Classificatie, Definities, Eigenschappen, Gevaren, Risico's en het Toxicologie van Nanoparticles en Nanotechnologie

 
 

Besproken Onderwerpen

Achtergrond

Waarom de Kleine Deeltjes een Groot Verhaal Zijn

Onzekere Termijnen

Meningsverschil Op Classificatie

Meningsverschil Op Definitie

Vier Voorzien Generaties

De Verrassende Fysica Van Gebouwde Nanomaterials

De Kwesties van de Grootte

De Kwesties van de Vorm

Gevaar, Risico en Andere Termijnen Van Art.

Gevaar

Risico

Blootstelling

Dosis

Vragen Over Dosimetrie

Het Verrassende Toxicologie Van Nanoparticles

De Kwesties van de Grootte

De Kwesties van de Vorm

De Kwesties van de Zuiverheid

Gestemd Verblijf

Achtergrond

Dit artikel werd oorspronkelijk door het Nationale Initiatief van de Nanotechnologie (NNI) als gids voor verslaggevers geschreven en journalisten die over van de nanotechnologiegezondheid en veiligheid risico's schrijven. Het biedt goede achtergrondinformatie met betrekking tot het begrip van de beloften en de gevaren in nanotechnologie aan.

Waarom de Kleine Deeltjes een Groot Verhaal Zijn

Voor decennia, hebben de wetenschappers van theorie voorzien dat als zij individuele molecules konden manipuleren, zij materialen met elektronische, optische, en andere die eigenschappen niet konden bouwen in massa worden waargenomen - en nieuwe grenzen in elektronika, geneeskunde, en verbruiksgoederen openen. Eerder aangezien de cellen een paar aminozuren gebruiken om proteïnen met een brede waaier van kenmerken en functies te assembleren, kan de nanotechnologie het en ingenieursmaterialen mogelijk maken op het moleculaire niveau ontwerpen om specifieke eigenschappen te hebben. „Er is overvloed van ruimte bij de bodem“ is vaak-geciteerde profetische quip van de recente Caltech fysicus Richard A. Feynman in 1959.

Later Een halve eeuw, wordt de belofte van nanotechnologie werkelijkheid - niet alleen in het laboratorium maar reeds in sommige commerciële verbruiksgoederen die van zonneschermen tot zelfreinigende vensters gaan. Opwekkend zijn de mogelijkheden van gerichte kankertherapie, waar een tumor kan worden uitgeroeid zonder de rest lichaamszieken te maken. De Milieu onderzoekers onderzoeken het gebruik van gebouwde nanoscale materialen (gebouwde nanomaterials voor plotseling) om water te zuiveren of te ontzilten, energieefficiency te verbeteren, of gevaarlijk afval schoon te maken. De mensen beginnen namelijk om over gebouwde nanomaterials als volledig nieuwe klasse van materialen te spreken, en nanotechnologie zoals het zijn nieuwe industriële revolutie-zo significant aan de 21ste eeuw aangezien de eerste industriële revolutie aan de 19de eeuw en de informatie-technologie revolutie was aan de twintigste was.

Maar met zulk een revolutionaire nieuwe technologie kom vragen over beroeps, consument, en milieuveiligheid en gezondheid. Indien gebouwde nanomaterials fysische eigenschappen verschillend van hun bulktegenhangers hebben, zouden zij nieuwe risico's voor volksgezondheid in hun vervaardiging, gebruik, en verwijdering ook kunnen stellen?

Tot hiertoe, weet niemand het. De Huidige gegevens stellen fundamenteel voor „het.“ afhangt Maar de onderzoekers zowel in overheid als de privé industrie zijn scherp te weten te komen.

Eerst, kan de giftigheid zelf nuttig zijn. Het wordt hoogst gestreefd namelijk naar voor bepaalde toepassingen, zoals kankertherapie. (Ook, houd in mening dat vaak de giftigheid van dosis en beleid afhangt: zelfs is het lijstzout giftig in hoge dosissen.)

Ten Tweede, als de giftigheid gekend is, behandeling en verpakking kunnen de procedures worden bedacht om risico's van ongewenste blootstelling in productieprocessen te verlichten, zoals uit routine in de industrieën gebruikend gevaarlijke materialen wordt gedaan. De veilig-Behandelt procedures voor gebouwde nanomaterials kunnen van die moeten verschillen nu gebruikt voor grotere micrometer-gerangschikte particulates-vooral belangrijk voor het nanomanufacturing van arbeiders. De Vragen zijn ook gesteld over de veiligheid van gebouwde nanomaterials in verbruiksgoederen of in inplanteerbare medische hulpmiddelen, of aan planten en dieren in het milieu na verwijdering.

Ten Derde, besteden aandacht de nanotechnologieontwikkelaars aan een les in waargenomen risico van een niet verwant high-tech gebied: de weerstand van de consument die zich bij de introductie van gewassen en producten gebruikend genetisch gewijzigde organismen voordeed (GMOs). Voor Een Deel, deed voor die weerstand zich omdat Biotech de bedrijven de producten van GMO zonder veel open discussie van wettige vragen introduceerden en de zorgen in het grote publiek, met het resultaat dat het publiek voelde het risico's voor gezondheid en milieu moesten goedkeuren terwijl de voordelen tot verhoogde winsten voor grote landbouwindustrie beperkt waren. Het resultaat was wijdverspreide openbare wantrouwen en verdenking. Willend het gelijkaardig lot (vooral gezien verzoekt de zorg en regelgeving reeds is uitgedrukt in sommige kwarten) vermijden, nanotech achtervolgen de ontwikkelaars wat zij „verantwoordelijke ontwikkeling.“ roepen Dat omvat specifiek het aanmoedigen van vroege, openhartige persdekking van het werk in de beoordeling van van risico's evenals voordelen van gebouwde nanomaterials, evenals ongecompliceerde die verordeningen door transparante processen worden bedacht.

Dit artikel heeft drie doeleinden: om essentiële grondbeginselen van de fysica en de biologie van gebouwde nanomaterials (en, voor dat kwestie, ook natuurlijke en bijkomende nanoparticles) te schetsen, hoofdthema's en middelen te benadrukken, en - het belangrijkst - over tegenstrijdige bevindingen en valkuilen van logica te waarschuwen en pientere vragen voor bronnen voor te stellen.

Onzekere Termijnen

Meningsverschil Op Classificatie

Volgens de Nationale Academies, wordt een onderscheid gemaakt tussen drie die types van nano-schaaldeeltjes (vaak in de literatuur als „NSPs“ worden afgekort): natuurlijk, bijkomend, en gebouwd. Natuurlijke nanoparticles komen in het milieu (vulkanisch stof, maanstof, magnetotactic bacteriën, minerale samenstellingen, enz.) voor. Bijkomende nanoparticles, riepen soms ook afval of de antropogene deeltjes, komen voor als resultaat van kunstmatige industriële processen (diesel uitlaat, steenkoolverbranding, lassendampen, enz.). Zowel kunnen natuurlijke als bijkomende nanoparticles onregelmatige of regelmatige vormen hebben. Gebouwd nanoparticles hebben vaakst regelmatige vormen, zoals buizen, gebieden, ringen, enz.

Gebouwde nanomaterials kunnen of door het malen of lithografische ets van een grote steekproef aan verkregen worden geproduceerd nanosized deeltjes (een benadering vaak genoemd „top-down“), of door kleinere subeenheden door de kristalgroei of chemische synthese te assembleren nanoparticles van de gewenste grootte en de configuratie (een benadering vaak genoemd „bottom-up“) te kweken. Aangezien de specifieke productietechniek volksgezondheidsrisico zou kunnen beïnvloeden, vraag bronnen om te specificeren.

De Recente vragen over giftigheid worden geleid bij gebouwde nanomaterials. Niettemin, is de literatuur over natuurlijke en bijkomende nanoparticles nuttig, omdat meer over hen gekend is (voor een deel, wegens onderzoek naar smog, lassendampen, kolengruis, en ultrafine aërosols), en omdat de informatie over hun gedrag nuttig kan zijn voor het begrip van het gedrag van gebouwd nanoparticles.

Ook volgens de Nationale Academies, nanoscale materiaal-hetzij bouwde of schijnen natuurlijk-zo ver om in vier basiscategorieën te vallen. De groep momenteel met het grootste aantal commerciële nanomaterials is de metaaloxides, zoals zink of titaniumoxyden, die in keramiek, chemische oppoetsende agenten, kras-bestand deklagen, schoonheidsmiddelen, en zonneschermen worden gebruikt. Een tweede significante groep is nanoclays, natuurlijk - het voorkomen plaat-als kleideeltjes die versterken of materialen verharden of hen flame-retardant maken. Een derde groep is nanotubes, die in deklagen wordt gebruikt om statische elektriciteit (b.v., in brandstoflijnen, in harde schijf behandelingsdienbladen, of in automobiele organismen elektrostatisch te schilderen) te verdrijven of te minimaliseren. De laatste groep is quantumdiepunten, in oriënterende geneeskunde of in de zelf-assemblage van nanoelectronic structuren worden gebruikt. Maar bewust ben: niet vindt elke officiële bron het zelfde categoriseren nuttig. Bijvoorbeeld, verdeelt het Agentschap van de Milieubescherming van de V.S. gebouwd nanoparticles in op koolstof-gebaseerde materialen (nanotubes, fullerenes), op metaal-gebaseerde materialen (met inbegrip van zowel metaaloxides als quantumpunten), dendrimers (nano-gerangschikte die polymeren van vertakte eenheden van niet gespecificeerde chemie worden gebouwd), en samenstellingen (met inbegrip van nanoclays).

Meningsverschil Op Definitie

De Meeste Britse nanotechdeskundigen van de V.S. en definiëren NSPs als deeltjes kleiner dan 100 nanometers (nm) - d.w.z., 0.1 micrometers of micron (μm) - in elke afmeting. Aldus, een vezelverdunner dan 100 NM als NSP worden beschouwd, zelfs als het verscheidene lange micrometers was. Deze definitie, echter, is niet universeel. In Japan, worden de deeltjes tussen 50 en 100 NM ingedeeld als „ultrafines“ en slechts worden die onder 50 NM in één afmeting beschouwd als echte NSPs. Dat gezegd zijnde, zelfs gebruiken sommige agentschappen van de V.S. ook de term „ultrafines“ om deeltjes onder 100 NM (hoewel gewoonlijk in de context van slechts het natuurlijke of bijkomende nanoparticles-zelden verwijzen naar gebouwd nanoparticles) te beschrijven.

Om dergelijke verwarring op te lossen, bespreken ISO, CEI, ANSI, ASTM, en andere nationale en internationale normeninstellingen nu de normalisatie van terminologie, metrologie, karakterisering, en benaderingen van veiligheid en gezondheid. Tot dat alles wordt gebeëindigd, vraag bronnen om definities en veronderstellingen te verduidelijken die aan hun specifiek werk ten grondslag liggen. Het onderscheid zou voor de fysica en biologie essentieel kunnen zijn die worden de gemeld.

Is hoe Enkel klein 100 NM? Het is ongeveer één honderd-duizendste de diameter van een menselijk haar (dat 50 tot 100 μm is). Nuttiger, is 1 μm (1.000 NM) over de grootte van een bacterie, over de grens van wat door de meeste lichte microscopen zichtbaar is. In tegenstelling, is 100 NM over de grootte van een virus, een tiende de grootte van een bacterie. NSPs, zoals virussen, is onzichtbaar zelfs door de beste lichte microscoop, omdat zij kleiner zijn dan golflengten van licht (die zich van ongeveer 700 NM in het rood aan 400 NM in het viooltje uitstrekken); zij kunnen slechts met één of ander hoog-resolutieinstrument zoals een aftastenelektronenmicroscoop imaged zijn. 1 NM is over de grootte van één enkele suikermolecule.

Vier Voorzien Generaties

Reeds, spreken de wetenschappers in termen van generaties van gebouwde nanomaterials. Van De Eerste Generatie is passieve nanostructures, zoals individuele deeltjes, deklagen, enz. - soorten gebouwde die nanomaterials reeds in sommige verbruiksgoederen worden opgenomen. Van De Tweede Generatie is nanostructures die een actieve functie, zoals transistors of sensoren uitoefenen, of die op een aanpassingsmanier reageren; velen zijn in ontwikkeling. Ten Derde gebouwde nanomaterials zouden driedimensionele systemen kunnen zijn die konden aan de levering van de doeldrug aan specifieke die delen van het lichaam zelf-assembleren of worden gebruikt, worden voorzien om over 2010 worden ontwikkeld. Van de vierde generatie wordt voorzien om moleculaire structuren te zijn door ontwerp.

Een eenvoudig gedacht experiment toont waarom nanoparticles dergelijke fenomenale oppervlakte per eenheidsvolume hebben. Een stevige kubus van materieel 1 cm op de grootte van een suiker kubus-heeft zij-ongeveer 6 vierkante centimeters oppervlakte, over gelijke aan één kant van de helft van een stok van gom. Maar als dat volume van 1 kubieke centimeter met kubussen 1 mm aan een kant werd gevuld, zou dat 1.000 millimeter-gerangschikte kubussen (10 x 10 x 10) zijn, elke één waarvan een oppervlakte van 6 vierkante millimeter heeft. De totale oppervlakte van de 1.000 kubussen klopt aan 60 regelt centimeter-over het zelfde als één kant van tweederden van 3 x 5 notecard-omdat men de oppervlakten van alle millimeterkubussen zelfs binnen het oorspronkelijke volume moet tellen. Maar wanneer die enige kubieke centimeter volume met kubussen 1 nanometer op zij-ja wordt gevuld, regelen 1021 van hen, elk met een gebied van 6 nanometers-hun totale oppervlakte komen aan 60 miljoen vierkante centimeters of 6.000 vierkante meters. Met andere woorden, heeft één enkele kubieke centimeter kubieke nanoparticles een totale oppervlakte een derde opnieuw groter dan een voetbalgebied!

AZoNano - A aan Z van Nanotechnologie Online - Oppervlaktediagram

Figuur 1. Oppervlaktediagram
[Bron: Trudy E. Bell; Volledigere grafiekhoffelijkheid van Nicolle Rager]

De Verrassende Fysica Van Gebouwde Nanomaterials

De Kwesties van de Grootte

Bij biologische nanoscale, fundamentele kan mechanisch, elektronisch, optisch, chemisch, en andere eigenschappen beduidend van eigenschappen van micrometer-gerangschikte deeltjes of bulkmaterialen verschillen.

Één reden is oppervlakte. De oppervlakte telt omdat de meeste chemische reacties die vaste lichamen impliceren aan de oppervlakten gebeuren, waar de chemische banden onvolledig zijn. De oppervlakte van een kubieke centimeter een stevig materiaal is vierkant 6 centimeter-over het zelfde als één kant van de helft van een stok van gom. Maar de oppervlakte van een kubieke centimeter van 1 NMdeeltjes in een ultrafine poeder is vierkant 6.000 meter-letterlijk derde groter dan een voetbalgebied. (Zie Figuur 1, hierboven.)

Aldus, kunnen de inzamelingen van NSPs met hun enorme oppervlakten uitzonderlijk reactief zijn (tenzij een deklaag) wordt toegepast, omdat een meer dan derde van hun chemische banden aan hun oppervlakten is. Bijvoorbeeld, nanoparticles van zilver zijn gevonden om efficiënt te zijn bactericide-inspireert verscheidene bedrijven om opnieuw te gebruiken water-reiniging filters te ontwerpen gebruikend nanoscale zilveren vezels.

Bij welke grootte beginnen de materiële eigenschappen te veranderen? Is het een geleidelijke transformatie aangezien men van groot tot klein te werk gaat, of is daar een drempel waaronder de eigenschappen abrupt veranderen? Allebei kunnen waar zijn, eigenlijk. De gevolgen van de quantum-Grootte beginnen materiële eigenschappen (zoals transparantie, kleur van fluorescentie, elektrogeleidingsvermogen, magnetische doordringbaarheid, en andere kenmerken) beduidend te veranderen wanneer zij thermische gevolgen overheersen, wat voor vele materialen rond 100 NM is. Voor elektronische eigenschappen, stijgen de quantum-groottegevolgen omgekeerd met dalende deeltjesgrootte. Maar Toch voor sommige materialen dat, worden andere verschillende eigenschappen bij bijzondere grootte worden uitgesproken - bijvoorbeeld, heeft het goud nanoparticles zeer katalytische eigenschappen bij 3 NM verhoogd. Het Kenmerken van materiële gevolgen bij verschillende grootte is een heet onderzoeksgebied basis.

AZoNano - A aan Z van Nanotechnologie Online - Structuren van Diamant, Grafiet en Buckminsterfullerene

Figuur 2. Structuren van Diamant, Grafiet en Buckminsterfullerene

De Koolstof en een andere elementen (met inbegrip van zwavel, tin, en zuurstof) worden gevonden in veelvoudige structurele vormen, genoemd allotropen, die beduidend verschillende eigenschappen hebben. Bijvoorbeeld, in kristallijne vorm, wordt de zuivere koolstof gevonden als (zeer zacht) grafiet, diamant (zeer hard), en diverse grootte van Buckminsterfullerenes (afhankelijk van het aantal koolstofatomen).

De Kwesties van de Vorm

Gebouwde nanomaterials met de identieke chemische samenstelling kunnen een verscheidenheid van vormen (met inbegrip van gebieden, buizen, vezels, ringen, en vliegtuigen) hebben. Voorts kan elke één van deze vormen verschillende fysische eigenschappen hebben, omdat het patroon van moleculaire banden verschilt alhoewel zij uit de zelfde atomen samengesteld zijn.

Bijvoorbeeld, tot 1985, geloofde men dat de zuivere koolstof in slechts twee kristallijne vormen kwam: grafiet (het waarvan hexagonale kristalrooster in een tweedimensionaal vliegtuig) ligt of diamant (het waarvan kubieke kristalrooster zich in alle drie afmetingen uitbreidt). Dat jaar, de holle kooien van 60 koolstofatomen in een soccerball eerst werden gemaakt in het laboratorium (en ook onafhankelijk werden ontdekt in verre sterren en in verbrandingsbijproducten) vormen - een nieuwe kristallijne zo significante vorm van koolstof werd het erkend door de Nobelprijs in Chemie in 1996. De nieuwe vrij stabiele vorm, werd genoemd een buckyball of fullerene na de architect Richard Buckminster Fuller, uitvinder van de geodetische koepel van de zelfde vorm. Sedertdien zijn stabiele fullerenes van 70, 74, en 82 koolstofatomen ook samengesteld. (Zie Figuur 2, hierboven)

Op Dezelfde Manier is het titaniumdioxyde (TiO2) samengesteld in NSPs van minstens twee verschillende vormen en kristallijne structuren, elk waarvan verschillende giftigheid kan hebben. Hoewel het titaniumdioxyde normaal ondoorzichtig wit is - inderdaad, wordt gebruikt om witte verven te maken - aangezien gebouwd nanoparticles, zijn optische kwaliteiten veranderen, toestaand het transparant om te worden. Maar Toch blokkeert het nog effectief ultraviolet licht, een combinatie eigenschappen aantrekkelijk aan makers van schoonheidsmiddelen en zonneschermen.

Andere eigenschappen kwestie. Andere materiële eigenschappen die belangrijker kunnen zijn dan enkel grootte omvatten last, kristalstructuur, oppervlaktedeklagen, overblijvende verontreiniging afhankelijk van methode van synthese, en tendens van individuele nanoparticles aan complex in grotere massa's.

Gevaar, Risico en Andere Termijnen Van Art.

Als de fysische eigenschappen van NSPs van bulkmaterialen zo verschillend zijn, wat de implicaties voor het toxicologie en het risico van de blootstelling van mensen zouden kunnen zijn? Eerst, sommige essentiële definities:

•        Gevaar

•        Risico

•        Blootstelling

•        Dosis

Verscheidene dagelijkse woorden hebben specifieke betekenissen op het gebied van risicoanalyse, het toxicologie, of beroepsveiligheid en gezondheid.

Gevaar

Het „Gevaar“ is het potentieel om kwaad te veroorzaken; het is een intrinsiek bezit van een materiaal. Het Zwavelzuur, bijvoorbeeld, is een gevaarlijk materiaal krachtens zijn chemie. Niets kan dat veranderen, kort van het veranderen van zijn chemie om iets anders te worden.

Risico

Het „Risico“ is de waarschijnlijkheid van kwaad het voorkomen; het is een combinatie van een gevaar met de waarschijnlijkheid van blootstelling en de omvang en de frequentie van dosissen. De Risico's, in tegenstelling tot gevaren, kunnen worden beheerd en worden geminimaliseerd: een gevaarlijk materiaal stelt met lage risico's als de kansen van blootstelling en de omvang en de frequentie van de dosis die door die blootstelling zou kunnen worden ontvangen laag zijn. Het Verlaten van een document kop zonder etiket van geconcentreerd zwavelzuur op een keukenteller stelt zeer riskant omdat de kans van blootstelling en de potentiële dosis hoog zijn; maar het zelfde zuur, als behoorlijk geëtiketteerd en gesloten in een chemielaboratorium waaraan slechts het opgeleide personeel toegang heeft, minimaal risico stelt.

Blootstelling

De „die Blootstelling“ is een combinatie van de concentratie van een substantie in een middel met de duur van contact wordt vermenigvuldigd. Bijvoorbeeld, het verdunde zwavelzuur dat weg bespat en snel gewassen is een laag-blootstellingsdosis die de huid kan slechts rood worden; het geconcentreerde zwavelzuur toegestaan om op huid te zitten is een hoog-blootstellingsdosis die waarschijnlijk ernstige brandwonden zal veroorzaken.

Dosis

De „Dosis“ is de hoeveelheid substantie die een biologisch systeem ingaat en als systemische die dosis, het totaal door het biologische systeem wordt opgenomen, of als bedrag in een specifiek orgaan (huid, long, lever, enz.) kan worden gemeten. En lig hierin meer onbeantwoorde vragen.

Vragen Over Dosimetrie

Tot nu toe, zijn de blootstelling aan stof en de giftige dosissen gemeten in termen van massa per eenheidsvolume, algemeen milligrammen per kubieke meter. Nochtans, zelfs vertegenwoordigen de zeer lage concentraties van NSPs - hetzij natuurlijk, bijkomend, of gebouwd - in de lucht een fenomenaal aantal deeltjes, zoals goed - gekend van metingen van ultrafine verontreinigende stoffen is. Het Blootstellen van laboratoriumratten aan het dioxydedeeltjes van het 100 NMtitanium heeft de zelfde hoeveelheid longontsteking zoals 10 keer grotere massa van grotere (12.5μm) deeltjes opgeroepen. In feite, in minstens sommige gevallen, schijnt de hoeveelheid ontsteking om beter met deeltjesoppervlakte van beheerde NSPs dan met hun massa worden gecorreleerd. Aldus, vragen sommige toxicologen zich nu af of de oppervlakte een betere maatregel van dosis voor NSPs dan massa zou zijn. Tot de onderzoekers weten welke tellingen het meest, vele onderzoekers beginnen om allebei in hun documenten te specificeren.

Het Verrassende Toxicologie Van Nanoparticles

De Kwesties van de Grootte

De Grootte kan een ander essentieel biologisch gevolg hebben: waar nanoparticles omhoog in het lichaam beëindig.

Een complex van fysieke factoren zoals aërodynamica, ernst, en massa veroorzaakt de grootste inhaleerbare stofdeeltjes om hoofdzakelijk in de neus en de keel te deponeren. Om Het Even Welke giftige gevolgen komen bij die plaats (bijvoorbeeld, neuskanker toe te schrijven aan houten stof) voor. De Kleinere deeltjes worden gedeponeerd in hogere luchtroutes en door de „mucosociliary roltrap verdreven; de“ fingerlikewimpers en de slijmerige voering van de trachee en de luchtpijptakken, die omhoog samen deeltjes in de keel bewegen en neus, waar zij worden gehoest, niesten, uit geblazen, of geslikt. Om Het Even Welke giftige gevolgen vloeien gewoonlijk uit absorptie voort door de darm (loodvergiftiging bijvoorbeeld).

De volgende kleinste deeltjes doordringen dieper in het alveolare gebied (waar de zuurstof en de kooldioxide in en uit het bloed) worden geruild en gewoonlijk ontruimd wanneer alveolare macrophages (speciale monocytic aasetercellen in de longen) de deeltjes overspoelen en hen weg dragen. Maar als een hoge concentratie van NSPs wordt geïnhaleerd, het zuivere aantal deeltjes - vooral als zij zich niet opeenhopen - kan die ontruimingsmechanismen overweldigen, en zij kunnen aan verschillende delen van het ademhalingskanaal doordringen. De Giftige gevolgen zijn gewoonlijk toe te schrijven aan moord van macrophages, die chronische ontsteking veroorzaakt die longweefsel (de asbestose en de silicose zijn voorbeelden) beschadigt.

Bij grootte minder dan 100 nanometers, deeltjes inhaleerden begin me meer als gasmolecules te gedragen en kan overal in het ademhalingskanaal door verspreiding worden gedeponeerd. Als gassen, NSPs-hetzij natuurlijk, bijkomend, of bouwen-eenvoudig wegens hun „nanoscopic“ grootte, kan door de longen in de bloedsomloop overgaan en door cellen, binnen uren worden opgenomen die potentieel gevoelige plaatsen zoals beendermerg, lever, nieren, milt, en hart bereiken.

Aangezien deeltjes klein de in vergelijking met de grootte van een cel worden, kunnen zij beginnen met de moleculaire machines van de cel in wisselwerking te staan. De reukbol van het centrale zenuwstelsel (waar de aromatische molecules) worden ontdekt schijnt NSPs kunnen absorberen kleiner dan 10 NM van de neusholte - die dan langs axons en dendrieten kan reizen om de blood-brain barrière te kruisen.

De Inhalatie is niet de enige route in het lichaam. Wanneer opgenomen, kan NSPs omhoog in de lever, de milt, en de nieren beëindigen. Wanneer geraakt, neigt NSPs in de waaier van 50 NM en kleiner om de huid gemakkelijker te doordringen dan grotere deeltjes die (hoewel andere aspecten zoals last en oppervlaktedeklagen van de deeltjes ook belangrijk) zijn, door het lymfatische systeem soms worden opgenomen en in de lymfeknopen lokaliseren. (Zie Figuur 3, hieronder.)

Tevens, is de mucosociliary roltrap ook niet de enige uitweg van het lichaam. Er is bewijsmateriaal voorstellen die dat nanoparticles door urine zou kunnen worden afgescheiden. Nochtans, zullen de afscheidingsroutes voor nanoparticles (urine, faecaliën, zweet) waarschijnlijk afhankelijk van blootstellingsroute, grootte, last, oppervlaktedeklaag, chemische samenstelling, en veel andere factoren variëren.

Voor bijkomende blootstelling, zou al dit begrijpen van NSPs in interne organen van belang kunnen zijn. Maar voor therapeutische blootstelling, is het opwekkend, aangezien het dat gebouwde nanomaterials aan doeltherapie aan specifieke organen voorstelt, zelfs degenen normaal vrij kunnen worden gebruikt moeilijk te bereiken (zoals de hersenen).

Tot dusver, zijn de resultaten van verschillende onderzoekers meer suggestief dan definitief. Meer onderzoek moet op methodes van beleid, middelen van begrijpen, en op de de ontruimingsmechanismen van het lichaam worden gedaan. Ook, wanneer de nanometer-gerangschikte deeltjes in verbrandingsprocessen worden geproduceerd, komen de meesten met andere deeltjes in botsing, door de sterke oppervlaktespanning, en agglomeraat in grotere deeltjes samengehouden. De distributie van deeltjesgrootte zal afhangen van de dichtheid van nanometerdeeltjes op het punt van generatie. Één van de vroege prioriteiten voor het onderzoek van de nanotechnologiegezondheid moet beter inzicht van de partikelgroottes verkrijgen die waarschijnlijk met de productie van gebouwd zullen worden geassocieerd nanoparticles.

Nog, is de grootte niet het enige ding dat voor potentiële giftigheid van belang is.

AZoNano - A aan Z van Nanotechnologie Online - Biokinetics van nanoscaledeeltjes

Figuur 3. Biokinetics van nanoscaledeeltjes

De deeltjes van Nanoscale kunnen omhoog in verschillende delen van het lichaam afhankelijk van grootte en andere kenmerken evenals routes van ingang beëindigen. Hoewel vele begrijpen en translocatieroutes zijn aangetoond, zijn anderen nog hypothetisch en moeten worden onderzocht. De tarieven van de Translocatie zijn grotendeels onbekend, zoals de accumulatie en het behoud in kritische doelplaatsen en hun onderliggende mechanismen zijn. Deze, evenals de potentiële ongunstige gevolgen, hangen grotendeels van fysico-chemische kenmerken van de oppervlakte en de kern van NSPs af. Zowel moeten de kwalitatieve als kwantitatieve veranderingen in NSP biokinetics in een ziek of gecompromitteerd organisme ook worden overwogen.

De Kwesties van de Vorm

Hoewel de vormen van NSPs hen ook unieke eigenschappen geven, in het kader van het Giftige gebouwde Akte van de Controle van Substanties (TCSA) nanoparticles kan niet als nieuwe samenstellingen worden bekeken tenzij zij een unieke samenstelling hebben. Bijvoorbeeld, wordt TiO2 nanoparticles behandeld de zelfde manier met betrekking tot regelgeving zoals bulkTiO2, alhoewel de twee vormen verschillende eigenschappen hebben.

Sommige studies tonen aan dat de materialen die de zelfde samenstelling maar van verschillende vormen evenals grootte hebben verschillende giftigheid - bovendien hebben, niet met een lineaire verhouding aangezien men zou kunnen verwachten. Bijvoorbeeld, toonde één studie aan dat nanoparticles 50 tot 130 NM overdwars kwarts-kristallijn die kiezelzuur (een substantie giftig wordt gekend om te zijn) dan 1.6 deeltjes μm minder giftig waren - maar dat de 10 NMdeeltjes eigenlijk giftiger waren. Maar de route van toetreding tot het lichaam evenals de dosis beïnvloeden ook giftigheid.

De Kwesties van de Zuiverheid

De Bulk koolstof in macroscopische componenten is medisch nuttig omdat het niet giftig aan of verworpen door het lichaam is. Maar Toch hebben sommige onderzoekers van experimenten opgemerkt dat de koolstof nanotubes (vooral enig-ommuurd of multi-ommuurde koolstof nanotubes) giftiger schijnt te zijn dan andere vormen van koolstof. Anderen hebben dat eis gedebatteerd omdat gebruikte nanotubes spooronzuiverheden van ijzer of oplosmiddelen hadden. Sommige studies suggereren namelijk dat andere vormen van nanoscalekoolstof zoals C60 fullerenes giftigheid door het zijn zouden kunnen verhinderen anti-oxyderend.

Misschien op het spel hier, of in gelijkaardige debatten over andere gebouwde nanomaterials, kan de zuiverheid van gebouwde nanomaterials zijn. In dit stadium, hebben de mensen absoluut geen herhaalbare controle op productieprocessen; nanotech is de productie nu ruwweg waar de productie van de lasers arsenide van het indiumgallium van de fosfide (InGaAsP) halfgeleider in vroege aan het midden van de jaren '80 - vrij lage opbrengst van betrouwbare productie was. Aldus, buckyball zijn de producten van één leverancier niet noodzakelijk identiek aan die van een andere, zodat kan de giftigheid verschillen. Stel bronnen zorgvuldige vragen over de grootte van deeltjes, hun vervaardiging, experimentele die methodes, of zij de materialen zelf kenmerkten wanneer zij het experiment uitvoerden of eenvoudig de verklaringen door de leverancier worden afgelegd, en de vergelijking van hun resultaten met andere studies geloofden.

Gestemd Verblijf

Met meer aan de gang onderzoek, zijn er meer en nieuwe publicaties rapporterend over nanotoxicology. Tot meer bepaald is, heeft het Nationale Instituut voor BeroepsVeiligheid en Gezondheid (NIOSH) onderzoekbehoeften en tussentijdse richtlijnen voor het beschermen van arbeiders in de nanotechindustrieën in zijn rapportBenaderingen van Veilige Nanotechnologie aangekondigd.

Primaire auteur: Trudy E. Bell

Bron: Het Nationale Initiatief van de Nanotechnologie (NNI)

Voor meer informatie over deze bron te bezoeken gelieve het Nationale Initiatief van de Nanotechnologie (NNI)

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit