Tyrėjai skyrė daug laiko ir pinigų tyrinėdami naujas nanotechnologijų pritaikymo galimybes, tačiau palyginti mažai buvo išleista šių dalelių poveikio žmonių sveikatai ir aplinkai tyrimams. Elementai elgiasi skirtingai, kai gaminami itin mažu mastu, todėl gali netikėtai reaguoti į aplinką. Jie gali patekti į organizmą tokiais būdais, kokių negalėjo anksčiau, paveikdami smegenis ar kitus audinius; Kadangi daugelis šių elementų negali pažeisti kraujo / smegenų barjero, kai yra standartinės formos, niekas iš tikrųjų nežino, kas atsitiks, kai tai padarys. Nanodalelių formos taip pat gali visiškai skirtis nuo įprastų elementui, todėl gyvos sistemos gali nežinoti, kaip į jas reaguoti arba reaguoti neigiamai.
Kas yra nanotechnologijos?
Nanotechnologijos yra mokslo ir inžinerijos sritis, apimanti 1–100 nanometrų dydžio dalelių tyrimą ir manipuliavimą jomis. Nanometras yra viena milijardoji metro dalis, o metras yra maždaug 39 coliai. Šio dydžio dalelės dažnai turi neįprastų savybių, todėl tikimasi, kad jas bus galima panaudoti siekiant didžiulės naudos tokiose srityse kaip mokslas, inžinerija, medicina ir kompiuterija.
Nanodalelių elgsena
Pasak ekspertų, problema ta, kad nanoskalės elementai elgiasi kitaip nei didesnio dydžio dalelės, kuriose jie paprastai sutinkami. Pavyzdžiui, grafito savybės yra gerai žinomos: jis užima specifinę vietą toksikologijos gairėse ir jokiomis įprastomis aplinkybėmis nėra laikomas pavojinga ar reaguojančia medžiaga. Nobelio premijos laureatas fizikas Richardas Smalley iš Rice universiteto atrado anglies nanovamzdelius ir fullerenus (anglies kamuoliukus) – anglies nanodaleles, kurios dėl anglies atomų išsidėstymo priskiriamos grafito formoms. Tačiau šios dalelės elgiasi skirtingai nei grafitas, todėl jų klasifikacija yra potencialiai pavojinga.
Mokslininkai žino, kad medžiagos tampa reaktyvesnės, nes jų dalelės tampa mažesnės, nes paviršiaus plotas yra didesnis, palyginti su tūriu, todėl susidaro didesnis paviršius, kuriame gali vykti cheminės reakcijos su tam tikru medžiagos kiekiu. Vienas iš pavyzdžių yra geležies elementas. Geležinė vinis nesudegs, tačiau toks pat elemento kiekis itin smulkių miltelių pavidalu užsidegs savaime, veikiamas oro. Panašiai medžiagos, kurios paprastai yra gana inertiškos, gali įvykti netikėtų cheminių reakcijų žmogaus kūne arba aplinkoje, kai yra nanodalelių pavidalo.
Kaip nanodalelės sąveikauja su gyvomis sistemomis
Bet kokį nanotechnologijų pavojų vertinimą apsunkina tai, kad nanodalelių dydis ir forma gali turėti įtakos jų biologiniam aktyvumui ir toksiškumui. Dėl to paprastas skirstymas į kategorijas, pagrįstas žinomomis elementų savybėmis, gali būti neįmanomas. Jų gebėjimas sąveikauti su gyvomis sistemomis padidėja, nes jie dažnai gali prasiskverbti per odą, patekti į kraują per plaučius ir pereiti kraujo / smegenų barjerą. Patekus į kūną, gali vykti tolimesnės biocheminės reakcijos, pvz., susidaryti laisvieji radikalai, kurie pažeidžia ląsteles ir DNR. Kita problema yra ta, kad nors organizmas turi įmontuotą apsaugą nuo natūralių dalelių, su kuriomis jis susiduria, nanotechnologijos įveda visiškai naujas medžiagas, kurių organizmas neatpažintų arba negalėtų su jomis susidoroti.
Kartais vien dėl fizinių, o ne cheminių dalelių savybių jos gali netikėtai tapti pavojingomis. Asbestas yra vienas iš pavyzdžių. Kadangi ji yra chemiškai gana inertiška, iš pradžių buvo manoma, kad ji yra nekenksminga ir buvo plačiai naudojama, tačiau ją pjaunant ar sulaužant, iš šios medžiagos susidaro mažyčiai, ore sklindantys pluošteliai, kuriuos galima įkvėpti. Dabar nustatyta, kad šios skaidulos gali sukelti vėžį, kai patenka į plaučius, ir atrodo, kad poveikį lemia jų dydis ir forma bei tai, kaip jie mechaniškai sąveikauja su plaučių ląstelėmis.
Vienas mokslinis tyrimas parodė, kad kai kurių tipų anglies nanovamzdeliai savo matmenimis ir forma labai primena asbesto pluoštus, o bandymai su gyvūnais parodė, kad nanovamzdeliai sukelia jų paveiktų audinių uždegimą ir pažeidimus. Ryšys su vėžiu dar neįrodytas, tačiau asbesto atveju liga gali išsivystyti tik praėjus keliems dešimtmečiams po sąlyčio. Šiandien 3,000 mirčių per metus vis dar priskiriama asbestui, atsiradusiam dėl dešimtmečių naudojimo. Tie, kuriems rūpi galimas nanotechnologijų pavojus, tikisi išvengti panašaus ar dar blogesnio ateities scenarijaus, ypač atsižvelgiant į augančią nanodalelių rinką tokiuose įvairiuose gaminiuose kaip automobilių dažai, teniso raketės ir makiažas.
Nanodalelių poveikio tyrimai
2004 m. kovo mėn. aplinkos toksikologės Evos Oberdörster (Ph.D.) iš Pietų metodistų universiteto Teksase buvo nustatytas didžiulis smegenų pažeidimas žuvims, kurios buvo veikiamos fullerenų vos 48 valandas, vartojant santykinai vidutinę 0.5 promilės dozę. — panašus su kitų panašioje aplinkoje randamų teršalų lygiais. Žuvų kepenyse taip pat buvo pasikeitę genų žymenys, o tai rodo, kad buvo paveikta visa jų fiziologija. Vienu metu atlikto bandymo metu fullerenai nužudė vandens blusas, svarbią jūrų maisto grandinės grandį.
Oberdörster negalėjo pasakyti, ar fullerenai taip pat gali pakenkti žmonių smegenims, tačiau ji perspėjo, kad reikia atlikti daugiau tyrimų ir kad fullerenų kaupimasis laikui bėgant gali kelti susirūpinimą, ypač jei jiems bus leista patekti į maisto grandinę. Ankstesni 2002 m. Biologinių ir aplinkos nanotechnologijų centro (CBEN) tyrimai parodė, kad nanodalelės susikaupė laboratorinių gyvūnų kūnuose, o kiti tyrimai parodė, kad fullerenai laisvai keliauja per dirvą ir gali būti absorbuojami sliekų. Tai galimas maisto grandinės ryšys su žmonėmis ir vienas iš galimų nanotechnologijų pavojų.
Įrodyta, kad ir kitos nanodalelės turi neigiamą poveikį. 2002 m. pradžioje Kalifornijos universiteto San Diege atlikti tyrimai atskleidė, kad kadmio selenido nanodalelės, dar vadinamos kvantiniais taškais, gali sukelti apsinuodijimą kadmiu žmonėms. Kadmis yra toksiškas bet kokia forma, kurią organizmas gali absorbuoti, tačiau dėl mažo šių dalelių dydžio gali padidėti atsitiktinio poveikio rizika. 2004 m. britų mokslininkas Vyvyanas Howardas paskelbė pradines išvadas, kad aukso nanodalelės gali patekti per nėščios moters placentą į jos vaisių. Dar 1997 metais Oksfordo mokslininkai atrado, kad kremuose nuo saulės naudojamos nanodalelės sukuria laisvuosius radikalus, kurie pažeidžia DNR.
Ateitis
Neabejotina, kad nanodalelės turi įdomių ir naudingų savybių bei gali duoti daug naudos, tačiau galimo neigiamo jų poveikio tyrimai vis dar vyksta, o žmonės jau susiduria su jomis. Darbuotojams, dirbantiems gaminant produktus, kuriuose yra nanodalelių, kyla didžiausias pavojus: JAV nacionalinis darbuotojų saugos ir sveikatos institutas (NIOSH) praneša, kad daugiau nei 2 milijonai amerikiečių yra veikiami didelio šių dalelių kiekio, ir jie mano, kad šis skaičius išaugs iki 4 mln. artimiausioje ateityje. Kai kurios grupės pasiūlė moratoriumą gaminių, kurių sudėtyje yra nanodalelių, gamybai ir prekybai ir ragina atlikti tyrimus prieš gamybą, o ne po jo. Kyla susirūpinimas, kad stiprūs ekonominiai motyvai ir konkurencija rinkoje gali būti svarbesni už mokslinį atsargumą, kai kalbama apie visuomenės sveikatą ir galimus nanotechnologijų pavojus.