це, дослідження в області нанотоксикології проводяться не тільки за кордоном, але і в ряді російських дослідницьких центрів.
Наприклад, в Тамбовській державному університеті проводяться дослідження тривалого впливу багатостінних вуглецевих нанотрубок і наночастинок гідроксиапатиту на стан організму мишей і їх здатність до розмноження. Виявилося, що наночастинки по-різному діють на самців і самок. Самки народили життєздатне і здорове потомство. А от самці, навпаки, після того, як місяць пили воду з нанотрубками, вже не могли запліднити самок. Нанотоксикології вивчається і в інших регіонах Росії. Так, токсичність наночастинок золота вивчають в Волгограді в НДІ гігієни, токсикології та профпатології. При Томському політехнічному університеті створено Центр біотестування безпеки наноматеріалів та нанотехнологій «Біотест-Нано». ДержНДІгенетика займається розробкою спеціальних біосенсорів для з'ясування механізмів токсичного впливу наночастинок. «Роснано» прийняло рішення про створення в Дубні центру доклінічних досліджень спеціально для тестування матеріалів, що містять наночастинки, на безпеку.
Крім того, треба пам'ятати, що будь-яка речовина, потрапивши в організм, в більшості випадків не залишиться незмінним. Воно піддається різним видам руйнування (біодеградації) і зміни (біотрансформації). Утворені продукти можуть бути як менш, так і більш небезпечними, ніж вихідна речовина. Які зміни відбуваються з речовиною наноматеріалів в організмі? У що вони перетворюються? Наскільки такі зміни небезпечні? Не так давно вважалося, що наночастинки чистого вуглецю і стійких оксидів (кварцу SiO2 і двоокису титану TiO2) в організмі не змінюються. Але ось майже одночасно в дослідженнях за кордоном (США, Швеція та Ірландія) і в Росії (НДІ фізико-хімічної медицини в Москві і НДІ експериментальної медицини в Санкт-Петербурзі) з'ясувалося, що вуглецеві нанотрубки досить легко руйнуються під дією мієлопероксидази - звичайного ферменту клітин крові, що захищає нас від хвороботворних бактерій. Ефект таких біодеградіруемих нанотрубок може бути двояким. З одного боку, биодеградация вуглецевих наночастинок розширює число можливих механізмів їх токсичності. З іншого боку, якщо незруйновані нанотрубки при попаданні в дихальні шляхи стимулюють запалення, то біодеградіруемие - немає.
Зрозуміло, коли ми говоримо про безпеку наноматеріалів, слід мати на увазі можливість їх впливу не тільки на людину. Потрапляючи у навколишнє середовище, наноматеріали можуть взаємодіяти практично з будь-якими видами тварин і рослин. Чи може це зашкодити природі? Адже наночастинки завдяки своїм розмірам можуть дуже легко проникати в будь-які організми через мембрану клітин. Дослідники з МГУ і Тамбовського університету, наприклад, виявили, що наночастки можуть всисиваться кореневою системою рослин і переноситися куди завгодно, аж до крайніх листя і пагонів. Небезпечно це чи ні? Адже в природі навіть загибель одного виду організмів може викликати ланцюгову реакцію руйнування всієї екосистеми. Дослідження впливу наночастинок на природні системи поки тільки починає розвиватися. У Росії методичні підходи до оцінки екологічної безпеки наноматеріалів розробляються в уже згадуваному центрі «Біотест-Нано». Але більшість питань в цій галузі залишається поки без певних відповідей.
Слід зазначити, що все сказане не повинно відлякати нас від застосування наноматеріалів.
Так, про безпеку наночастинок ми знаємо ще дуже мало. Але експерти вважають, що відсутність токсикологічних даних не повинно призводити до зупинки нанотехнологічних досліджень. Так на світлі і немає нічого абсолютно безпечного. Однак наноматеріали можуть відкрити такі перспективи, які не в змозі нам дати жодна звичайна технологія. Використання будь-якого продукту, речовини і матеріалу має ґрунтуватися на оцінці співвідношення передбачуваної користі і ймовірного шкоди при вирішенні кожної конкретної задачі і при конкретних умовах. Але, щоб вирішувати це питання для наноматеріалів, потрібно якомога активніше розвивати роботи по нанотоксикології. Це допоможе нам не гадати, а точно знати - які наноматеріали і коли безпечні. А для небезпечних ми зможемо встановити умови і норми застосування так, щоб не завдати шкоди собі та природі навколо нас. Як відомо, людина завжди боїться тільки того, чого він не розуміє. А що розуміє - використовує собі на благо.
Будь ласка, оцініть цю статтю: