Nanocząsteczki: toksykolodzy biją na alarm

Zmień rozmiar tekstu

prof. Krystyna Skibniewska
Przeciętna bakteria to przy niej gigant. Mniejszy od niej jest tylko pojedynczy atom. Nanocząsteczki - istnieją od początku świata, ale dopiero teraz o nich głośno. Przemysł się nimi zachwyca, toksykolodzy biją na alarm.

Jeden nanometr (nm) to jedna milionowa część milimetra 10−9 m. Nanocząstki to takie cząstki materii, których wymiar nie przekracza wielkości od 1 do 100 nm. Powstawały w naturalny sposób podczas wybuchów wulkanów, pożarów, są w dymach i mgłach. Wytwórcą nanocząstek jest też człowiek. Wytwarza je jako produkt uboczny lotnictwo, energetyka, motoryzacja (szczególnie silniki Diesla), kopiarki, drukarki, gastronomia. Powstają podczas spawania, lutowania wulkanizacji i polerowania. Ze szkodliwym działaniem nanocząstek naturalnego pochodzenia organizmy żywe nauczyły się radzić. A co z tymi sztucznymi?

Od niedawna ludzie wytwarzają nanocząstki świadomie, bowiem odkryli, że ich właściwości fizyczne i chemiczne różnią się od właściwości substancji z których powstały. Np. złoto makroskopowe ma kolor żółty, jest chemicznie obojętne i topi się w temp. 1060°C. Nanocząstka złota o wielkości 1 nm ma kolor rubinowy, wykazuje właściwości katalityczne, a jego temp. topnienia to zaledwie 200°C.

Na naszych oczach narodziła się nowa dziedzina przemysłu – nanotechnologia. Produkty z udziałem nanomateriałów mają zastosowanie niemal we wszystkich dziedzinach życia: w elektronice, elektrotechnice, energetyce, kosmetyce (filtry w kremach, pasty do zębów), w medycynie i farmacji. Mają także szerokie zastosowanie w wojsku.

W nanotechnollogi wykorzystuje się m.in. srebro, złoto i miedź, tlenki metali, m.in. tytanu, cynku, miedzi, żelaza, a także jonowe materiały ceramiczne.

Tytan stosowany jest w dużych ilościach do produkcji farb, lakierów, tworzyw sztucznych, papieru, kosmetyków (filtry, pasta do zębów), tuszy, materiałów samochodowych, czyszczących, katalizatorów do solarów i do usuwania materiału organicznego ze ścieków.

Powszechność jego stosowania wzbudza niepokój. Badania wykazały, że przenika on barierę krew-mózg i kumuluje się najpierw w obszarze hipokampu (czyli jest neurotoksyczny). Po podaniu samicom myszy stwierdzano jego kumulację w układzie nerwowym płodów i upośledzony rozwój. Najwięcej znaleziono go w słodyczach i gumie do żucia (występuje jako dodatek E171), paście do zębów oraz niektórych kremach z filtrem. Najbardziej narażone na nie są dzieci ze względu na słodycze.

Cynk jest wykorzystywany do produkcji filtrów przeciwsłonecznych w kremach, biosensorów, dodatków do żywności, cementu, gumy, ceramiki, farb, tworzyw sztucznych, katalizatorów, materiałów elektrotechnicznych. Toksyczny jest jon Zn2+ uwolniony z nanocząstek. Uszkadza komórki nerwowe i układ immunologiczny. Podnosi poziom wolnych rodników. Wchłonięty doustnie zwiększa lepkość krwi, wywołuje objawy chorobowe żołądka, nerek wątroby, śledziony.

Zastosowanie nanocząstek srebra gwałtownie rośnie: przemysł spożywczy, budownictwo, medycyna, przedmioty osobiste, pralki, kosmetyki, farby ścienne, preparaty dezynfekujące do wody, odświeżacze powietrza, przewodniki, lustra, fotografika. Srebrne nanocząstki kumulują się w nerkach, wątrobie, jelitach, języku i mózgu. Prowadzą do śmierci komórek. Uszkadzają DNA. Przenikają i uszkadzają barierę krew – mózg. Uszkadzają komórki nerwowe, produkują wolne rodniki, wywołują stany zapalne.

Nanoczastki złota mają szerokie zastosowanie w medycynie (diagnostyka, leczenie nowotworów, nośniki w szczepionkach, nośniki leków). Kumulują się w organach wewnętrznych zmieniając ekspresje genów związanych z detoksyfikacją organizmu, metabolizmem tłuszczów, cyklem komórkowym, reakcjami obronnymi i rytmem okołodobowym. Prowadzą do uszkodzeń nerek, są teratogenne i cytotoksyczne. Wywołują stres oksydacyjny.

Nanoczastki żelaza mają szerokie zastosowanie w medycynie (m.in. jako nośniki leków, preparaty kontrastowe) i w przemyśle jako katalizatory, do magazynowania ładunków elektrycznych. Dostawszy się do organizmu zmieniają ekspresję genów, zaburzają funkcjonowanie komórek prowadząc do apoptozy, powodują stres oksydacyjny, zaburzają homeostazę żelaza. Uważa się, że są przyczyną choroby Alzheimera i Parkinsona. Przenikają barierę krew – mózg, uszkadzają komórki mózgu.

Nanocząstki miedzi znalazły zastosowanie w produkcji barwników, lubrykantów, powłok ochronnych, półprzewodników, płynów przekazujących ciepło, preparatów przeciwbakteryjnych. Przenikają barierę krew-mózg prowadząc do degeneracji komórek układu nerwowego. Nanocząstki tlenku miedzi są bardziej neurotoksyczne niż innych metali.

– Przed dalszym zastosowaniem nanocząsteczek w naszym życiu nie uciekniemy - uważa prof. Krystyna Skibniewska, kierownik Katedry Podstaw Bezpieczeństwa na Wydziale Nauk Technicznych (na zdj.). – Ich działanie jest jeszcze mało poznane i potrzeba nam interdyscyplinarnych badań dotyczących ich oddziaływania. Organizmy ludzkie w toku ewolucji dostosowały się do działania nanocząsteczek pochodzenia naturalnego, ale nie wiemy, jakie skutki mogą te sztuczne wywołać za 20 – 30 lat. Dlatego powinniśmy być bardzo ostrożni w ich stosowaniu. Powinniśmy się zastanowić, czy potrzebujemy np. pasty do zębów i kremów do
z filtrem UV z nanoczsteczkami. A może lepiej użyć zwykłej pasty
i nie opalać się w południe? Na początku stosowania DDT też się ludziom wydawało, że to znakomity i skuteczny środek na insekty. Skutki odczuwamy do dzisiaj. Nie popełniajmy tego samego błędu ponownie – przestrzega prof. Skibniewska.

lek

Tekst powstał na podst. referatu prof. Krystyny Skibniewskiej wygłoszonego na konferencji pt. Postęp w inżynierii bezpieczeństwa” 7.09.2017

 

w kategorii