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Klassifikation, Definitionen, Eigenschaften, Gefahren, Gefahren und Toxikologie von Nanoparticles und von Nanotechnologie

Themen Umfaßt

Hintergrund

Warum Teilchen eine Große Geschichte Sind

Unsichere Ausdrücke

Widerspruch Auf Klassifikation

Widerspruch Auf Definition

Vier Vorweggenommene Generationen

Die Überraschende Physik Von Ausgeführten Nanomaterials

Größe Stoffe

Form Stoffe

Gefahr, Gefahr und Andere Ausdrücke Der Kunst

Gefahr

Gefahr

Berührung

Dosis

Fragen Über Dosimetrie

Die Überraschende Toxikologie Von Nanoparticles

Größe Stoffe

Form Stoffe

Reinheit Stoffe

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Hintergrund

Dieser Artikel wurde ursprünglich durch die Nationale Nanotechnologie-Initiative als (NNI) Anleitung für die Reporter und Journalisten geschrieben, die über Nanotechnologiegesundheits- und -sicherheitsgefahren schreiben. Er bietet gutes Hintergrundwissen hinsichtlich des Verständnisses der Versprechen und der Gefahren in der Nanotechnologie an.

Warum Teilchen eine Große Geschichte Sind

Für Jahrzehnte haben Wissenschaftler von der Theorie vorweggenommen, dass, wenn sie einzelne Moleküle manipulieren konnten, sie Materialien mit elektronischem ausführen konnten, optisch, und von anderen Eigenschaften, die nicht in der Masse - und neue Grenzen in der Elektronik, in der Medizin und in den Konsumgütern zu öffnen beobachtet werden. Eher, da Zellen einige Aminosäuren verwenden, um Proteine mit einer großen Auswahl von Eigenschaften und von Funktionen zusammenzubauen, macht Nanotechnologie möglicherweise es möglich, Materialien auf dem molekularen Niveau zu konstruieren und auszuführen, um spezifische Eigenschaften zu haben. „Es gibt viel des Raumes an der Unterseite“ ist ein häufig zitiertes prophetisches Bonmot des späten Caltech-Physikers Richard A. Feynman im Jahre 1959.

Halbes Jahrhundert später, ist das Versprechen der Nanotechnologie werdene Wirklichkeit - nicht nur im Labor aber bereits in einigen Handelskonsumgütern, die vom Lichtschutz bis zu selbstreinigenden Fenstern reichen. Sind Möglichkeiten von gerichteten Krebstherapien Aufregender, in denen ein Tumor möglicherweise ausgerottet wird, ohne den Rest des Gehäusekranken zu machen. Umweltforscher forschen den Gebrauch von ausgeführten nanoscale Materialien (ausgeführte Nanomaterials kurz) nach Wasser zu reinigen oder zu entsalzen, um Energieeffizienz zu verbessern oder Sondermüll aufzuräumen. Tatsächlich beginnen Leute, sich ausgeführten Nanomaterials als vollständig neue Klasse Materialien, und mit Nanotechnologie als, seiend ein neues industrielles Drehbewegung-wie beträchtlich zum 21. Jahrhundert zu befassen, wie die erste industrielle Revolution zum 19. Jahrhundert war und die Informationtechnologie Drehbewegung zu der zwanzigsten war.

Aber mit solch einer revolutionärer neuer Technologie kommen Fragen über berufliches, Verbraucher und Umweltverträglichkeit und Gesundheit. Wenn ausgeführte Nanomaterials die physikalischen Eigenschaften haben, die zu ihren Massenkollegen unterschiedlich sind, würfen möglicherweise sie auch neue Gefahren zur menschlichen Gesundheit in ihrer Fertigung, in Gebrauch und in Beseitigung auf?

Bis jetzt weiß niemand. Aktuelle Daten schlagen im Allgemeinen vor, dass „es abhängt.“ Aber Forscher in der Regierung und in der privaten Industrie sind scharf, herauszufinden.

Zuerst kann Giftigkeit selbst nützlich sein. Tatsächlich wird sie in hohem Grade für bestimmte Anwendungen, wie Krebstherapien gesucht. (Auch, beachten Sie, dass häufig Giftigkeit von der Dosis und von der Verwaltung abhängt: sogar Tafelsalz ist in den hohen Dosen. giftig)

Zweitens wenn Giftigkeit bekannt, können handhabende und Verpackenprozeduren geplant werden, um Gefahren der unerwünschten Berührung in den Herstellungsverfahren abzuschwächen, wie routinemäßig in den Industrien unter Verwendung der Gefahrstoffe getan wird. das Sicher-Handhaben von Prozeduren für ausgeführte Nanomaterials muss möglicherweise sich von denen unterscheiden, die jetzt für die größeren Mikrometer-groß Partikeln-besonder verwendet werden, die für nanomanufacturing Arbeitskräfte wichtig sind. Fragen sind auch über die Sicherheit von ausgeführten Nanomaterials in den Konsumgütern oder in den verpflanzbaren medizinischen Geräten oder zu den Pflanzen und Tiere in der Umgebung nach Beseitigung aufgeworfen worden.

Drittens beachten Nanotechnologieentwickler eine Lektion im wahrgenommenen Risiko von einem ohne Bezug High-Techen Bereich: Verbraucherzurückhaltung, die an der Einführung von Ernten und von Produkten unter Verwendung der genetisch veränderten Organismen entstand (GMOs). Im Teil entstand dieser Widerstand, weil Biotech-Firmen GMO-Produkte ohne viel offene Diskussion über legitime Fragen und Interessen in der Öffentlichkeit einführten, mit dem Ergebnis, dass die Öffentlichkeit glaubte, dass es Gesundheitsrisiken und Umgebung eingehen musste, während Nutzen auf erhöhte Gewinne für großes Agrargeschäft begrenzt war. Das Ergebnis war weit verbreitetes allgemeines Misstrauen und Misstrauen. Wünschend ein Ähnliches Schicksal (dieses Interesse und Aufrufe für Regelung besonders gegeben bereits sind in einigen Vierteln ausgedrückt worden), nanotech Entwickler vermeiden üben aus, was sie nennen „verantwortliche Entwicklung.“ Dass speziell die Anregung der frühen umfaßt, geraden Presseberichterstattung der Arbeit, wenn, Gefahren sowie Nutzen von ausgeführten Nanomaterials einschätzend sowie der Geradeaus, regelungen, die durch transparente Prozesse geplant werden.

Dieser Artikel hat drei Zwecke: zu wesentliche Grundlagen der Physik und der Biologie der ausgeführten Nanomaterials (und in der Tat auch der natürlichen und beiläufigen nanoparticles) skizzieren, Schlüsselfragen und Betriebsmittel markieren und - am wichtigsten - über widersprüchliche Ergebnisse und Gefahren von Logik zu warnen und verständnisvolle Fragen für Quellen vorzuschlagen.

Unsichere Ausdrücke

Widerspruch Auf Klassifikation

Nach Ansicht der Nationalen Akademien wird eine Unterscheidung zwischen drei Baumustern Nano-schuppe Partikel getroffen (häufig abgekürzt in der Literatur als „NSPs "): natürlich, beiläufig und ausgeführt. Natürliche nanoparticles treten in der Umgebung auf (vulkanischer Staub, Mondstaub, magnetotactic Bakterien, Mineralzusammensetzungen, Usw.). Die Beiläufigen nanoparticles, manchmal auch genannt Abfall oder anthropogenic Partikel, treten als Ergebnis der künstlichen industriellen Prozesse auf (Dieselabgase, Kohlenverbrennung, Schweißensdämpfe, Usw.). Haben möglicherweise natürliche und beiläufige nanoparticles die unregelmäßigen oder regelmäßigen Formen. Ausgeführte nanoparticles haben häufig regelmäßige Formen, wie Gefäße, Kugeln, Ringe, Usw.

Ausgeführte Nanomaterials können produziert werden entweder durch das Mahlen oder lithographische Radierung einer großen Probe zu erhaltenen nanosized Partikeln (ein Anflug top-down häufig genannt worden „") oder indem man kleinere Untereinheiten durch Kristallwachstums- oder Chemikaliensynthese zusammenbaut, um nanoparticles der gewünschten Größe und der Konfiguration (ein Anflug bottom-up häufig genannt „") zu wachsen. Da die spezifische Produktionstechnik möglicherweise menschliches Gesundheitsrisiko beeinflußte, bitten Sie um um Quellen, um festzulegen.

Neue Fragen über Giftigkeit werden an ausgeführten Nanomaterials verwiesen. Nichtsdestoweniger ist die Literatur über die natürlichen und beiläufigen nanoparticles hilfreich, weil mehr über sie (im Teil, wegen der Forschung auf Smog, Schweißensdämpfen, Kohlenstaub und ultrafine Aerosolen) bekannt und weil Informationen über ihr Verhalten für das Verständnis des Verhaltens der ausgeführten nanoparticles hilfreich sein können.

Auch nach Ansicht der Nationalen Akademien, nanoscale, Material-ob ausgeführt oder natürlich-so weit scheinen Sie, in vier grundlegende Kategorien zu fallen. Die Gruppe aktuell mit der größten Anzahl von Handelsnanomaterials ist die Metalloxide, wie Zink- oder Titanoxyde, die in der Keramik, in den chemischen Poliermitteln, in den Kratzer-beständigen Beschichtungen, in den Kosmetik und im Lichtschutz verwendet werden. Eine zweite beträchtliche Gruppe ist nanoclays, natürlich vorkommende Platte ähnliche Lehmpartikel, die sie flammhemmend verstärken oder verhärten Materialien oder machen. Eine dritte Gruppe ist nanotubes, die in den Beschichtungen verwendet werden, um statisch Elektrizität zu zerstreuen oder herabzusetzen (z.B., in den Kraftstoffleitungen, in der Festplatte, die Fächer handhabt, oder in den elektrostatisch angestrichen zu werden Automobilgehäusen,). Die letzte Gruppe ist die Quantumspunkte, verwendet in der Forschungsmedizin oder im Selbstbau von nanoelectronic Zellen. Aber seien Sie bewusst: nicht jede amtliche Quelle findet die gleiche Kategorisierung nützlich. Zum Beispiel teilt die US-UmweltSchutzorganisation ausgeführte nanoparticles in Kohlenstoff-basierte Materialien (nanotubes, Fullerenes), Metall-basierte Materialien (einschließlich Metalloxide und Quantumspunkte), dendrimers (die Nano--groß Polymere aufgebaut von verzweigten Geräten der nicht spezifizierten Chemie) und Zusammensetzungen unter (einschließlich nanoclays).

Widerspruch Auf Definition

Die Meisten und Britische nanotech Experten definieren NSPs als kleinere als 100 nm der Partikel (nm) - d.h., 0,1 Mikrometer oder Mikron (μm) - in jeder möglicher einer Abmessung. So würde eine Faser, die als 100 nm dünner ist, als einen NSP gelten, selbst wenn es einige lange Mikrometer war. Diese Definition ist jedoch nicht allgemeinhin. In Japan

Um solche Verwirrung zu lösen, behandeln ISO, IEC, ANSI, ASTM und andere nationale und internationale Normungsinstitute jetzt die Standardisierung der Terminologie, der Metrologie, der Kennzeichnung und der Anflüge zur Sicherheit und zur Gesundheit. Bis alles, das beendet wird, bitten Sie um um Quellen, um die Definitionen und Annahmen zu erklären, die ihrer spezifischen Arbeit zugrunde liegen. Die Unterscheidungen wären möglicherweise zur Physik und zur Biologie entscheidend, die berichtet wird.

Gerade ist 100 nm wie klein? Es ist ungefähr ein hundert-tausendstes der Durchmesser eines Menschenhaars (das μm 50 bis 100 ist). Nützlicher, ist 1 μm (1.000 nm) über die Größe einer Bakterie, über die Grenze auf, was durch die meisten Lichtmikroskope sichtbar ist. Demgegenüber ist 100 nm über die Größe eines Virus, ein zehntes die Größe einer Bakterie. NSPs, wie Viren, sind sogar durch das beste Lichtmikroskop unsichtbar, weil sie kleiner als Wellenlängen der Leuchte sind (die von ungefähr 700 nm im Rot bis 400 nm im Veilchen reichen); sie können nur mit irgendeinem Hochauflösung Instrument wie einem Rasterelektronenmikroskop abgebildet sein. 1 nm ist über die Größe eines einzelnen Zuckermoleküls.

Vier Vorweggenommene Generationen

Bereits sprechen Wissenschaftler im Hinblick auf Generationen von ausgeführten Nanomaterials. Ist passive nanostructures, wie einzelne Partikel, Beschichtungen, Usw. - Baumuster von den ausgeführten Nanomaterials Erste-Generations, die bereits in einige Konsumgüter enthalten werden. Ist nanostructures Der Zweiten Generation, die eine aktive Aufgabe, wie Transistoren oder Fühler wahrnehmen oder die auf eine anpassungsfähige Art reagieren; viele sind in Entwicklung. Drittgenerations- ausgeführte Nanomaterials wären möglicherweise die dreidimensionalen Anlagen, die selbst-zusammenbauen oder verwendet werden konnten, um Medikamentenverabreichung zu den spezifischen Körperteilen anzuvisieren, vorweggenommen, über 2010 sich zu entwickeln. Der vierten Generation wird vorweggenommen, um Molekülstrukturen zu sein mit Absicht.

Ein einfaches Gedankenexperiment zeigt, warum nanoparticles solche phänomenale Fläche pro Gerätenvolumen haben. Ein fester Würfel eines Materials 1 cm auf a seiten-über die Größe eines Zuckers Würfel-hat 6 Quadratzentimeter Fläche, ungefähr Gleichgestelltes zu einer Seite Hälfte Steuerknüppel des Gummis. Aber, wenn dieses Volumen von 1 Kubikzentimeter mit Würfeln 1 mm auf einer Seite gefüllt wurden, würde der 1.000 mm-groß Würfel sein (10 x 10 x 10), von denen jedes eine Fläche von 6 Quadratmillimetern hat. Die Gesamtfläche der 1.000 Würfel fügt oben Quadrat 60 Zentimeter-über die selben wie eine Seite von zwei drittel von 3 x von 5 hinzu, notecard-weil man die Flächen aller mmwürfel sogar innerhalb des ursprünglichen Volumens zählen muss. Aber, wenn dieser einzelne Kubikzentimeter Volumen mit Würfeln 1 nm auf einem seiten--ja gefüllt wird, 1021 von ihnen, jedes mit einem Bereich Quadrats 6 kommt nm-ihre Gesamtfläche zu 60 Million Quadratzentimetern oder zu 6.000 Quadratmetern. Das heißt, hat ein einzelner Kubik- Zentimeter Kubik-nanoparticles eine Gesamtfläche ein Drittel wieder, das größer als ein Fußballplatz ist!

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie Online - Oberflächenflächendiagramm

Abbildung 1. [Quelle: Trudy E. Bell; Grafikhöflichkeit von Nicolle Rager Voller]

Die Überraschende Physik Von Ausgeführten Nanomaterials

Größe Stoffe

Am nanoscale unterscheiden grundlegendes mechanisches möglicherweise, elektronisches, optisches, chemisches, biologischem und an anderen Eigenschaften sich beträchtlich von den Eigenschaften von Mikrometer-groß Partikeln oder von Massenmaterialien.

Ein Grund ist Fläche. Fläche zählt, weil die meisten chemischen Reaktionen, die Körper mit einbeziehen, an den Oberflächen geschehen, in denen chemische Bindungen unvollständig sind. Die Fläche eines Kubikzentimeter eines Vollmaterials ist Quadrat 6 Zentimeter-über die selben wie eine Seite Hälfte Steuerknüppel des Gummis. Aber die Fläche eines Kubikzentimeter 1 nm-Partikel in einem ultrafine Pulver ist 6.000 Quadrat Meter-wörtlich ein dritter größerer als ein Fußballplatz. (Siehe Abbildung 1, oben.)

So können Sammlungen von NSPs mit ihren enormen Flächen außergewöhnlich reagierend sein (es sei denn, dass eine Beschichtung angewandt ist), weil mehr, als ein Drittel ihrer chemischen Bindungen an ihren Oberflächen sind. Zum Beispiel sind nanoparticles des Silbers gefunden worden, um ein effektives zu sein, einige Firmen Bakterizid-anspornend, wiederverwendbare Wasseraufbereitungsfilter unter Verwendung der nanoscale Silberfasern zu konstruieren.

An welcher Größe fangen die Materialeigenschaften an zu ändern? Ist es eine allmähliche Transformation als eine fortfährt von großem zu kleinem, oder gibt es ein Schwellwert, unterhalb dessen die Eigenschaften unerwartet ändern? Beide sind möglicherweise, wirklich wahr. Quantum-Größe Effekte fangen an, Materialeigenschaften beträchtlich zu ändern (wie Transparenz, Farbe der Fluoreszenz, elektrische Leitfähigkeit, magnetische Durchlässigkeit und andere Eigenschaften) wann immer sie thermische Effekte beherrschen, das für viele Materialien herum 100 nm ist. Für elektronische Eigenschaften erhöhen Quantumgröße Effekte umgekehrt mit abnehmender Teilchengröße. Jedoch, für etwas Materialien, werden andere eindeutige Eigenschaften an den bestimmten Größen ausgeprägt - zum Beispiel haben Gold-nanoparticles groß katalytische Eigenschaften bei 3 nm erhöht. Materielle Effekte an den verschiedenen Größen Zu Kennzeichnen ist ein heißer Bereich der Grundlagenforschung.

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie Online - Zellen des Diamanten, des Graphits und des Buckminsterfullerene

Abbildung 2.

Kohlenstoff und einige andere Elemente (einschließlich Schwefel, Zinn und Sauerstoff) werden in den mehrfachen strukturellen Formen gefunden, genannt Allotrope, die beträchtlich verschiedene Eigenschaften haben. Zum Beispiel in der kristallenen Form, wird reiner Kohlenstoff als Graphit (sehr weich), Diamant (sehr stark) und verschiedene Größen von Buckminsterfullerenes gefunden (abhängig von der Anzahl von Kohlenstoffatomen).

Form Stoffe

Ausgeführte Nanomaterials mit der identischen chemischen Zusammensetzung können eine Vielzahl von Formen haben (einschließlich Kugeln, Gefäße, Fasern, Ringe und Flugzeuge). Außerdem hat möglicherweise jede dieser Formen verschiedene physikalische Eigenschaften, weil das Muster von molekularen Anleihen sich unterscheiden, selbst wenn sie aus den gleichen Atomen verfasst werden.

Zum Beispiel bis 1985 wurde es geglaubt, dass reiner Kohlenstoff in nur zwei kristallene Formen kam: Graphit (dessen sechseckiges Kristallgitter in einem zweidimensionalen Flugzeug liegt) oder Diamant (dessen Kubikkristallgitter in allen drei Abmessungen sich ausdehnt). Dass Jahr, hohle Käfige von 60 Kohlenstoffatomen in einer soccerball Form zuerst im Labor (gemacht wurden und auch unabhängig in den entfernten Sternen und in den Verbrennungsnebenerscheinungen) - ein neues kristallenes Formular des Kohlenstoffes so beträchtlich es entdeckt, wurde durch den Nobelpreis in der Chemie im Jahre 1996 erkannt. Das neue Formular, ziemlich stabil, wurde ein buckyball oder einen Fullerene nach dem Architekten Richard Buckminster Fuller, Erfinder der geodätischen Kuppel der gleichen Form benannt. Seit damals sind stabile Fullerenes von 70, 74 und 82 Kohlenstoffatomen auch synthetisiert worden. (Siehe Abbildung 2, oben)

Ähnlich ist Titandioxid (TiO) in NSPs mindestens von zwei verschiedenen Formen und von kristallenen Zellen synthetisiert worden, von denen jede möglicherweise unterschiedliche Giftigkeit hat. Obgleich Titandioxid normalerweise tatsächlich undurchsichtiges weiß- ist, wird verwendet, um weiße Lacke - als ausgeführte nanoparticles, seine optische Qualitätsänderung zu machen und lässt es transparent werden. Dennoch blockiert es noch effektiv UV-Licht, eine Kombination von den Eigenschaften, die zu den Herstellern von Kosmetik und von Lichtschutz attraktiv sind.

Anderer Eigenschaftenstoff. Andere Materialeigenschaften, die möglicherweise wichtiger sind, als gerade Größe umfassen Ladung, Kristallstruktur, Oberflächenbeschichtungen, Restkontamination abhängig von Methode der Synthese und Tendenz von einzelnen nanoparticles zur Gesamtheit in größere Büschel.

Gefahr, Gefahr und Andere Ausdrücke Der Kunst

Wenn die physikalischen Eigenschaften von NSPs zu Massenmaterialien so unterschiedlich sind, wäre möglicherweise was die Auswirkungen für Toxikologie und die Gefahr der Humanexposition? Zuerst einige wesentliche Definitionen:

·         Gefahr

·         Gefahr

·         Berührung

·         Dosis

Einige tägliche Wörter haben spezifische Bedeutungen auf den Gebieten der Gefahrenanalyse, der Toxikologie oder des Arbeitsschutzes.

Gefahr

„Gefahr“ ist das Potenzial, Schaden zu verursachen; es ist ein tatsächliches Eigentum eines Materials. Schwefelsäure zum Beispiel ist ein Gefahrstoff aufgrund seiner Chemie. Nichts kann das ändern, kurz von der Änderung seiner Chemie, um noch etwas zu werden.

Gefahr

„Gefahr“ ist die Wahrscheinlichkeit des Schadenauftretens; es ist eine Kombination einer Gefahr mit der Wahrscheinlichkeit der Berührung und der Größe und der Frequenz von Dosen. Gefahren, anders als Gefahren, können gehandhabt werden und herabgesetzt werden: ein Gefahrstoff wirft mit geringem Risiko auf, wenn die Möglichkeiten der Berührung und der Größe und die Frequenz der Dosis, die möglicherweise durch diese Berührung empfangen würde, niedrig sind. Das Lassen eines unbenannten Papiercup starker Schwefelsäure auf eine Küchenarbeitsplatte wirft hohes Risiko auf, weil die Wahrscheinlichkeit der Berührung und die mögliche Dosis groß sind; aber die gleiche Säure, wenn es richtig in ein Chemielabor beschriftet wird und gesperrt wird, zu dem nur ausbildete, Personal, Zugriff hat, wirft minimale Gefahr auf.

Berührung

„Berührung“ ist eine Kombination der Konzentration einer Substanz in einem Medium, der mit der Dauer des Kontaktes multipliziert wird. Zum Beispiel ist verdünnte Schwefelsäure, die spritzt und schnell weg gewaschen wird, eine Niedrigberührung Dosis, die möglicherweise nur die Haut rötet; die starke Schwefelsäure, die auf Haut sitzen lassen wird, ist eine Hochberührung Dosis, die wahrscheinlich ernste Brandwunden verursacht.

Dosis

„Dosis“ ist die Menge einer Substanz, die eine biologische Anlage einträgt und gemessen werden kann als Körperdosis, die Gesamtmenge, die durch die biologische Anlage aufgenommen wird, oder als die Menge in einem spezifischen Organ (Haut, Lunge, Leber, Usw.). Und liegen hierin unbeantwortetere Fragen.

Fragen Über Dosimetrie

Bis jetzt sind Belastung durch Staub und giftige Dosen im Hinblick auf Massenkonzentration, geläufig Milligramme pro Kubikmeter gemessen worden. Jedoch sogar sehr niedrige Konzentrationen von NSPs - ob natürlich, beiläufig oder ausgeführt - in der Luft stellen Sie eine phänomenale Anzahl von Partikeln dar, wie von den Maßen von ultrafine Schadstoffen weithin bekannt ist. Laborratten 100 nm-Titandioxidpartikeln Aussetzend, hat die selbe Menge von Lungenentzündung als 10mal größere Masse von größeren (1-2.5-μm) Partikeln erwähnt. Tatsächlich in mindestens einigen Fällen, scheint die Menge von Entzündung, mit Fläche des Partikels von verabreichtem NSPs als mit ihrem Mass. besser aufeinander bezogen zu werden. So wundern sich einige Toxikologen jetzt, ob Fläche eine bessere Maßnahme der Dosis für NSPs als Mass. sein würde. Bis Forscher wissen, welche Zählungen höchst, viele Forscher beginnen, beide in ihren Papieren zu spezifizieren.

Die Überraschende Toxikologie Von Nanoparticles

Größe Stoffe

Größe hat möglicherweise eine andere entscheidende biologische Konsequenz: wo nanoparticles oben im Gehäuse beenden.

Ein Komplex von körperlichen Faktoren wie Aerodynamik, Schwerkraft und Massenursachen die größten inhalierbaren Haupt- in der Wekzeugspritze und in der Kehle abzugeben Staubteilchen. Alle Mögliche Giftwirkungen treten an dieser Site auf (zum Beispiel, nasale Krebse wegen des hölzernen Staubes). Teilchen werden in den oberen Atemwegen abgegeben und werden durch die „mucosociliary Rolltreppe weggetrieben; “ die fingerlike Wimpern und das schleimige Futter der Trachea und der bronchialen Gefäße, die Partikel oben in die Kehle und in die Wekzeugspritze, in der sie gehustet sind, heraus geniest zusammenrücken, geblasen, oder geschluckt. Alle Mögliche Giftwirkungen resultieren normalerweise aus Absorption durch den Darm (Bleivergiftung zum Beispiel).

Die folgenden Teilchen dringen tieferes in die alveolare Region (wo Sauerstoff und Kohlendioxyd in und aus dem Blut ausgetauscht werden) ein und werden normalerweise behoben, wenn alveolare Makrophagen (spezielle monocytic Fresszellen in den Lungen) die Partikel versenken und sie weg tragen. Aber, wenn eine hohe Konzentration von NSPs inhaliert wird, die bloße Anzahl von Partikeln - besonders wenn sie nicht zusammenballen - kann jene Abstandvorrichtungen und sie überwältigen kann zu den verschiedenen Teilen der Atemwege eindringen. Giftwirkungen liegen normalerweise am Beenden der Makrophagen, das chronische Entzündung verursacht, die Lungengewebe beschädigt (Asbestlunge und Silikose sind Beispiele).

An den Größen fangen kleiner als 100 nm, inhalierte Partikel an, sich eher wie Gasmoleküle zu benehmen und können überall in den Atemwegen durch Diffusion abgegeben werden. Wie Gase NSPs-ob natürlich, beiläufig, oder ausgeführt-einfach wegen ihrer „nanoscopic“ Größe, kann durch die Lungen in den Blutstrom passieren und durch Zellen aufgenommen werden, innerhalb der Stunden möglicherweise empfindliche Sites wie Knochenmark, Leber, Nieren, Milz und Inneres erreichend.

Während die Partikel verglichen mit der Größe einer Zelle kleines werden, können sie anfangen, auf die molekulare Maschinerie der Zelle einzuwirken. Die olfaktorische Küvette des Zentralnervensystems (wo aromatische Moleküle entdeckt werden), scheint, in der Lage zu sein, NSPs zu absorbieren, das als 10 nm von der Nasenhöhle kleiner ist - die entlang die Neurite und Dendriten dann sich bewegen kann, zum der Blut-Hirn-Schranke zu kreuzen.

Einatmung ist nicht der einzige Weg in das Gehäuse. Wenn es eingenommen wird, kann NSPs in der Leber, in der Milz und in den Nieren oben beenden. Wenn es berührt wird, neigen NSPs im Bereich von 50 nm und kleineres, die Haut leicht einzudringen als die größeren Partikel (obgleich andere Aspekte wie Ladungs- und Oberflächenbeschichtungen der Partikel auch wichtig sind), die manchmal durch die Lymphanlage aufgenommen werden und lokalisieren in den Lymphknoten. (Siehe Abbildung 3, unten.)

Aus dem gleichen Grunde ist die mucosociliary Rolltreppe auch nicht der einzige Ausweg des Gehäuses. Es gibt den Beweis, der vorschlägt, dass nanoparticles durch Urin ausgeschieden werden konnten. Jedoch sind Ausscheidungswege für nanoparticles (Urin, Rückstände, Schweiß) wahrscheinlich, abhängig von Berührungsweg zu schwanken, sortieren, laden auf, tauchen Beschichtung, chemische Zusammensetzung und viele anderen Faktoren auf.

Für beiläufige Berührung dieser konnte ganzer ausziehende Wetterschacht von NSPs in innere Organe von Belang sein. Aber für therapeutische Berührung, ist er aufregend, da er vorschlägt, dass ausgeführte Nanomaterials verwendet werden können, um Therapien zu den spezifischen Organen anzuvisieren, sogar eine normalerweise ziemlich schwierig zu erreichen (wie das Gehirn).

Bis jetzt sind Ergebnisse von den verschiedenen Forschern andeutender als endgültig. Mehr Forschung muss auf Arten der Verabreichung, Mittelwerte des ausziehenden Wetterschachts und auf den Abstandvorrichtungen des Gehäuses erfolgt sein. Auch wenn nm-groß Partikel in den Verbrennungsprozessen erzeugt werden, stoßen die meisten mit anderen Partikeln zusammen, werden durch die starke Oberflächenspannung und Anhäufung in größere Partikel zusammengehalten. Die Verteilung von Teilchengrößen hängt von der Dichte von nmpartikeln im Augenblick der Generation ab. Eins des frühen Vorranges für Nanotechnologiegesundheitsforschung ist, ein besseres Verständnis der Teilchengrößen zu gewinnen, die wahrscheinlich sind, auf die Produktion von ausgeführten nanoparticles sich zu beziehen.

Noch ist Größe nicht die einzige diese Sache Stoffe für mögliche Giftigkeit.

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie Online - Biokinetics von nanoscale Partikeln

Abbildung 3.

Nanoscale-Partikel können in den verschiedenen Körperteilen abhängig von Größe und andere Eigenschaften oben beenden sowie Wege des Eintrages. Obgleich viel Wege des ausziehenden Wetterschachts und der Versetzung demonstriert worden sind, sind andere noch hypothetisch und Bedarf nachgeforscht zu werden. Versetzungskinetik sind in großem Maße unbekannt, wie Aufspeicherung und Speicherung in den kritischen Zielsites und ihre zugrunde liegenden Vorrichtungen. Diese sowie mögliche Auswirkungen, hängen in großem Maße von den physikalisch-chemischen Eigenschaften der Oberfläche und des Kernes von NSPs ab. Müssen qualitative und quantitative Änderungen in NSP-biokinetics in einem kranken oder übereinkommenden Organismus auch betrachtet werden.

Form Stoffe

Obgleich die Formen von NSPs ihnen eindeutige Eigenschaften auch geben, unter den Giftigen Substanz-SteuerTat (TCSA) ausgeführten nanoparticles kann nicht als neue Mittel angesehen werden, es sei denn, dass sie eine eindeutige Zusammensetzung haben. Zum Beispiel werden TiO-nanoparticles die gleiche Methode in Bezug auf Regelung wie Massen-TiO gehandhabt, selbst wenn die zwei Formulare verschiedene Eigenschaften haben.

Einige Studien zeigen, dass die Materialien, welche die gleiche Zusammensetzung aber von verschiedenen Formen sowie von Größen haben, unterschiedliche Giftigkeit - außerdem, nicht mit einem linearen Verhältnis haben, wie man möglicherweise erwartete. Zum Beispiel zeigte eine Studie, dass nanoparticles 50 bis 130 nm herüber des Quarz-kristallenen Silikons (eine Substanz bekannt, um giftig zu sein) weniger giftig als waren, 1,6 μm Partikel - aber, dass 10 nm-Partikel wirklich giftiger waren. Aber Weg des Eintrages in das Gehäuse sowie Dosis beeinflussen auch Giftigkeit.

Reinheit Stoffe

Massenkohlenstoff in den makroskopischen Bauteilen ist medizinisch nützlich, weil er nicht zu oder zurückgewiesen durch das Gehäuse giftig ist. Jedoch, einige Forscher haben beobachtet von den Experimenten, dass Kohlenstoff nanotubes (besonders einzel-ummauert oder mehrwandige Kohlenstoff nanotubes) scheinen, giftiger zu sein als andere Formulare des Kohlenstoffes. Andere haben diesen Anspruch debattiert, weil die verwendeten nanotubes Spurnverunreinigungen des Eisens oder der Lösungsmittel hatten. Tatsächlich schlagen einige Studien vor, dass andere Formulare möglicherweise von nanoscale Kohlenstoff wie Fullerenes C60 verhinderte Giftigkeit indem sie Antioxydantien sind.

Hier oder in den ähnlichen Debatten über anderen ausgeführten Nanomaterials, sein Vielleicht mag die Reinheit der ausgeführten Nanomaterials. Gegenwärtig haben Leute nicht absolut wiederholbare Regelung auf Herstellungsverfahren; nanotech Produktion ist jetzt ungefähr, wo die Produktion von Halbleiter-Lasern des IndiumGalliumarsenidphosphids (InGaAsP) im frühen zur Mitte der 80iger Jahre - verhältnismäßig niedriger Ertrag von der zuverlässigen Produktion waren. So sind buckyball Produkte von einem Lieferanten nicht notwendigerweise zu denen von anderen identisch, also unterscheidet möglicherweise sich Giftigkeit. Stellen Sie Quellen vorsichtige Fragen über die Größe von Partikeln, ihre Fertigung, experimentelle Methoden, ob sie die Materialien selbst, zur Zeit als sie das Experiment durchführten oder einfach den Erklärungen glaubten, die vom Lieferanten abgegeben wurden, und den Vergleich ihrer Ergebnisse mit anderen Studien kennzeichneten.

Bleiben Sie Dran

Mit mehr Forschung, die laufend ist, gibt es mehr und Neuerscheinungen berichtend über nanotoxicology. Bis mehr sicher ist, hat das Nationale Institut für Arbeitsschutz (NIOSH) angekündigt, dass Forschungsbedarf und Zwischenkorrekturlinien für schützende Arbeitskräfte in nanotech Industrien in seinem Bericht zur Sicheren Nanotechnologie sich Nähert.

Hauptautor: Trudy E. Bell

Quelle: Nationale Nanotechnologie-Initiative (NNI)

Zu mehr Information über diese Quelle besuchen Sie bitte Nationale Nanotechnologie-Initiative (NNI)

Date Added: Aug 16, 2006 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 09:26

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