برترین کاربران هفتگی این مقاله

از ۱۳۹۷/۰۶/۳۱ تا ۱۳۹۷/۰۷/۰۶

هیچ کاربری در این بازه زمانی وجود ندارد

آمار مقاله
  • بازدید کل ۳,۲۸۱
  • بازدید این ماه ۲۱۳
  • بازدید امروز ۱
آمار آزمون مقاله
  • کل شرکت کنندگان ۶۴
  • قبول شدگان ۴۳
  • شرکت کنندگان یکتا ۴۱
  • میانگین درصد شرکت کنندگان ۶۳
واژه نامه فناوری نانو

نانو

nano

پيشوندي به معناي يک بيليونم يا (000،000،000،1/1). در متون فناوري‌نانو، معمولا براي مشخص کردن يک واحد اندازه‌گيري برابر با 10 به توان منفي 9 متر استفاده مي‌شود.

سطح مقاله

پیشرفته 1

نویسندگان
کلمات کلیدی
امتیاز کاربران

اثرات سمی مواجهه با نانومواد

فناوری نانو به مطالعه پدیده‌ها و خواص نوین موادی با سطوح خارجی بسیار زیاد، ناهمگن و ابعاد کمتر از صد نانومتر می‌پردازد. امروزه نانوذرات کاربرد گسترده‌ای در علوم مختلف از جمله الکترونیک، مکانیک، زیست‌شناسی، پزشکی و شیمی دارند. بسته به نوع تولید، نانوذرات می‌توانند ‌از طریق استنشاقی، پوستی و گوارشی وارد بدن شوند که این مورد باید مورد توجه قرار گیرد. به دلیل تنوع زیاد نانوذرات و خصوصیات آن‌ها اطلاعات اندکی در مورد اثرات سم‌شناسی و زیستی نانوذرات، خصوصاً در رابطه با راه‌های تماس و انتقال آن‌ها به بدن و پاسخ بدن به نانوذرات وجود دارد. اندازه ذره، سطح ناحیه‌ای و سطح شیمیایی به عنوان عوامل کلیدی در ایجاد اثرات بهداشتی و سم‌شناسی مطرح هستند. افرادی که به طور مستقیم یا غیر‌مستقیم در معرض آلودگی نانوذرات هستند ممکن است به بیماری‌های التهابی، گوارشی، پوستی، سرطان و بیماری شدید ریوی مبتلا شوند؛ بنابراین ضرورت برنامه‌ریزی و اطلاع‌رسانی در خصوص راه‌های مواجهه با نانوذرات و اثرات آن‌ها بر روی سلامتی و محیط‌زیست حائز اهمیت است.
1- مقدمه
فناوری نانو تولید مواد در مقیاس نانو و بهره‌برداری از خواص توسعه‌یافته آن‌ها است. یک نانوذره به ذره‌ای گفته می‌شود که ابعادی کمتر از صد نانومتر داشته باشد. به دلیل خصوصیات منحصر‌به‌فردی مانند اندازه بسیار کوچک و نسبت سطح به جرم زیاد، ممکن است افرادی که با این ذرات تماس داشته باشند دچار خطرات و مشکلات بهداشتی بالقوه‌ای شوند [1].

1-1- بررسی راه‌های تماس: مواجهه شغلی
از جمله راه‌های تماس با این مواد مواجهه شغلی است به این صورت که تماس با مواد در محیط کار در طی تهیه، تولید یا بسته‌بندی این مواد یا به واسطه استفاده از آن‌ها در محیط شغلی صورت می‌گیرد. روش‌های متداول بسیاری برای تولید نانوذرات، طی واکنش‌های شیمیایی در فرایند‌های حالت جامد، مایع و گاز توسعه یافته است. در حالت جامد با خرد کردن ذرات، سطح تماس افزایش می‌یابد. همچنین در فرایند‌های گازی نانوذرات به شکل پودر یا محلول تهیه می‌شوند. هر کدام از این روش‌های تولید در صنایع احتمال بروز خطرات مواجهه شغلی را ایجاد می‌کنند [2]. اگرچه تولید ذرات نانو به طور خاصی در فضاهای بسته انجام می‌شود؛ با‌ این‌حال خطر تماس با این ذرات در فضای کار وجود دارد. از جمله راه‌های تماس شغلی با نانوذرات، کار با نانومواد مایع بدون حفاظت کافی و نظافت سامانه‌های (سیستم‌های) جمع‌آوری گرد‌و‌غبار است. تماس با ذرات نانو در مشاغل حمل‌و‌نقل، نظافت، نگهداری روزمره وسایل، مرتب کردن، ذخیره داخل مخازن و ..... دیده می‌شود [3].

2-1- بررسی عوامل مؤثر در اثرگذاری تماس
یکی از خواص مهم نانوذرات، نسبت بالای سطح به حجم این مواد است که با استفاده از این خاصیت می‌توان کاتالیزورهای قدرتمندی را در ابعاد نانو تولید کرد. اخیراً در ساخت شیشه‌های ضدِآفتاب، رنگ‌ها و لایه‌های محافظتی جدید و ‌بسیار مقاوم برای شیشه‌ها، عینک‌ها، کاشی‌ها و‌ پوشش‌های سرامیکی از ترکیبات نانو استفاده شده است [4]. در حال حاضر فرآورده‌های زیادی از نانوذرات به شکل پودر و اسپری برای به‌کارگیری در قسمت‌های مختلف اتومبیل، عینک‌های آفتابی و ضدِخش، پارچه‌های ضدِ‌لک و صفحات خورشیدی استفاده می‌شود [5]. مطالعات نشان می‌دهد ذرات کمتر از یک میکرون با حلالیت کم به سرعت در سلول‌های ریوی نفوذ کرده و سبب سمیت بیشتری می‌شوند. اثرات هواویزهای (aerosols) نانوذره بسیار کم و وابسته به اندازه ذرات و مدت زمان مواجهه است، زمانی که مواد به مقیاس نانو تبدیل می‌شوند در خواص شیمیایی، زیستی و فعالیت‌های کاتالیستی آن‌ها تغییراتی ایجاد می‌شود. موادی که در حالت توده‌ای بی‌خطر هستند زمانی که به حالت نانو تبدیل می‌شوند ممکن است سمی و خطرناک باشند؛ به‌علاوه اندازه کوچک نانوذرات باعث می‌شود تا این مواد بتوانند بر سد‌های دفاعی بدن غلبه کنند [6].
عامل دیگری که باعث نگرانی در مورد مواجهه با نانوذرات است، این است که نانوذرات قادرند به دیگر آلاینده‌های خطرناک در آب یا هوا متصل شوند یا با آن‌ها واکنش دهند و در نتیجه انتقال آن‌ها در بدن تسهیل گردد. در ارزیابی خطرات مواجهه با نانوذرات مواردی مانند اندازه و توزیع، شکل، خواص، بار سطحی، جرم، غلظت و توزیع آن‌ها در بدن مؤثراست. این نانوذرات برای سلامت انسان و سایر موجودات کاملاً بی‌خطر نیستند. به دلیل جذب سریع نانوذرات از طریق پوست، تنفس و سلول‌های مخاطی غشا و سپس توزیع در بافت‌های هدف، نانوذرات باعث اختلال در عملکرد قسمت‌های مختلف بدن می‌شوند [8-7]. ارتباط بین اندازه ذرات می‌تواند روی ویژگی‌های زیستی و راه‌های مختلف مواجهه اثر بگذارد. کاهش اندازه ذرات باعث افزایش ناگهانی در جذب یا سمیت می‌شود، این اثرات ابتدا کم و جزئی هستند ولی چنان‌چه ورود نانو‌ذرات به بدن ادامه یابد به اثرات غیرقابل‌برگشت تبدیل می‌شوند. علاوه‌ بر‌ این به دلیل جدید بودن این مواد، مسمومیت‌های جدید و ناشناخته‌ای ممکن است به وجود آید. مسیرهای تماس با بدن بسته به نوع ترکیبات نانوذرات می‌تواند از طریق راه‌های تنفسی، گوارشی، خونی و پوستی رخ دهد (شکل1) [9].

filereader.php?p1=main_c81e728d9d4c2f636
شکل 1- راه‌های ورود نانوذرات به بدن و اثرات آن‌ها

3-1- راه‌های شایع ورود نانوذرات به بدن و اثرات آن‌ها
سامانه تنفسی یکى از شایع‌ترین راه‌هاى ورود نانوذرات به داخل بدن موجودات زنده است. مطالعات نشان داده‌اند که سمیت ریوی ناشی از نانوذرات بیشتر از ذرات میکرومتری است؛ بنابراین نانوذرات استنشاقی قادرند تمام قسمت‌های دستگاه تنفسی انسان از ناحیه حلق و بینی، راه‌های هوایی و مناطق کیسه‌های هوایی را هدف قرار دهند. همچنین ذرات پایدار با اندازه کمتر از صد نانومتر، پس از استنشاق مى‌توانند آسیب‌های جدی ایجاد کنند [10].

ذرات استنشاق شده تمایل زیادى به رسوب کردن در مجارى تنفسى و ریه‌ها دارند که این تمایل در افراد مبتلا به آسم و سایر عارضه‌هاى تنفسى بیشتر است. مطالعات حیوانی نشان می‌دهد که استنشاق نانوذرات سبب التهاب ریه می‌شود. تماس مداوم و زیاد با نانوذرات سبب بروز بیمارى‌هاى تنفسى از قبیل برونشیت، تصلب بافت‌ها یا حتى سرطان ریه در حیوانات آزمایشگاهی می‌شود. شواهد نشان می‌دهد سطح فعال و مقدار نانوذرات استنشاق شده اثرات مخربی ایجاد می‌کنند که نقش تعیین‌کننده‌ای دارند. طبیعت شیمیایى و بار الکتریکى نانو ذرات نیز از عوامل تعیین‌کننده دیگر در میزان خطر آن‌ها در صورت استنشاق است [11].
نانوذرات علاوه بر بیمارى‌هاى تنفسى مى‌توانند سبب بروز بیمارى‌هایى در سامانه قلبى‌عروقى انسان شوند، بیمارى‌هاى قلبى ممکن است ناشی از تغییر در عملکرد شش‌ها بوده یا به نفوذ نانوذرات به بافت ریه مرتبط باشد. مطالعات حیوانی نشان داده است که تماس با نانوذرات سبب ورود این مواد از طریق عبور از مخاط و عصب بویایى به مغز می‌شود. در بعضى از موارد ممکن است اثر یک ماده خاص اثر منفى نانوذرات را تشدید کند؛ به عنوان مثال حضور ذرات بزرگ نیکل در کنار نانوذرات این ماده، آسیب ریوى و التهاب آن را افزایش مى‌دهد که نه تنها سطح ویژه نانوذرات نیکل در اثرات مخرب آن نقش دارد بلکه یون‌هاى نیکل نیز اثر مهمى در ایجاد مسمومیت دارند. ارتباطی بین مواجهه انسان با نانوذرات نیکل و سرطان ریه وجود دارد که این اثر در حضور مواد محلولى که حاوى نیکل هستند، خود را بیشتر نشان می‌دهد. مطالعات زیادی بر روی حیوانات آزمایشگاهی حاکی از آن است که تماس با ترکیبات نانو ممکن است باعث تغیرات آسیب‌زاد (pathologic) ریه از جمله سرطان‌ها، التهاب، فیبروز و مشکلات تنفسی شود. تحقیق بیشتری برای اثرات مواجهه ناشی از ذرات نانو لازم و ضروری است.
از دیگر راه‌هاى مواجهه با نانوذرات، نفوذ از طریق پوست است. این مسئله در انسان از اهمیت بیشترى برخوردار است زیرا تماس پوستی با نانوذرات در مواجهه شغلی (در طی تمیز کردن تجهیزات و تعمیر و نگهداری دستگاه‌ها) یا استفاده از نانوذرات در لوازم آرایشی (کرم‌هاى ضدِآفتاب حاوی نانوذرات اکسید تیتانیم و اکسید روی) ممکن است رخ دهد [12]. روپوست (epidermis)، پوست (dermis) و لایه زیرجلدی پوست به عنوان یک مانع سخت نسبت به نفوذ سموم خارجی و ذرات با اندازه میکرون به بدن مطرح هستند؛ با‌ این‌حال، استفاده از سد پوستی در برابر نانوذرات هنوز هم بسیار مورد توجه است. مهم‌ترین استفاده از نانوذراتی همچون اکسیدهای فلزی، در مواد آرایشى - بهداشتى فلزى است. مطالعات نشان داده‌اند که نانوذرات تشکیل‌دهنده این مواد هشت ساعت پس از مصرف مى‌توانند از طریق غشا وارد سلول شوند، این مسئله در مورد خرگوش و موش به اثبات رسیده است. این نانوذرات با ورود به درون سلول و انجام واکنش‌هاى کاتالیز شده نورى مى‌توانند سبب از بین رفتن اسیدهاى نوکلئیک و سایر اجزاى سلولى شوند [13].
راه دیگر نفوذ پوستى نانوذرات به درون سلول‌هاى انسان، از طریق نقل‌و‌انتقال و کار کردن با این مواد در آزمایشگاه‌ها و صنایع است؛ به عنوان نمونه نفوذ نانولوله‌هاى کربنى به بدن کسانى که در آزمایشگاه‌هاى مربوطه کار مى‌کنند، مؤیّد این مسئله است (شکل2) [3]. نانوذرات ممکن است از طریق مواد خوراکی و دارو وارد دستگاه گوارشی شده و به بدن راه یابند. به دلیل استفاده گسترده از این مواد در محصولات مصرفی، ممکن است نانوذرات از طریق زنجیره غذایی وارد بدن انسان شود. یکى از آسان‌ترین و مهم‌ترین راه‌هاى ورود نانوذرات به درون بدن انسان استفاده از سامانه‌های دارورسانی است ‌[14]. تعداد زیادى از نانو‌مواد به عنوان ترکیبات دارورسان مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. استفاده از این سامانه‌ها به عنوان یکى از کاربردهاى مهم فناورى نانو مطرح است. حساسیت شدید، اثر جانبى رایج بعد از استفاده از این مواد است.

filereader.php?p1=main_eccbc87e4b5ce2fe2
شکل 2- راه‌های نفوذ مواد از طریق پوست ‌[9]

2- بحث و نتیجه‌گیری
نانوذرات به دلیل ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی به عنوان یکی از آلاینده‌های مهم در ایجاد سمیت بر عضوهای مختلف بدن مطرح هستند، تحقیقات بیشتری برای شناسایی خطرهای زیست‌محیطی و ایمنی نانوذرات مورد نیاز است چرا‌ که امکان استنشاق نانوذرات و جذب آن‌ها از راه‌های مختلف و تجمع آن‌ها در بدن و محیط‌زیست وجود دارد که می‌تواند سلامتی افراد را تحت‌الشعاع قرار دهد. ارزیابی نوع مواجهه و شناسایی ویژگی‌های خطر برای نانوذرات، نیازمند در نظر گرفتن ایمنی افراد در طی تماس شغلی برای تولید نانوذرات بسته به شرایط ساخت (synthesis)، فرمول‌بندی (formulation)، حمل‌و‌نقل، ذخیره و طول مدت زمان تماس در مصرف‌کنندگان دارد و باید به خطرهای بالقوه نانومواد توجه کرد. ایمنی نانوذرات نیازمند آگاهی در رابطه با اثرات این مواد بر انسان و محیط‌زیست، شناخت کامل مواد و اثرات سم‌شناسی آن‌هاست؛ به‌ هر‌حال آگاهی عموم و اطلاع‌رسانی به طور قابل‌توجهی برای جنبه‌های سم‌شناختی نانوذرات حائز اهمیت است.

به‌طور‌کلی نانوذرات همانند یک شمشیر دولبه دارای اثرات مفید و مضر هستند که می‌توان با رعایت اصول صحیح کار با نانوذرات از خطرات آن‌ها کم کرد. جهت کنترل راه‌های مواجهه با اثرات مضر نانوذرات در محیط کار باید از تماس پوست با نانوذرات یا محلول‌های حاوی نانوذرات با استفاده از دستکش، عینک ایمنی و لباس آزمایشگاه جلوگیری کرد. همچنین شستشوی دست‌ها و رعایت بهداشت فردی در محیط کار با نانوذرات، دفع و انتقال زباله‌های نانوذرات طبق اصول زباله‌های شیمیایی خطرناک ضروری است؛ علاوه‌بر موارد بیان‌شده، وسایل مورد استفاده در کار کردن با نانوذرات باید قبل از استفاده مجدد، تعمیر یا از نظر وجود آلودگی بررسی شوند [16-15].
تحقیقات در زمینه نانو و توسعه و ارتقای این فناوری به‌طور گسترده‌ای در دهه‌های اخیر افزایش یافته است ولی اطلاعات کمی در زمینه خطرات بالقوه انسانی وجود دارد. گرچه فناوری نانو باعث انقلاب و تحول گسترده‌ای در بسیاری از زمینه‌ها شده است؛ با‌ این‌حال ‌کاهش سمیت و خطرات مواجهه با نانوذرات از اهداف اصلی این حوزه است.

منابـــع و مراجــــع

Clarence, S.Y., Sunny, E.I., Geoffrey, S.S. “A Review of Nanoparticles Toxicity and Their Routes of Exposures”, Iranian Journal of Pharmaceutical Sciences, 8(1), pp. 299–314, (2011).

Anthony, S. “Nanotechnology and the occupational physician”, Occupational Medicine, 56(5), pp. 312–316, (2006) .

Vyom, S., Ashutosh, K., Alok, D. “Nanomaterials: Exposure, Effects and Toxicity Assessment”, Proceedings of the National Academy of Sciences, India Section B:Biological Sciences, 82(1), pp. 3–11, (2012).

Lawrence, F.M., Mark, M.M., M, E.B., et al. “Identification and characterization of potential sources of worker exposure to carbon nan fibers during polymer composite laboratory operations”, Journal of Occupational and Environmental Hygiene, 4(12), pp. 125–130, (2007).

Andreas, E., C, V.H. “Toxicology of nanoparticles”, Advanced Drug Delivery Reviews, 64(2), pp. 129–137, (2012)

Michael, S., Arnim, W., Asgeir, H., Hans, K. “Risks and nanotechnology: the public is more concerned than experts and industry”, Nature Nanotechnology, 2(2), pp. 67, (2007)

Günter, O., Andrew, M., Ken, D., et al. “Principles for characterizing the potential human health effects from exposure to nanomaterials: elements of a screening strategy”, Particle and Fiber Toxicology, 2(1), pp. 8, ( 2005).

Lara, Y., Nguyen, T.K.T., Marilena, L., Alexander, M.S. “Toxicological considerations of clinically applicable nanoparticles”, Nano Today, 6(6), pp. 585–607, (2011).

Paul, J.A.B., David, R., Stephan, H., et al. “The potential risks of nanomaterial’s: a review carried out for ECETOC”, Particle and Fiber Toxicology, 3(1), pp. 11, (2006).

Shahnaz, B., Amanda, H., Finance, D. “Nanoparticles: a review of particle toxicology following inhalation exposure”, Inhalation Toxicology, 24(2), pp. 125–135, (2012)

Veranth, J.M., Ghandehari, H., Grainger, D.W. “Comprehensive Toxicology”, 2nd Edition, USA: Elsevier, 8, (2010).

Simon, K., Bertrand, H., Elzbieta, J., Maria, G.R., et al. “Workplace exposure to nanoparticles”, EU-OSHA – European Agency for Safety and Health at Work, pp. 1–60, (2011).

Anthony, S., Lang, T., Robert, A., Kenneth, D. “Nanoparticles, human health hazard and regulation”, Journal of the Royal Society Interface, 7, pp. 119–129, (2009).

Megha, A., M.S, M., Anupama, S., Rinita, R., et al. “Nanoparticles and its Toxic Effects: A Review”, International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 2(10), pp. 76–82, (2013).

Choi1 J Sun Wang N. “Nanoparticles in Biomedical Applications and Their Safety Concerns”, www.intechopen.com

Thomas, T., Thomas. K., Sadrieh. N., et al. “Research strategies for safety evaluation of nanomaterial’s, part VII: evaluating consumer exposure to Nano scale materials”, Toxicological Sciences, 91(1), pp. 14–19, (2006).