Скачать 83.82 Kb.
|
Дукач Наталия Александровна Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А. ВОЗДЕЙСТВИЕ НАНОЧАСТИЦ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ: ТОКСИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ Научный руководитель: Слаповская Юлия Петровна, к.т.н., доцент кафедры ЭПУ Nanomaterials represent a fundamentally new factor affecting the organism and its habitat. The article discusses the reasons for the toxicity of nanoparticles, and developed methods for assessing the risk of possible adverse effects of nanomaterials on living organisms. Современная тенденция к миниатюризации показала, что вещество может иметь совершенно новые свойства, если взять очень маленькую частицу этого вещества. Так, например, оказалось, что наночастицы некоторых материалов имеют очень хорошие каталитические и адсорбционные свойства. Другие материалы показывают удивительные оптические свойства, например, сверхтонкие пленки органических материалов применяют для производства солнечных батарей. К материалам, разработанным на основе наночастиц с уникальными характеристиками, относятся [1]:
Сегодня можно выделить ряд важнейших направлений применения нанотехнолоний:
Поскольку вещество в виде наночастиц и наноматериалов обладает свойствами, часто радикально отличными от их аналогов в форме макроскопических дисперсий или сплошных фаз, наноматериалы представляют собой принципиально новый фактор, воздействующий на организм и среду его обитания. Неизбежно возникновение сложных научных проблем, связанных с воздействием нанотехнологии на организм человека и окружающую среду и опасность вмешательства нанофактора в жизненно важные процессы, протекающие как в живом организме, так и во всей экосистеме. Первые научные статьи о безопасности наночастиц появились только в 2001 г. В 2006 году в Германии произошел инцидент, названный «MAGIC NANO». Изменение рецептуры добавляемых в чистящий порошок для ванн силикатных наночастиц привело к развитию острой интоксикации у 70 человек, применявших средство, вследствие чего вся его партия была отозвана с рынка фирмой производителем. В 2008 г. была учреждена международная нанотоксикологическая организация (International Alliance for NanoEHS Harmonization), призванная установить протоколы для воспроизводимого токсикологического тестирования наноматериалов на клетках и живых организмах. Можно выделить ряд факторов, определяющих токсичность наноматериалов:
Определяющим моментом в оценке риска является установление возможной токсичности наноматериалов. Имеющееся в настоящее время незначительное количество исследований в этом направлении указывает на токсичность наноматериалов. Известно, что даже однократная ингаляция углеродных нанотрубок и наночастиц некоторых других типов приводит к воспалительному процессу в легочной ткани с последующим развитием фиброза и некрозом клеток. Наноматериалы обладают нейротоксичностью за счет преодоления гематоэнцефалического барьера, вызывая окислительный стресс в клетках мозга. Также известно, что наночастицы могут неблагоприятно влиять на систему свёртываемости крови. Нанотоксикологией, изучением токсичности наноматериалов, занимаются в мире всего около 10 лет. В Европе на такие исследования выделяются сотни миллионов евро. В России лабораторий нанотоксикологии не больше 5 –6. Специалисты биологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова предложили тест для предварительной оценки токсичности наноматериалов [2]. Ученые выяснили, что углеродные нанотрубки токсичны для кишечной палочки и предлагают использовать ее в качестве биотестера. Исследователи использовали штамм кишечной палочки со встроенным геном из светящихся морских бактерий. Суспензию клеток смешивали с одностенными углеродными нанотрубками таким образом, чтобы в 1 мл водной суспензии присутствовали 1 млрд. клеток и 0,2 мг частиц, и выдерживали разное время при комнатной температуре. Клетки кишечной палочки, проведшие несколько дней в воде, выглядят как настоящие палочки. Однако после четырех суток инкубации с углеродными нанотрубками поверхность бактерий была деформирована. На 7-8-е сутки содержимое клеток вытекает полностью, и от бактерий остается только сплющенная клеточная оболочка. Исследователи отмечают, что бактерицидными свойствами обладают именно нанотрубки, а не материал, из которого они изготовлены. Через двое суток инкубации с ними количество живых бактерий в суспензии сократилось вдвое, через 3 суток – более чем на порядок. Очевидно, эти структуры механически разрушают бактериальную клеточную стенку и мембрану под ней. Центр биотестирования безопасности нанотехнологий и наноматериалов «Биотест-Нано» национального исследовательского Томского государственного университета сформировали методики оценки экологической безопасности нанотехнологий и наноматериалов. Методики биотестирования безопасности наноматериалов базируются на следующем принципе. Ученые помещают тест-организмы из разных систематических групп, начиная от бактерий и заканчивая животными, в среду, содержащую наночастицы, и регистрируют проявляющиеся эффекты: выживаемость, замедление роста и т.д. По некоторым тестам за короткое время можно определить, опасен ли данный наноматерил или отходы, содержащие наночастицы [3]. Согласно результатам исследований ученых из Университета штата Мичиган и Университета Индианы, употребление типичных количеств наночастиц вряд ли нанесет ущерб здоровью человека. Американские ученые сравнили существующие лабораторные и экспериментальные исследования токсичности наночастиц, проведенные на животных. В этих исследованиях моделировались ситуации, когда наночастицы намеренно или случайно проглатывались, вдыхались или любым другим способом попадали в желудочно-кишечный тракт. В итоге, по результатам анализа исследований данной проблемы, ученые пришли к выводу, что, по крайней мере, одноразовый прием доступной (содержащейся в бытовых предметах) дозы наночастиц не приведет к развитию острого отравления. Ученые Австралийского национального университета представили результаты исследований солнцезащитных кремов, содержащих наночастицы. Согласно опубликованным данным нет никаких существенных неблагоприятных последствий для здоровья от солнцезащитных препаратов с наночастицами (например, оксид цинка (ZnO) и диоксид титана (TiO2)), несмотря на образование свободных радикалов в присутствии света [4]. В настоящее время интенсивно исследуется вопрос о возможных путях поступлении наночастиц различной природы в организм, их прохождения через биологические барьеры, распределения и накопления в различных органах и тканях. В современном мире «нанотехнологичные продукты» неотвратимо входят в быт человека. Производство одежды, бытовой техники, технических материалов, полимеров, медицинских препаратов, использование в оборонной промышленности, – это лишь неполный список отраслей, в которых “зарекомендовали” себя нанотехнологии. Учитывая уникальные свойства наноматериалов, необходимо разрабатывать методы оценки риска возможного негативного воздействия материалов на здоровье человека и организацию контроля над их оборотом. Полная система оценки риска наноматериалов включает обширный комплекс физико-химических, биохимических, молекулярно-биологических, токсикологических тестов и специальных исследований, позволяющих провести оценку их воздействия на биологические объекты. Список литературы
|
Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Что изучает биология? Что изучает ботаника? Биологические объекты, процессы и явления. Уникальные биологические объекты. История... | Влияние солнечной активности на биологические объекты Научный консультант: док мед наук, профессор С. И. Рапопорт, мма им. И. А. Сеченова, г. Москва | ||
Эффекты воздействия терагерцового излучения на биологические объекты Самостоятельные занятия (работа над коллективными и индивидуальными проектами, курсовые работы) | Биологические свойства и возможность медицинского применения магнитных... Сборник нормативных документов. Биология. Сост. Г. М. Пальдяева. – 3-е изд. Стереотип. –М.: Дрофа, 2011. и образовательных программ... | ||
Реферат Отчет 47 с., 1 ч., 12 источников, 23 приложений Космофизические факторы, дальний космос, биологические объекты, нервные волокна, потенциал действия, эритроциты, ионизирующее излучение,... | Реферат по теме «Тепловой эффект химических реакций» «Тепловой эффект химических реакций». Я считаю эту тему актуальной, потому что в наше время без химических реакций возможно очень... | ||
Создание 3D-фото В этом photoshop tutorial мы будем создавать интересный 3д эффект. В примере это дельфинчик, выпрыгивающий из воды. Очень интересный... | Материальные объекты культурного наследия народов России, представленные... Важное место среди них принадлежит экологическим факторам, подразделяемым по генезису на естественные и на обусловленные антропогенной... | ||
Английские заимствования в составе сложных слов шведского языка Алексеева: 299-306]. В частности, обращается внимание на то, что рекламные тексты, рассчитанные на эффект неожиданности, а также... | Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 011200. 68 «Физика», магистерская программа «Окружающая... | ||
Самбуева Э Интернет имеет наивысший приоритет среди всех источников информации. Конечно же, этот канал уже можно и нужно использовать для pr... | Нелинейно-оптическое взаимодействие лазерного излучения с гетерогенными... Нелинейно-оптическое взаимодействие лазерного излучения с гетерогенными жидкофазными средами на основе наночастиц α-Al2O3 | ||
Учет вложений во внеоборотные активы Понятие, классификация и оценка... Вложениями во внеоборотные активы являются затраты организации в объекты, которые в дальнейшем будут приняты на учет как объекты... | Реферат (при пропуске темы) Сестринский процесс при заболеваниях щитовидной железы. Диффузный токсический зоб. Тиреотоксический криз | ||
Примерная тематика рефератов по неотложным состояниям при инфекционных заболеваниях Инфекционно-токсический шок у больных гриппом, лептоспирозом, менингококковой инфекцией. Ранняя диагностика, неотложная терапия | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Техника безопасности и организация рабочего места. Объекты и их имена. Признаки объектов. Практическая работа №1 «Основные объекты... |