"Все в мире есть яд, и лишь только
доза делает вещество безопасным"
Парацельс
"Наноматериалы могут быть реактивными,
но "наноученые" должны быть проактивными"
[14]
"Эксперты считают, что отсутствие токсикологических
данных не должно приводить к остановке
нанотехнологических исследований. Да на свете
и нет ничего абсолютно безопасного. Однако
наноматериалы могут открыть такие перспективы,
которые не в состоянии нам дать ни одна обычная технология" [22]
Быстрыми темпами происходит увеличение использования нанопродуктов. По прогнозам уже в 2014 году примерно 15% товаров, произведенных в мире (на сумму в 2,6 триллиона долларов), будут производить их с применением нанотехнологии. В 2006 году на мировых рынках присутствовало около 600 наименований изделий, использующих нанотехнологии.[13] Имеется пять направлений развития нанобиотехнологий: нанодиагностика и нанодетекция (конструирование биологических узнающих систем), нанолекарства, нановакцины, трансгенное наноконструирование (трансгенез бактерий, вирусов, создание векторных наноконструктов), нанобионика (создание нанокомпонентов для новых кровезаменителей, наногубок и нанотрубок, безаллергенных биоматериалов, энерготрасформирующих наносистем и нанороботов, создание модельных живых клеток и искусственных вирусов).
Нанобиотехнология отличается от молекулярной биологии, клеточной инженерии и других ветвей науки тем, что связана с конструированием.
Как известно, наночастицы имеют размеры менее 100нм (нанометров). Из-за квантовых эффектов, вызванных малыми размерами и большой площадью (относительно размеров) поверхности, наноматериалы обладают уникальными свойствами. В силу чего наночастицы могут проявлять более высокую токсичность по сравнению с обычными микрочастицами, способны проникать в неизмененном виде через клеточные барьеры, а также через гематоэнцефалический барьер в центральную нервную систему, циркулировать и накапливаться в органах и тканях, вызывая более выраженные патоморфологические поражения внутренних органов, а также обладают длительным периодом полувыведения.[24] Некоторые наночастицы проявляют способность к перемещению с первоначального места расположения в удаленные участки, такие как кровь или мозг, что также может быть опасно для здоровья человека.[20]
Схема путей поступления, распределения и выведения наноматериалов в организме человека приведена в статье Н.Г. Проданчука и Г.М. Балана.[21]
Нанотехнологии и наноматериалы (Федеральный интернет-портал)
( http://portalnano.ru/ )
НОВОСТИ НАНОТОКСИКОЛОГИИ:
(http://portalnano.ru/news/1)
* Специалисты биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова предложили простой и удобный тест для предварительной оценки токсичности наноматериалов. В качестве тест-объекта они использовали генетически модифицированую кишечную палочку. [23]
* Презентация по теме «Безопасность в процессе создания и использования продукции наноиндустрии» (http://portalnano.ru/news/read/1860)
Поэтому необходимо обязательно проводить оценку нанопродукции на безопасность для человека, а также окружающей среды. Это привело к возникновению новой науки – нанотоксикологии.
Нанотоксикология (англ.Nanotoxicology) – наука о созданных наноустройствах и наноструктурах, имеющая дело с их воздействием на живой организм. Наноматериалы (как естественного, так и искусственного происхождения) поступают в организм через дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт, а также через кожу. Специфические защитные механизмы защищают организм млекопитающих от вредных веществ. Однако для наноматериалов эти защитные механизмы могут не всегда быть эффективными.
Наночастицы способны вызывать целый ряд серьезных заболеваний: ингаляционное/трансдермальное накопление; хронические заболевания легких; злокачественные новообразования (рак легких, костного мозга); нейродегенеративные заболевания (болезнь Паркинсона, Альцгеймера); нарушения мозгового и коронарного кровообращения, нарушения сердечной деятельности (аритмии, инфаркты); нарушения процесса репликации ДНК (генома клетки).[17]
Обнаружено, что самый большой ущерб здоровью наносят наночастицы углерода при неполном сгорании топлива в двигателях внутреннего сгорания (особенно в дизелях) и при курении (!). Также токсичны кремы от загара, в которых содержатся наноокиси металлов (титана и цинка).[19] Заболеваемость раком кожи от этих кремов, к примеру, в США увеличилась на 90%!. Вирус гриппа также является сложной природной наночастицей. Углеродные нанотрубки могут быть совершенно безопасными, но могут и проявлять асбестоподобные свойства. Золото, которое «в норме» не взаимодействует с другими веществами, на наноуровне становится реактивным. [13] [14] Наночастицы кварца при вдыхании вызывают силикоз.
Наночастицы могут проникать даже через неповрежденную кожу - при ее изгибе.
Наночастицы вытянутой формы (например, нанотрубки) в целом более опасны, чем сферические наночастицы.[22]
Созданы специальные центры в США и ЕС по нанобезопасности и лаборатории нанотоксикологии. Первой программой, обратившейся к исследованиям рисков наноматериалов, стала американская «Национальная нанотехнологическая инициатива» (ННИ), принятая в 2000 году. Около 5% ежегодного бюджета ННИ — а это примерно 50—60 млн долларов — выделяется на разработку эффективных методов оценки токсичности наноматериалов и их влияния на окружающую среду и здоровье человека. В США на решение вопросов медико-санитарного сопровождения работ в области нанотехнологий необходимо выделять не менее 10% от всего бюджета средств, направленных на развитие наноиндустрии. [17] В июне 2004 г. в Александрии (США) эксперты из 25 стран мира собрались для неформального обсуждения возможной координации исследований нанорисков. В 2005 г. утверждена европейская Стратегию в области нанотехнологий. Ранее Европейская комиссия одобрила «принцип предосторожности» в применении к нанотехнологиям. Он подразумевает разработку общих представлений о том, как оценивать риски и управлять ими в случае, когда наука не располагает достоверными и исчерпывающими знаниями в рассматриваемой области. В 2008 г. в ЕС одобрен «Свод правил по ответственным и безопасным исследованиям в нанонауках и нанотехнологиях» («Code of conduct for Responsible Nanosciences and Nanotechnologies Research»). В 2008 году учреждена Международная нанотоксикологическая организация (International Alliance for NanoEHS Harmonization). При Химическом комитете ОЭСР (Организации экономического сотрудничества и развития) создана рабочая группа по промышленным наноматериалам (Working Party of Manufactured Nanomaterials, WPMN). Ее цель — содействие решению вопросов безопасности наноматериалов для здоровья человека и окружающей среды. По итогам первого совещания рабочей группы (Лондон, октябрь 2006 года) была принята межгосударственная программа по выявлению потенциальных рисков наноматериалов. Активные участники программы — США, Япония, Великобритания, Германия, Китай. [13] Возможна международная специализация стран-участников ОЭСР:
США - Токсичность наноматериалов, загрязнение окружающей среды, проблема терроризма с использованием нанопродуктов;
Япония - Токсичность наноматериалов;
Великобритания - Разработка стандартов безопасности наноматериалов. [16]
Аналогичный процесс (с некоторым отставанием) идет и в России. КОНЦЕПЦИЯ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ, МЕТОДОЛОГИИ ОЦЕНКИ РИСКА, МЕТОДОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ И КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАНОМАТЕРИАЛОВ утверждена 31.10.2007 приказом No. 79 в РФ. [11] В Дубне к 2015 году создается Центр доклинических исследований наномедицинских препаратов (КИО).[6] [15]
В Эстонии в Институте химии и биофизики АН действует известная группа нанотоксикологии под руководством Анне Кахру (Anne Kahru),PhD. Она начала первой в мире исследовать опасность ряда нанооксидов металлов (окись цинка, окись титана, окись меди), опубликовала около 60 зарегистрированных научных статей, получила многочисленные международные награды, организовала защиту ряда докторских диссертаций по нанотоксикологии. В 2011 г. Анне Кахру получила Госпремию Эстонии за цикл исследований «Экотоксикология синтетических наночастиц и механизмы токсичности».
Интересные материалы по различным направлениям нанотоксикологии можно найти на портале "Нанотехнологии и нанопродукция : Оценка риска здоровью". [26]
Ссылки:
1. NBIC-конвергенция (http://proza.ru/2011/06/19/1130)
2. Нанолекарства (http://proza.ru/2011/04/16/1411)
3. Нанообщество (http://proza.ru/2011/02/13/1646)
4. Биореволюция
(http://www.soldatru.ru/read.php?id=579)
5. Нанотоксикология. (раздел)
(http://nastrussia.ru/article_poisen.htm)
6. Центр доклинических исследований наномедицинских препаратов (КИО)
Центр доклинических исследований будет специализироваться на безопасности инновационной нанопродукции. Создаваемый центр после прохождения внешнего аудита станет первой в России контрактной исследовательской организацией (КИО), предоставляющей полный цикл доклинических исследований по правилам надлежащей лабораторной практики (GLP – Good Laboratory Practice). Будет построен в подмосковной Дубне. Срок действия проекта 2010 г. — 2015 г.
7. В ДВФУ состоялась первая защита диссертации
Институте нефти и газа (на базе бывшего ДВГТУ) даже создана лаборатории нанотоксикологии. Это единственная в России лаборатория, которая изучает нанотоксикологию в расширенном формате.
8. А.В. Глушкова, А.С. Радилов, В.Р. Рембовский. НАНОТЕХНОЛОГИИ И НАНОТОКСИКОЛОГИЯ - ВЗГЛЯД НА ПРОБЛЕМУ (http://elibrary.ru/item.aspid=9918644)
А.В. Глушкова, А.С. Радилов, В.Р. Рембовский НАНОТЕХНОЛОГИИ И НАНОТОКСИКОЛОГИЯ - ВЗГЛЯД НА ПРОБЛЕМУ
http://elibrary.ru/item.asp?id=9918644
Наночастицы обладают более высокой токсичностью по сравнению с обычными микрочастицами, способны проникать в неизмененном виде через клеточные барьеры, а также через гематоэнцефалический барьер в центральную нервную систему, циркулировать и накапливаться в органах и тканях, вызывая более выраженные патоморфологические поражения внутренних органов, а также обладают длительным периодом полувыведения. Токсичность наночастиц определяется их формой и размерами, при этом мельчайшие наночастицы веретонообразной формы вызывают более разрушительные эффекты в организме, нежели подобные им частицы сферической формы, при воздействии на организм отчетливо прослеживается связь «доза-эффект». Классические органы-мишени для наночастиц в зависимости от пути поступления - легкие, печень, почки, головной мозг, желудочно-кишечный тракт.
9. N. A. Monteiro-Riviere, C. Lang Tran "Nanotoxicology: Characterization, Dosing and Health Effects" (Нанотоксикология: характеристика, дозирование и влияние на здоровье.
Издательство: Informa Healthcare, 2007)
10.Endel Lippmaa, Anne Kahru. Nanode ilu ja valu Horisont 3/2010 - ("Красота и боль нано" на эстонском яз.)(http://www.horisont.ee/node/1392)
11. КОНЦЕПЦИЯ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ, МЕТОДОЛОГИИ ОЦЕНКИ РИСКА, МЕТОДОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ И КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАНОМАТЕРИАЛОВ РФ
12. Абрамчук Н. С., Авдошенко С. М., Баранов А. Н. и др. Нанотехнологии - Азбука для всех.-М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008 ISBN 978-5-9221-0901-7
(http://depositfiles.com/files/ibbfhmzav)
13. Риски — в списке//Газета «Поиск», 25 июля 2008 г.
(http://fcntp.ru/page.aspx?page=231)
14. Гудилин Е. А. Нанотоксичность (nanotoxicity) (http://www.nanometer.ru/2008/12/18/nanoazbuka_54963.html)
15. РОСНАНО профинансирует создание центра доклинических исследований
(http://mirpharma.ru/tag//)
Проект создания центра доклинических исследований одобрен наблюдательным советом РОСНАНО. Общий бюджет проекта составит 1,6 млрд руб. ООО «Инвестмент Адвайзори Груп» (ИАГ), заявитель проекта, внесет в уставный капитал проекта 52 млн руб. РОСНАНО внесет в уставный капитал 228 млн руб. и предоставит заем в 580 млн руб ($19,3 млн в рублевом эквиваленте). Финансовый соинвестор внесет в уставный капитал 180 млн руб. и также предоставит заем в размере 19,3 млн долларов.
Ежегодная выручка проекта к 2015 г. прогнозируется на уровне 1,3 млрд рублей. Примерно половину этого объема составит экспорт услуг — выполнение доклинических исследований по заказам зарубежных компаний.
16. Страна-участница ОЭСР Возможная область международной специализации
(http://www.nanoware.ru/forum/archive/index.php?t-31.html)
США Токсичность наноматериалов, загрязнение окружающей среды, проблема терроризма с использованием нанопродуктов
Япония Токсичность наноматериалов
Великобритания Разработка стандартов безопасности наноматериалов
17. Концепция медико-санитарного обеспечения работ наноиндустрии Российской Федерации
http://www.portalnano.ru/read/prop/pro/part9/kms
В США на решение вопросов медико-санитарного сопровождения работ в области нанотехнологий необходимо выделять не менее 10% от всего бюджета средств, направленных на развитие наноиндустрии.
Наночастицы способны вызывать целый ряд серьезных заболеваний: ингаляционное/трансдермальное накопление; хронические заболевания легких; злокачественные новообразования (рак легких, костного мозга); нейродегенеративные заболевания (болезнь Паркинсона, Альцгеймера); нарушения мозгового и коронарного кровообращения, нарушения сердечной деятельности (аритмии, инфаркты); нарушения процесса репликации ДНК (генома клетки).
18. Anne Kahru
19. Наночастицы могут вызывать повреждение генетического аппарата
(http://bio.litsey79.ru/page/3/)
Титан химически инертен. Однако если частицы становятся все меньше и меньше, их поверхность, в свою очередь, становится все больше и больше, и взаимодействие поверхностей наночастиц с элементами окружающей среды вызывает окислительный стресс. Было бы целесообразно ограничить их употребление с биологически активными пищевыми добавками, пищевыми красителями и т.д.»
20. Нанотехнологии и наноматериалы
21. Н.Г. Проданчук, Г.М. Балан. НАНОТОКСИКОЛОГИЯ:СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Дана схема путей поступления, распределения и выведения наноматериалов в организме человека.
22. Опасность наноматериалов для здоровья: миф или новая угроза?( 04.08.11)
В США в рамках «Национальной нанотехнологической инициативы» с 2000 года не менее 50 млн долл. ежегодно тратится только на разработку методов, наилучшим образом подходящих для оценки токсичности наноматериалов и их влияния на окружающую среду.
В 2008 году страны Евросоюза начали создание специальной базы данных NHECD, которая должна содержать сведения о воздействии наноматериалов на здоровье человека и на окружающую среду.
В 2008 году в Евросоюзе вступил в действие "Свод правил по ответственным и безопасным исследованиям в нанонауках и нанотехнологиях" (Code of conduct for Responsible Nanosciences and Nanotechnologies Research).
Наночастицы кварца при вдыхании вызывают силикоз.
Наночастицы могут проникать даже через неповрежденную кожу - при ее изгибе.
Наночастицы вытянутой формы (например, нанотрубки) в целом более опасны, чем сферические наночастицы.
Наночастицы по-разному действуют на самцов и самок. Самки родили жизнеспособное и здоровое потомство. А вот самцы, наоборот, после того, как месяц пили воду с нанотрубками, уже не могли оплодотворить самок.
23. Токсичность наноматериалов помогут определить люминисцентные бактерии
(http://wiki.ru/news/nano/?ELEMENT_ID=103528)
Специалисты биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова предложили простой и удобный тест для предварительной оценки токсичности наноматериалов. В качестве тест-объекта они использовали генетически модифицированую кишечную палочку.
24.Токсичность наноматериалов
Эмбриотоксические свойства наночастиц золота сильнее проявляются у наночастиц размером 0,8 нм, чем 1,5. Предельно допустимую концентрацию наночастиц серебра в воздухе – 2,16;106 частиц/см3 . Сильными токсическими свойствами обладают наночастицы алюминия. токсические свойства наночастиц металлов сильно зависят от их размеров и структурной организации. В тоже время одним из основных механизмов токсического действия является окислительный стресс, который обуславливается активными формами кислорода, генерируемыми наночастицами. Основной причиной повреждающего действия углеродных наноструктур является индукция активных форм кислорода и окисление биологических молекул.
25. Зеркальные нейроны
(http://proza.ru/2011/12/14/1685)
26. Нанотехнологии и нанопродукция : Оценка риска здоровью (http://erh.ru/nano/nanotex.php)