Clasificación, definiciones, propiedades, riesgos, riesgos y toxicología de las nanopartículas y la nanotecnología

:: AZoNanotechnology artículo

Los temas cubiertos

Fondo

¿Por qué las partículas pequeñas son una gran historia

Lugar a dudas

El desacuerdo sobre la clasificación

El desacuerdo sobre la definición

Cuatro Generaciones anticipada

La física sorprendente de los nanomateriales artificiales

El tamaño sí importa

Asuntos forma

Peligro, riesgo y otras condiciones de Arte

Peligro

Riesgo

Exposición

Dosis

Preguntas sobre Dosimetría

La toxicología de las nanopartículas sorprendente

El tamaño sí importa

Asuntos forma

Asuntos pureza

Stay Tuned

Fondo

Este artículo fue escrito originalmente por la Iniciativa Nacional de Nanotecnología (NNI), como una guía para los reporteros y periodistas que escriben sobre la salud de la nanotecnología y los riesgos de seguridad. Se ofrece el conocimiento de fondo bueno en lo que respecta a la comprensión de las promesas y peligros de la nanotecnología.

¿Por qué las partículas pequeñas son una gran historia

Durante décadas, los científicos han anticipado desde la teoría de que si podían manipular las moléculas individuales, podrían diseñar materiales con propiedades electrónicas, ópticas y otros no se observan en grandes cantidades - y abrir nuevas fronteras en la electrónica, la medicina y los productos de consumo. Más bien como las células utilizan algunos aminoácidos para ensamblar las proteínas con una amplia gama de características y funciones, la nanotecnología podría hacer posible a los materiales de diseño y la ingeniería a nivel molecular con propiedades específicas. "Hay un montón de espacio en el fondo" es un chiste, citada con frecuencia profética de la tarde Caltech físico Richard Feynman A. en 1959.

Medio siglo después, la promesa de la nanotecnología se está convirtiendo en realidad - no sólo en el laboratorio, pero ya en algunos productos de consumo comerciales que van desde el protector solar en las ventanas autolimpiantes. Más interesantes son las posibilidades de terapias contra el cáncer, que puede ser un tumor erradicada sin que el resto del cuerpo enfermo. Investigadores del medio ambiente están investigando el uso de la ingeniería de los materiales a nanoescala (nanomateriales artificiales para abreviar) para purificar o desalinizar el agua, para mejorar la eficiencia energética, o para limpiar los desechos peligrosos. De hecho, la gente está empezando a hablar de los nanomateriales de ingeniería como una clase completamente nueva de materiales, la nanotecnología como una revolución, como nuevo industriales importantes para el siglo XXI como la primera revolución industrial fue en el siglo XIX y la tecnología de la información la revolución estaba a la vigésima.

Pero con una nueva y revolucionaria tecnología vienen preguntas sobre el trabajo, consumo, seguridad y medio ambiente y la salud. Si los nanomateriales artificiales con propiedades físicas diferentes de sus contrapartes a granel, podría también plantear nuevos riesgos para la salud humana en su fabricación, uso y disposición?

Hasta el momento, nadie lo sabe. Los datos actuales sugieren que, básicamente, "depende". Pero los investigadores tanto en el gobierno y la industria privada están dispuestos a averiguarlo.

En primer lugar, la toxicidad en sí puede ser útil. De hecho, es muy buscado para ciertas aplicaciones, tales como terapias contra el cáncer. (Además, tenga en cuenta que a menudo la toxicidad depende de la dosis y administración: incluso la sal de mesa es tóxico en dosis altas.)

En segundo lugar, si la toxicidad es conocida, la manipulación y el envasado se puede diseñar para mitigar los riesgos de la exposición no deseada en los procesos de fabricación, como es costumbre en las industrias que utilizan materiales peligrosos. Procedimientos de manejo seguro de los nanomateriales artificiales posible que tenga que difieren de los que se usan ahora para las grandes partículas de tamaño micrométrico, especialmente importante para los trabajadores de nanofabricación. Las preguntas también se han planteado sobre la seguridad de los nanomateriales de ingeniería en productos de consumo o en los dispositivos médicos implantables, o de plantas y animales en el medio ambiente después de su eliminación.

En tercer lugar, los desarrolladores de la nanotecnología están prestando atención a una lección en el riesgo percibido de un relacionado de campo de alta tecnología: la resistencia de los consumidores que surgieron en la introducción de cultivos y productos con organismos genéticamente modificados (OGM). En la primera parte, que la resistencia surgió porque las empresas de biotecnología han introducido productos transgénicos sin mucha discusión abierta de preguntas y preocupaciones legítimas de la población en general, con el resultado de que el público sentía que tenía que aceptar los riesgos para la salud y el medio ambiente mientras que los beneficios se limitan a mayores ganancias para las grandes empresas agrícolas. El resultado fue la desconfianza y la sospecha pública generalizada. Queriendo evitar un destino similar (sobre todo teniendo en cuenta que la preocupación y pide que la regulación que ya se han expresado en algunos sectores), los desarrolladores de la nanotecnología están llevando a cabo lo que ellos llaman "desarrollo responsable." Eso incluye específicamente fomentar la cobertura de principios, pulse directa de trabajo en la evaluación de riesgos así como los beneficios de los nanomateriales artificiales, así como los reglamentos sencillo ideado a través de procesos transparentes.

Este artículo tiene tres propósitos: para dibujar fundamentos esenciales de la física y la biología de los nanomateriales artificiales (y, de hecho, también natural y nanopartículas incidentales), para poner de relieve las cuestiones clave y los recursos, y - más importante - para advertir acerca de los resultados contradictorios y trampas de la lógica y sugerir preguntas profundas para las fuentes.

Lugar a dudas

El desacuerdo sobre la clasificación

De acuerdo con las Academias Nacionales, se hace una distinción entre tres tipos de partículas de nano escala (a menudo abreviado en la literatura como "PEN"): natural, accidental, y la ingeniería. Nanopartículas naturales se producen en el medio ambiente (polvo volcánico, el polvo lunar, las bacterias magnetotácticas, compuestos minerales, etc.) Nanopartículas incidentales, a veces también llamados residuos o partículas antropogénicas, se producen como resultado de los procesos industriales por el hombre (escape de diesel, de combustión de carbón, humos de soldadura, etc.) Tanto las nanopartículas naturales y accidentales pueden tener formas irregulares o regulares. Las nanopartículas de ingeniería más a menudo tienen formas regulares, tales como tubos, esferas, anillos, etc

Nanomateriales artificiales pueden ser producidos mediante molienda o de grabado litográfico de una muestra grande para obtener partículas nanométricas (un enfoque a menudo llamado "top-down"), o mediante el ensamblaje de subunidades más pequeñas a través del crecimiento de cristales o de síntesis química para crecer nanopartículas del tamaño deseado y configuración (un enfoque a menudo llamado "bottom-up"). Dado que la técnica de producción específicas pueden influir en el riesgo la salud humana, pida las fuentes de especificar.

Preguntas recientes acerca de la toxicidad se dirigen a los nanomateriales artificiales. Sin embargo, la literatura sobre las nanopartículas naturales y accidentales es útil, porque se sabe más acerca de ellos (en parte, a causa de la investigación sobre contaminación humos de soldadura, polvo de carbón, y los aerosoles ultrafinas), y porque la información sobre su comportamiento puede ser útil para entender el comportamiento de las nanopartículas artificiales.

También de acuerdo con las Academias Nacionales, los materiales a nanoescala, ya sea ingeniería o natural-hasta ahora parece que se dividen en cuatro categorías básicas. El grupo cuenta actualmente con el mayor número de los nanomateriales comercial es el óxido de metal, como los óxidos de zinc o el titanio, que se utilizan en la cerámica, los agentes químicos de pulido, revestimientos resistentes a arañazos, cosméticos y bloqueadores solares. Un grupo significativo es nano-arcillas, de origen natural en forma de placa partículas de arcilla que reforzar o endurecer los materiales o los hacen de combustión lenta. Un tercer grupo es nanotubos, que son utilizados en recubrimientos para disipar o reducir la electricidad estática (por ejemplo, en las líneas de combustible, de difícil manejo de las bandejas de disco, o en los cuerpos de automóvil para ser pintado electrostático). El último grupo es los puntos cuánticos, que se utiliza en medicina o la exploración en el auto-ensamblaje de las estructuras de la nanoelectrónica. Pero tenga en cuenta: no todas las fuentes oficiales se encuentra el mismo orden útil. Por ejemplo, la Agencia de Protección Ambiental de EE.UU. divide a las nanopartículas de ingeniería en materiales basados ​​en carbono (nanotubos, fullerenos), a base de metal materiales (incluyendo los óxidos de metal y los puntos cuánticos), dendrímeros (de tamaño nano-polímeros construidos a partir de las unidades ramificadas de la química sin especificar) , y compuestos (como nano-arcillas).

El desacuerdo sobre la definición

Más EE.UU. y los británicos expertos en nanotecnología PEN define como partículas menores de 100 nanómetros (nm), es decir, 0,1 micrómetros o micras (m)-en una de ellas. Por lo tanto, una fibra de menos de 100 nm se considera un NSP, incluso si se tratara de varios micrómetros de largo. Esta definición, sin embargo, no es universal. En Japón , Las partículas de entre 50 y 100 nm son clasificados como "partículas ultrafinas", y sólo los menores de 50 nm en una dimensión se consideran auténticos los PEN. Dicho esto, incluso algunas agencias de EE.UU. también utilizan el término "partículas ultrafinas" para describir las partículas de menos de 100 nm (aunque por lo general en el contexto de la natural o accidental nanopartículas-rara vez se refiere a las nanopartículas artificiales).

Para resolver esta confusión, ISO, IEC, ANSI, ASTM, y otros organismos de normalización nacionales e internacionales están discutiendo la normalización de la terminología, la metrología, la caracterización, y enfoques de la seguridad y la salud. Hasta todo lo que esté finalizado, pida a las fuentes de aclarar las definiciones y los supuestos que subyacen a su trabajo específico. Las diferencias pueden ser cruciales para la física y la biología que se informa.

Lo pequeño es de 100 nm? Se trata de cien milésima del diámetro de un cabello humano (que es de 50 a 100 micras). Más útil, 1 m (1.000 nm) es aproximadamente del tamaño de una bacteria, sobre el límite de lo que es visible a través de la mayoría de los microscopios de luz. Por el contrario, 100 nm tiene el tamaño de un virus, una décima parte del tamaño de una bacteria. NSP, como los virus, son invisibles incluso a través de la mejor microscopio óptico, ya que son más pequeñas que las longitudes de onda de la luz (que van desde aproximadamente 700 nm en el rojo a 400 nm en el violeta), sino que sólo se pueden crear imágenes con algunos de mayor resolución instrumentos como el microscopio electrónico de barrido. 1 nm tiene el tamaño de una molécula simple de azúcar.

Cuatro Generaciones anticipada

Los científicos ya están hablando en términos de generaciones de los nanomateriales artificiales. La primera generación de nanoestructuras es pasiva, tales como partículas individuales, revestimientos, etc - los tipos de nanomateriales artificiales ya incorporados a algunos productos de consumo. La segunda generación de nanoestructuras es que realizan una función activa, tales como transistores o los sensores, o que reaccionan de manera adaptativa, y muchos están en desarrollo. La tercera generación de nanomateriales artificiales podrían ser sistemas tridimensionales que pueden auto-ensamblan o se utilizan para orientar la administración de fármacos a partes específicas del cuerpo, prevista a desarrollarse sobre el año 2010. La cuarta generación se prevé que las estructuras moleculares de diseño.

Un sencillo experimento mental muestra por qué las nanopartículas tienen como área de superficie por unidad de volumen fenomenal. Un cubo sólido de un material de 1 cm de lado-del tamaño de un cubo de azúcar, tiene 6 centímetros cuadrados de superficie, más o menos igual a un lado de la mitad de un chicle. Pero si ese volumen de 1 centímetro cúbico se llena de cubitos de 1 mm de lado, que serían 1.000 milímetros de tamaño cubos (10 x 10 x 10), cada uno de los cuales tiene una superficie de 6 milímetros cuadrados. La superficie total de 1.000 cubos de la suma de hasta 60 centímetros cuadrados-aproximadamente lo mismo que uno de los lados de las dos terceras partes de 3 x 5 notecard-porque hay que contar con las superficies de todos los cubos de un milímetro, incluso en el interior de la volumen original. Pero cuando ese centímetro cúbico de volumen está lleno de cubos de 1 nanómetro de un lado, sí, 1.021 de ellos, cada uno con un área de 6 nanómetros, sus cuadrados de superficie total asciende a 60 millones de centímetros cuadrados o 6.000 metros cuadrados. En otras palabras, un centímetro cúbico de nanopartículas cúbicos, tiene una superficie total de un tercio más grande que un campo de fútbol!

AZoNano - La A a la Z en línea de la nanotecnología - Diagrama de Superficie

Figura 1. Diagrama de Superficie
[Fuente: Trudy E. Bell, cortesía de Nicolle Rager gráficos Fuller]

La física sorprendente de los nanomateriales artificiales

El tamaño sí importa

En la escala nanométrica, fundamental mecánico, electrónico, óptico, químico, biológico, y otras propiedades pueden diferir significativamente de las propiedades de las partículas de tamaño micrométrico o materiales a granel.

Una de las razones es la superficie. Superficie cuenta porque la mayoría de reacciones químicas que involucran sólidos ocurrir en la superficie, donde los enlaces químicos son incompletos. La superficie de un centímetro cúbico de un material sólido es de 6 centímetros cuadrados-aproximadamente el mismo que uno de los lados de la mitad de un chicle. Sin embargo, la superficie de un centímetro cúbico de partículas de 1 nm en un polvo ultrafino es de 6.000 metros, literalmente un cuadrado. Tercio más grande que un campo de fútbol (Ver Figura 1, arriba).

Por lo tanto, las colecciones de los PEN con sus áreas de superficie enorme puede ser excepcionalmente reactivo (a menos que una capa se aplica), debido a que más de un tercio de sus enlaces químicos se encuentran en su superficie. Por ejemplo, las nanopartículas de plata se han encontrado para ser un eficaz bactericida varias empresas que inspira el diseño reutilizable para purificar el agua usando filtros de fibras de plata a nanoescala.

¿A qué tamaño se las propiedades de un material de empezar a cambiar? Se trata de una transformación gradual en un producto de mayor a menor, o hay un umbral por debajo del cual las propiedades de repente cambio? Tanto puede ser cierto, en realidad. Cuánticos de tamaño efectos comienzan a alterar de manera significativa las propiedades del material (tales como la transparencia, el color de la conductividad de fluorescencia, eléctrica, permeabilidad magnética y otras características), siempre que dominan los efectos térmicos, lo que para muchos materiales es de alrededor de 100 nm. Para las propiedades electrónicas, de tamaño cuántico aumentar los efectos inversamente con el tamaño de las partículas disminuye. Sin embargo, para algunos materiales, otras propiedades distintas a ser pronunciado en tamaños particular - por ejemplo, las nanopartículas de oro han aumentado considerablemente las propiedades catalíticas de 3 nm. La caracterización de los efectos materiales en diferentes tamaños es un área sensible de la investigación básica.

AZoNano - La A a la Z de la nanotecnología en línea - Las estructuras de diamante, el grafito y buckminsterfullereno

Figura 2. Estructuras de diamante, el grafito y buckminsterfullereno

De carbono y otros elementos (como el azufre, el estaño y el oxígeno) se encuentran en múltiples formas estructurales, alótropos llamados, que tienen propiedades muy diferentes. Por ejemplo, en forma cristalina, carbono puro se encuentra en forma de grafito (muy suave), diamantes (muy difícil), y varios tamaños de buckminsterfullerenes (dependiendo del número de átomos de carbono).

Asuntos forma

Nanomateriales artificiales con la composición química idénticos pueden tener una variedad de formas (incluidas las esferas, tubos, fibras, anillos, y los aviones). Por otra parte, cada una de estas formas pueden tener diferentes propiedades físicas, debido a que el patrón de los enlaces moleculares diferentes a pesar de que se componen de los mismos átomos.

Por ejemplo, hasta 1985, se creía que el carbono puro vino sólo en dos formas cristalinas: grafito (cuya red cristalina hexagonal está en un plano de dos dimensiones) o el diamante (cuya cúbicos red cristalina se extiende en las tres dimensiones). Ese año, las jaulas hueco de 60 átomos de carbono en forma de balón de fútbol se hizo por primera vez en el laboratorio (y también descubrió de forma independiente en las estrellas distantes y en subproductos de la combustión) - una nueva forma cristalina del carbono tan importante que fue reconocido por el Premio Nobel de Química en el año 1996. La nueva forma, muy estable, fue nombrada una bola hueca o fullereno por el arquitecto Richard Buckminster Fuller, el inventor de la cúpula geodésica de la misma forma. Desde entonces, los fullerenos estable de 70, 74 y 82 átomos de carbono también han sido sintetizados. (Ver Figura 2, arriba)

Del mismo modo, dióxido de titanio (TiO2) se ha sintetizado en los PEN de al menos dos diferentes formas y estructuras cristalinas, cada una de las cuales pueden tener efectos tóxicos distintos. Aunque el dióxido de titanio es normalmente de color blanco opaco - de hecho, se utiliza para hacer las pinturas blancas - como nanopartículas, su cambio de cualidades ópticas, permitiendo que se convierta en transparente. Sin embargo, aún efectivamente bloquea la luz ultravioleta, una combinación de propiedades atractivas para los fabricantes de cosméticos y bloqueadores solares.

Propiedades de otros materiales. Otras propiedades del material que puede ser más importante que el tamaño incluyen tarifas, estructura cristalina, recubrimientos superficiales, la contaminación residual en función del método de síntesis, y la tendencia de las nanopartículas individuales a agruparse en grupos más grandes.

Peligro, riesgo y otras condiciones de Arte

Si las propiedades físicas de los PEN son tan diferentes de los materiales a granel, lo que podría ser las implicaciones para la toxicología y el riesgo de exposición del ser humano? En primer lugar, algunas definiciones esenciales:

·          Peligro

·          Riesgo

·          Exposición

·          Dosis

Varias palabras de uso cotidiano tienen un significado específico en los campos del análisis de riesgos, la toxicología o la seguridad y la salud.

Peligro

"Peligro" es el potencial de causar daño, sino que es una propiedad intrínseca de un material. Ácido sulfúrico, por ejemplo, es un material peligroso, en virtud de su composición química. Nada puede cambiar eso, sin llegar a alterar su química para convertirse en otra cosa.

Riesgo

"Riesgo" es la probabilidad de que se produzcan daños, sino que es una combinación de un riesgo con la probabilidad de exposición y la magnitud y la frecuencia de las dosis. Riesgos, a diferencia de los peligros, se pueden gestionar y reducir al mínimo: un material peligroso representa un riesgo bajo si las posibilidades de exposición y la magnitud y la frecuencia de las dosis que pudieran ser recibidas a través de esa exposición son bajos. Dejando a un vaso de papel sin etiqueta de ácido sulfúrico concentrado en un mostrador de la cocina posee un alto riesgo debido a la probabilidad de exposición y la dosis potencial es alto, pero el mismo ácido, si es debidamente etiquetados y encerrado en un laboratorio de química a la que sólo personal calificado tiene acceso, supone un riesgo mínimo.

Exposición

"La exposición" es una combinación de la concentración de una sustancia en un medio multiplicado por la duración del contacto. Por ejemplo, ácido sulfúrico diluido que salpica y se desaparecen rápidamente, es una dosis baja de exposición que sólo puede enrojecer la piel, el ácido sulfúrico concentrado se deja reposar en la piel es una dosis alta de exposición que es probable que causa quemaduras graves.

Dosis

"Dosis" es la cantidad de una sustancia que entra en un sistema biológico y se puede medir como la dosis sistémica, la cantidad total ocupada por el sistema biológico, o como la cantidad en un órgano específico (piel, pulmones, hígado, etc) . Y es aquí donde se encuentran más preguntas sin respuesta.

Preguntas sobre Dosimetría

Hasta ahora, la exposición al polvo y las dosis tóxicas se han medido en términos de masa por unidad de volumen, comúnmente miligramos por metro cúbico. Sin embargo, incluso en concentraciones muy bajas de los PEN - ya sean naturales, accidentales o de ingeniería - en el aire representan un número extraordinario de partículas, como es bien sabido a partir de mediciones de contaminantes ultrafinas. La exposición de ratas de laboratorio a 100 nm partículas de dióxido de titanio se ha evocado la misma cantidad de inflamación pulmonar, masa 10 veces mayor de mayor tamaño (1-2.5-m) de partículas. De hecho, al menos en algunos casos, la cantidad de inflamación parece ser mejor correlación con el área de superficie de partículas de los PEN administrada que de su masa. Así, algunos toxicólogos se preguntan ahora si la superficie sería una mejor medida de la dosis para que la masa de los PEN. Hasta que los investigadores saben que cuenta con la mayoría, muchos investigadores están comenzando a especificar en sus documentos.

La toxicología de las nanopartículas sorprendente

El tamaño sí importa

El tamaño puede tener otra consecuencia biológica fundamental: ¿dónde terminan las nanopartículas en el cuerpo.

Un complejo de factores físicos tales como la aerodinámica, la gravedad y la masa hace que las partículas más grandes el polvo inhalable para depositar todo en la nariz y la garganta. Efectos tóxicos se producen en ese sitio (por ejemplo, el cáncer nasal debido al polvo de madera). Las partículas más pequeñas se depositan en las vías respiratorias superiores y son expulsados ​​por la "escalera mecánica mucosociliary," los cilios de dedo y de la membrana mucosa de la tráquea y los bronquios, que en conjunto mueven las partículas hacia la garganta y la nariz, en el que se expulsan al toser, estornudar, soplado a cabo, o se ingiere. Cualquier efecto tóxico por lo general resultan de la absorción en el intestino (la intoxicación por plomo, por ejemplo).

Las partículas más pequeñas al lado penetrar más profundamente en la región alveolar (donde el oxígeno y dióxido de carbono se intercambian dentro y fuera de la sangre) y se eliminan por lo general cuando los macrófagos alveolares (células especiales del tesoro monocítica en los pulmones) tragarse a las partículas y llevar a la basura. Pero si una alta concentración de los PEN se inhala, el gran número de partículas - especialmente si no aglomerado - pueden desbordar los mecanismos de limpieza, y que pueden penetrar a las diferentes partes de las vías respiratorias. Los efectos tóxicos se deben generalmente a la muerte de los macrófagos, lo que causa una inflamación crónica que daña el tejido pulmonar (asbestosis y la silicosis son ejemplos).

En tamaños de menos de 100 nanómetros, las partículas inhaladas empiezan a comportarse más como moléculas de gas y pueden ser depositados en cualquier parte del tracto respiratorio por difusión. Como los gases, los PEN-ya sean naturales, accidentales o de ingeniería-simplemente debido a su "nanoscópico" tamaño, pueden pasar a través de los pulmones al torrente sanguíneo y al ser absorbido por las células, en cuestión de horas llegar a los lugares potencialmente sensibles, como la médula ósea, el hígado , los riñones, el bazo y el corazón.

Cuando las partículas se vuelven pequeños en comparación con el tamaño de una célula, pueden empezar a interactuar con la maquinaria molecular de la célula. Bulbo olfatorio del sistema nervioso central (donde se detectan las moléculas aromáticas) parece ser capaz de absorber los PEN de menos de 10 nm de la cavidad nasal - que puede viajar a lo largo de los axones y las dendritas de cruzar la barrera sangre-cerebro.

La inhalación no es el único camino en el cuerpo. Cuando se ingiere, NSP puede terminar en el hígado, el bazo y los riñones. Cuando se toca, PEN en el rango de 50 nm y más pequeñas tienden a penetrar la piel más fácilmente que las partículas más grandes (aunque otros aspectos tales como revestimientos de carga y superficie de las partículas también son importantes), a veces, pueden ser recogidos por el sistema linfático y localización de los ganglios linfáticos. (Ver Figura 3, abajo).

Por la misma razón, la escalera mecánica mucosociliary tampoco es la única manera de salir del cuerpo. Hay evidencia que sugiere que las nanopartículas pueden ser excretados por la orina. Sin embargo, las vías de excreción de las nanopartículas (orina, heces, sudor) tienden a variar dependiendo de la ruta de exposición, tamaño, carga, revestimiento de la superficie, composición química, y muchos otros factores.

En caso de exposición accidental, todo esto la captación de los PEN en los órganos internos puede ser motivo de preocupación. Sin embargo, para la exposición terapéutica, es muy emocionante, ya que sugiere que los nanomateriales artificiales pueden ser utilizados para desarrollar terapias para órganos específicos, incluso los que normalmente es bastante difícil de alcanzar (como el cerebro).

Hasta ahora, los resultados de los diferentes investigadores son más sugerentes que definitivos. Se necesita más investigación se hace en los métodos de administración, los medios de captación, y en los mecanismos de limpieza del cuerpo. Además, cuando partículas de tamaño nanométrico se generan en los procesos de combustión más, chocan con otras partículas, se mantienen unidos por la fuerte tensión superficial, y aglomerado en partículas más grandes. La distribución de tamaños de las partículas depende de la densidad de las partículas de nanómetro en el punto de generación. Una de las primeras prioridades para la investigación en nanotecnología de la salud es lograr una mejor comprensión de los tamaños de las partículas que pueden estar asociados con la producción de nanopartículas.

Sin embargo, el tamaño no es lo único que importa a la posible toxicidad.

AZoNano - La A a la Z en línea de la nanotecnología - biocinética de partículas a escala nanométrica

Figura 3. Biocinética de partículas a escala nanométrica

Las partículas a nanoescala pueden terminar en diferentes partes del cuerpo, dependiendo del tamaño y otras características, así como las vías de entrada. Aunque la absorción de muchos y las rutas de desplazamiento se ha demostrado, otros aún son hipotéticos y deben ser investigados. Las tasas de translocación son desconocidas, como son la acumulación y la retención en los sitios objetivo fundamental y sus mecanismos subyacentes. Estos, así como los efectos adversos potenciales, en gran parte dependen de las características físico-químicas de la superficie y el núcleo de los PEN. Tanto los cambios cualitativos y cuantitativos en biocinética NSP en un organismo enfermo o en peligro también deben tenerse en cuenta.

Asuntos forma

Nanopartículas, aunque las formas de los PEN también les dan características únicas, con el Toxic Substances Control Act (TSCA) de ingeniería no pueden ser vistos como nuevos compuestos a menos que tengan una composición única. Por ejemplo, las nanopartículas de TiO2 se manejan de la misma manera con respecto a la regulación como a granel TiO 2, a pesar de que las dos formas tienen propiedades diferentes.

Algunos estudios muestran que los materiales que tienen la misma composición pero de diferentes formas, así como los tamaños tienen diferentes efectos tóxicos - por otra parte, no con una relación lineal como uno podría esperar. Por ejemplo, un estudio mostró que las nanopartículas de 50 a 130 nm de ancho de cuarzo-sílice cristalina (una sustancia conocida por ser tóxicos) son menos tóxicas que las partículas de 1.6 micras, - pero que el 10-nm partículas eran en realidad más tóxicos. Sin embargo, la ruta de entrada en el cuerpo así como la dosis también afectan a la toxicidad.

Asuntos pureza

De carbono a granel en los componentes macroscópicos es médicamente útil, ya que no es venenosa o rechazado por el cuerpo. Sin embargo, algunos investigadores han observado a partir de experimentos en los que los nanotubos de carbono (en especial de pared simple o de pared múltiple de nanotubos de carbono) parecen ser más tóxico que otras formas de carbono. Otros han discutido esa afirmación, porque los nanotubos utilizados tenían trazas de impurezas de hierro o disolventes. De hecho, algunos estudios sugieren que otras formas de carbono a nanoescala tales como fullerenos C60 podría prevenir la toxicidad por ser antioxidantes.

Posiblemente en juego, o en debates similares en otros nanomateriales artificiales, puede ser la pureza de los nanomateriales artificiales. En esta etapa, la gente no tiene el control absoluto de repetir en los procesos de fabricación, la producción de la nanotecnología es ahora más o menos en la producción de indio, galio y arseniuro de láseres de semiconductor de fosfuro (InGaAsP) fueron en la primera década de 1980 - el rendimiento relativamente bajo de producción confiable. Por lo tanto, los productos buckyball de un proveedor no son necesariamente idénticos a los de otro, por lo que la toxicidad puede ser diferente. Pregunte a las fuentes de preguntas cuidado con el tamaño de las partículas, su fabricación, los métodos experimentales, ya sea que caracteriza los mismos materiales en el momento en que se realizó el experimento o simplemente cree que las declaraciones hechas por el proveedor, y la comparación de sus resultados con otros estudios.

Stay Tuned

Con más investigación en curso, hay publicaciones de más y nuevos informes sobre nanotoxicología. Hasta que sea seguro, el Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha anunciado las necesidades de investigación y las directrices provisionales para proteger a los trabajadores en las industrias de la nanotecnología en los enfoques de su informe a la nanotecnología seguro.

Principal autor: Trudy E. Bell

Fuente: Iniciativa Nacional de Nanotecnología (NNI)

Para más información sobre esta fuente, por favor visite la Iniciativa Nacional de Nanotecnología (NNI)

Date Added: Aug 16, 2006

Last Update: 5. October 2011 13:41

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