برترین کاربران هفتگی این مقاله

از ۱۳۹۷/۰۷/۲۸ تا ۱۳۹۷/۰۸/۰۴

هیچ کاربری در این بازه زمانی وجود ندارد

آمار مقاله
  • بازدید کل ۹۱
  • بازدید این ماه ۳۸
  • بازدید امروز ۰
آمار آزمون مقاله
  • کل شرکت کنندگان ۳
  • قبول شدگان ۳
  • شرکت کنندگان یکتا ۱
  • میانگین درصد شرکت کنندگان ۱۰۰
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 2

نویسندگان
کلمات کلیدی
امتیاز کاربران

مشخصه‌یابی نانومواد و اهمیت آن در مطالعات سم‌شناسی

کاربرد نانومواد در کالاهای مصرفی و سایر محصولات در چند سال اخیر افزایش چشمگیری یافته است و همین امر نگرانی‌هایی را درباره اثرات احتمالی زیستی و بهداشتی مواجهه با نانومواد، به‌ویژه نانواشیا، انبوهه‌ها و کلوخه‌های آن‌ها ایجاد کرده است. با توجه به تنوع نانومواد که با ترکیب شیمیایی ظاهراً مشابهی تولید می‌شوند، مشخصه‌یابی دقیق فیزیکوشیمیایی برای تشخیص صحیح مواد مورد آزمون و گسترش دانش اثر سمیت نانومواد بسیار حائز اهمیت است. در این مقاله به اهمیت مشخصه‌یابی فیزیکوشیمیایی نانواشیای تولیدی و اثر برخی از این خصوصیات بر سمّیت نانوذرات پرداخته شده است. ضروری است تا قبل از انجام آزمون‌های سمیت چنین موادی ویژگی فیزیکوشیمیایی آن‌ها تعیین، طراحی، شناسایی و مورد بررسی قرار گیرند.

 1- مقدمه

تنوع بسیار گسترده نانومواد موجود و تولیدات آتی می‌تواند تا اندازه‌ای ناشی از تفاوت در ترکیب‌شیمیایی و همچنین به علت تفاوت در شکل، اندازه، شیمی سطح، درجه کلوخه‌شدن و غیره در مواد ظاهراً مشابه دیگر نیز باشد. به عبارت ساده‌تر، تعیین خصوصیت فیزیکوشیمیایی به عنوان مرتبط‌ترین فاکتورهای ارزیابی سم‌شناسی نانومواد درحال حاضر مطرح هستند [1]. به طور خلاصه این مشخصات عبارتند از:

 1- توصیف فیزیکی نانومواد که در آن پارامترهای زیر مدنظر قرار می‌گیرند:

-         توزیع/ اندازه ذره؛

-         وضعیت انبوهه‌شدن/ کلوخه‌ای‌شدن در محیط‌های‌کشت مربوطه؛

-         شکل: از جمله اطلاعات مربوط به طول، پهنا و نسبت‌منظر(Aspect ratio) به معنی نسبت بلندترین بعد ذره خارجی به کوتاه‌ترین بعد آن برای ذرات طویل و فیبرها؛

-         مساحت سطح/ مساحت سطح ویژه.

2- ترکیب شیمیایی نانومواد، که در آن پارامترهای زیر مدنظر قرار می‌گیرند:

-         ترکیب‌شیمیایی؛

-         خلوص (شامل میزان ناخالصی‌ها)؛

-         شیمی سطح.

3- خواص غیرذاتی، که در آن پارامترهای زیر مدنظر قرار می‌گیرند:

-         بار سطحی؛

-         حلالیت؛

-         قابلیت‌پخش.

این شاخصه‌ها می‌بایست در خصوص ماده برداشت شده از بسته بندی؛ ماده تهیه شده برای ارائه به سیستم‌های آزمون درون‌تنی و برون‌تنی؛ در زمان ارایه به سیستم آزمون توکسیکولوژی بررسی گردند [1].

در ادامه به بررسی مهمترین مشخصه‌های نانو مواد در مطالعات سم‌‌شناسی پرداخته می‌شود.

 

2- اندازه ذره و توزیع اندازه ذره

خواص ذرات با تغییر اندازه به نانومتر می‌تواند تفاوت بسیاری را از خود نشان دهد برای مثال می‌توان به مقایسه رفتار ذره طلا در اندازه نانو و میکرو اشاره کرد: وقتی طلا در ابعاد نانو باشد از ویژگی‌های خاصی برخوردار می‌شود؛ خصوصیات کلیدی نانوذره طلا عبارت‌ است از: پایداری، غیرسمّی بودن، زیست‌سازگاری (biocompatibility) و خصوصیات نوری ویژه (شکل 1). برخلاف طلای فلزی که در اندازه میکرون است، این خواص سبب شده تا به عنوان عامل افزایش دهنده وضوح در تصویربرداری رامان و تصویربرداری پرتو ایکس و نیز عامل گرمادرمانی و افزایش‌دهنده‌ حساسیت پرتویی تومور مورد استفاده قرار گیرد [2]. اندازه ذره، نقشی کلیدی در تعیین ویژگی‌های نهایی نانوذره ایفا می‌کند. اندازه ذره می‌تواند ویژگی‌های فیزیکی-شیمیایی نانوماده را تغییر داده و همچنین فرصتی برای افزایش جذب و تعامل با بافت‌های بیولوژیکی فراهم آورد. در حقیقت این خصوصیت در مقایسه با سایر ویژگی‌‌های نانو مواد، بیشتر مورد بررسی قرار گرفته است [3و4] و مشخص شده است که فعالیت بیولوژیکی نانومواد با کاهش ابعاد ذره‌، افزایش می‌یابد: ذرات نانومقیاس از لحاظ بیولوژیکی فعال‌تر بوده‌، سمیت بیشتری را در مقایسه با ذرات درشت دانه‌تر از ماده شیمیایی مشابه حتی در ابعاد میکرونی [5] از خود نشان می‌دهند. چرا که این ذرات می‌توانند در بدن به مکان‌هایی راه پیدا کنند که مواد درشت دانه‌تر نمی‌توانند راه یابند [6]. متأسفانه، در متون علمی منتشره، ابعاد ذره همان ابعاد اسمی اعلام شده از سوی تولیدکننده در نظر گرفته می‌شود. علاوه بر این، بعد ذره در اغلب موارد به اندازه یک ذره منفرد اطلاق می‌شود و ارتباطی با توده‌‌ها و انباشته‌های‌احتمالی که ممکن است در حین کار با یک ماده یا نگهداری و ساخت آن ایجاد شوند، ندارد [7].

 

filereader.php?p1=main_398bb4d9a15db2d8bشکل 1- تفاوت در اندازه نانوذرات موجب تفاوت در جذب شده و طیف رنگی متفاوتی ایجاد می‌شود [8].

 

در مطالعات سم‌شناسی باید توجه شود که اکثر نانومواد ساخته شده همگون نبوده، بلکه مخلوطی از اندازه‌ها را شامل می‌شوند. گاهی تفاوت ناچیزی در اندازه ذرات تولیدی مشاهده شده و لذا توزیع ذرات محدود است. اما در فرایندهای دیگر ممکن است اندازه تک‌تک ذرات تفاوت چشمگیری داشته و لذا توزیع ذرات وسیع باشد. چنانچه گروهی از ذرات اندازه‌های مختلفی داشته باشند، بهترین شیوه توصیف آن‌ها برحسب توزیع اندازه ذره است. چنانچه در برخی از روش‌ها مداخله‌گرهایی در آماده‌سازی نمونه وجود داشته باشند، می‌توانند اندازه ذره و/ یا توزیع اندازه را تحت تأثیر قرار‌ دهند. برای ارزیابی تأثیر اندازه ذره بر اثرات توکسیکولوژی مشاهده شده، باید ویژگی توزیع اندازه ذره تعیین شود. این ویژگی‌ها شامل قطر کروی معادل، در مورد ذراتی که هندسه منظمی دارند، طول یک یا چند وجه خاص از شکل هندسی ذره، توزیع اندازه ذره، تعداد رأس‌ها و پهنای آن‌ها مجموعه‌ای از مقادیر را نشان می‌دهد که غالباً به شکل یک هیستوگرام نشان داده می‌شود، به‌این‌ترتیب برای اندازه، کمیتی از ذرات نشان داده می‌شود که ممکن است تعداد ذرات، حجم، مساحت یا طول تجمعی این ذرات باشد [1].

 

3- شکل ذره

شکل‌های فیزیکی و مولکولی برحسب نحوه اتصال اتم‌ها به یکدیگر در یک مولکول تعیین می‌شود و شکلی را پدید می‌آورد که انرژی آزاد را به حداقل می‌رساند و تحت شرایط محیطی معینی به شکل انرژی جنبشی در دسترس خواهد بود. در‌ حالی که این موضوع در مورد تولید پایین به بالا صدق می‌کند، شکل نانو اشیا/ پردازش شده از بالا به پایین، در مقابل مجموعه‌های مولکولی (مانند نانولوله‌های کربنی) به عوامل دیگری مانند کشش سطحی فاز ماده مایع نیز بستگی دارد. مشخصه‌یابی شکل شامل تحلیل تصاویر SEM یا TEM یا SPM است. نانواشیای تولیدی با ترکیب یکسان می‌توانند شکل‌های گوناگونی داشته باشند (مثلاً کروی، لیف یا صفحه‌ای). علاوه بر این، هر یک از این شکل‌ها خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و زیستی مختلفی دارند، چرا که اتصال پیوندهای مولکولی در سطحی که در معرض است، ممکن است متفاوت باشد. برای مثال، در محلول‌ها و در اثر شکل‌، تفاوت‌هایی در شعاع هیدرودینامیکی‌، ایجاد می‌شود که مسئول ایجاد تفاوت در قابلیت جابه‌جایی و انتشار‌پذیری ماده در فازهای گازی و مایع است یا آن که شکل ذره با اثر بر رفتار جذب و استقرار یافتن ذره در محیط‌های بیولوژیکی می‌تواند سبب مسدود کردن کانال‌های یونی موجود در دیواره سلول‎ها شود (9و10). برخی نتایج و مطالعات سم‌شناسی آزمایشگاهی (in vitro)‍، نشان داد که نانولوله‌های کربنی برخلاف فولرن‌ها تمایل به ایجاد توده و انباشته‌شدن را تحریک می‌کنند (11). در عوض شکل لایه‌های گرافنی استوانه‌ای و لوله‌ای شده در ساختار نانولوله‌های ‌کربنی‌، می‌تواند بر فعالیت بیولوژیکی آن‌ها تأثیر بگذارد چرا که به نظر می‌رسد نانولوله‌های کربنی تک جداره سمیت بیشتری نسبت به نانولوله‌های کربنی چند جداره با طول مشابه از خود بروز می‌دهند (12). شکل بلند و نازک و همچنین عدم حلالیت‌پذیری نانولوله‌های کربنی در آب‌، قادر است باعث ایجاد اثراتی مشابه با اثرات مربوط به تنفس الیاف آزبست شود که این مسأله در وضعیتی رخ می‌دهد که ترکیب شیمیایی این دو ماده کاملاً با هم متفاوت است (13)‌. مطالعه جامع و کاملی بر روی نانوذرات غیرآلی با ترکیب شیمیایی مشابه و شکل‌های مختلف، انجام نشده است و روابط بین شکل ذره و ترکیب آن تا میزان وسیعی ناشناخته مانده است [4].

عوامل توصیف شکل غیروابسته به اندازه است [1].

 

4- مساحت سطح

علاوه بر اندازه ذره، مساحت سطح نیز از لحاظ سم‌شناسی بسیار با اهمیت است‌. کاهش در اندازه ذره تا حد مقیاس نانومتری‌، باعث افزایش شدیدی در نسبت سطح به حجم ذره شده و بنابراین درصد بالاتری از اتم‌ها در سطح خارجی ذره قرار می‌گیرند (شکل 2).

 

filereader.php?p1=main_8bec973cb23ad3cceشکل 2- با کاهش هرچه بیشتر اندازه ذرات تشکیل‌دهنده ماده بالک، کل مساحت سطح افزایش قابل‌توجهی می‌یابد [4].

 

افزایش در مساحت سطح باعث افزایش بسیار شدید در تعداد گروه‌های فعال در واحد جرم و در نتیجه افزایش واکنش‌پذیری کلی ماده می‌شود. به عنوان یک مثال ساده‌، می‌توان به طلا اشاره کرد که پایداری و مقاومت آن در برابر اکسید شدن امری واضح و به اثبات رسیده است. هنگامی که ابعاد ذرات طلا در حد چند نانومتر برسد، این ذرات دچار احتراق می‌شوند و می‌سوزند (14). علاوه بر این‌، ذرات کوچک‌تر به معنی تعداد بیشتری از ذرات در واحد جرم‌، همراه با افزایش توانایی در تعاملات بیولوژیکی است (15). به عنوان مثال‌، در آزمایشات تنفسی بر روی موش‌ها با دی اکسید تیتانیوم و سولفات باریم‌، دی اکسید تیتانیوم باعث ایجاد التهاب ریوی شدیدتری در موش‌ها شد اما اثرات حاصله از کاربرد این دو ماده در هنگامی که با میزان‌های مشابه و مساوی از لحاظ مساحت سطح ذره در مورد موش‌ها تجویز شد‌، کاملاً مشابه بود (16).

از آن جایی که مساحت سطح به عنوان یک کمیت مقداری، به مقدار ماده بستگی دارد، یک مشخصه بهتر برای مقایسه عبارت است از: نسبت مساحت سطح به جرم مقدار معینی از ماده. این همان به اصطلاح مساحت سطح ویژه است که یک کمیت شدتی است و به مقدار ماده بستگی ندارد.

در مورد مواد متخلخل، غالباً تمایز بین سطح خارجی ذره و سطح خلل و فرج لازم است. معمولاً سطح خارجی به‌عنوان پوششی در نظر گرفته می‌شود که کلوخه‌ها یا ذرات مجزا را در‌بر‌ می‌گیرد، هرچند تعریف دقیق آن دشوار است، زیرا سطوح جامد در مقیاس اتمی به ندرت صاف است. یک شیوه آن است که سطح خارجی با همه برجستگی‌ها و همچنین سطح شکاف‌هایی که عریض‌ترند تا آن که عمیق‌تر باشند و سطح منافذ دیواره‌های همه ترک‌ها، خلل و فرج و حفره‌ها که عمیق‌ترند تا آن که عریض‌تر باشند، در آزمون جذب گاز بررسی شوند. در عمل تعیین حدود، احتمالاً به روش‌های ارزیابی و ماهیت توزیع اندازه منفذ بستگی دارد. از آن جایی که قابل دسترس بودن خلل و فرج می‌تواند به اندازه و شکل مولکول‌های مایع یا گاز بستگی داشته باشد، مساحت و حجم در‌بر‌گرفته شده توسط سطح منفذ برحسب جذب مایع یا گاز، بستگی به مولکول های جذبی دارد (اثر غربال مولکولی) [19و18و17].

غالباً واکنش‌های شیمیایی در سطوح رخ می‌دهند، از‌ این‌رو انتظار می‌رود نمونه‌ای از ماده با مساحت سطح زیاد بر مبنای جرم، واکنش‌پذیری بیشتری به نسبت نمونه‌ای از همان ماده با مساحت سطح به حجم پایین داشته باشد.

ظاهراً در ارزیابی مخاطره اکولوژیکی و توکسیکولوژی، مساحت سطح به تعدادی از پارامترها بستگی دارد. مثلاً ممکن است بار سطحی را تعیین کند که اثرات مستقیمی را در موارد زیر در پی دارد:

الف- واکنش نانوشیء (مثل کلوخه‌شدن) با سایر مواد ذره‌ای که به‌طور طبیعی به‌وجود می‌آیند (مثلاً آلاینده‌های مسیر)؛

ب- راه مواجهه به‌عنوان تابعی از تداخل سطحی لیگاند - ارگانیسم‌‌ زنده (مانند، راه زیست‌انباشتی (Bioaccumulation)، فراهمی‌زیستی (Bioavailability)).

پ- مکانیسم‌های سمیت (مانند، منحنی‌های دُز پاسخ که برای مساحت سطح ویژه نرمال شده‌اند، می‌توانند در مقایسه با نتایج ارائه شده به ازای حجم، بیانگر نتایج مختلفی باشند [20و21و22].

مساحت سطح ویژه عبارت است از مساحت سطح یک ماده تقسیم بر جرم آن، واحد [m2/g]؛ یا مساحت سطح ماده تقسیم بر حجم آن، واحد [m2/cm3]. توصیه می‌شود در پژوهش‌ها نتایج گزارش شده با هر دو واحد m2/g و m2/cm3 بیان شوند [1].

 

4- ترکیب شیمیایی

ترکیب شیمیایی، به معنی ساختار شیمیایی و ترکیب مولکول‌های عناصر مختلف، یک ویژگی ذاتی ماده بوده و در نتیجه عامل مهمی در شرح و توصیف رفتار بیولوژیکی نانو ذرات است.

نانوذرات ممکن است ترکیبات شیمیایی بسیار متفاوتی داشته باشند و طیف وسیعی از مواد کاملاً غیرآلی همچون آهن، نیکل، روی، تیتانیوم، طلا، نقره، پالادیم، ایریدیوم و پلاتین را تا اکسیدهای فلزی از قبیل اکسید تیتانیوم، اکسید روی، سیلیکا، اکسید آهن و غیره و همچنین موادی کاملاً آلی همچون فولرن‌ها، نانولوله‌های کربنی، نانوپلیمرها و بیومولکول‌ها را دربر گیرند.

برخی نانوذرات، ساختاری هیبرید و هسته‌ای شکل دارند که می‌توان مشابه این ساختار را ‌در ذرات کوانتومی نانو کریستالی مورد استفاده در نیمه‌هادی‌ها مشاهده کرد. چنین موادی کاربردهای ویژه‌ای دارند از قبیل تصویربرداری‌های تشخیصی-پزشکی و کاربردهای الکترونیکی. ذرات کوانتومی ممکن است سازگار با بدن موجودات زنده باشند اما تجزیه فیزیکی (حرارتی) و شیمیایی (فوتوشیمیایی، اکسیداسیون) لایه پوشش‌دهنده می‌تواند باعث مواجهه هسته درونی شده (که این هسته معمولاً از کادمیوم، روی، تلوریم، سلنیوم، انیدیوم و آرسنیک تشکیل شده است) و اثرات سمی ایجاد کند، البته این امر ممکن است به دلیل تجزیه هسته به اجزای ساختاری‌اش نیز رخ دهد [4و23]

در مشخصه‌یابی ترکیب شیمیایی باید عناصر مورد انتظار و موارد نامطلوب همچون ناخالصی‌ها لحاظ شوند. علاوه‌ بر این، همان‌گونه که اندازه نانواشیاء به سمت دامنه‌های پایین‌تر نانومقیاس میل‌ می‌کند، تمایز بین ترکیب و شیمی سطح نیز مبهم می‌شود. بنابراین احتمال دارد در برخی موارد مولکول‌هایی که به سطح می‌چسبند در ترکیب در نظر گرفته شوند؛ لذا، مشخصه‌یابی جداگانه شیمی سطح ارجح است. هنگامی که احتمال دارد مولکول‌های سطحی به طور پویا تبادل شوند، این امر دشوارتر هم می‌شود، مثلاً با مولکول‌های معلق در محیط. آرایش آن‌ها، مانند عمود یا به موازات سطح قرار گرفتن به احتمال زیاد بر سمیت تأثیرگذار است.

ترکیب شیمیایی و ساختار بلوری به عنوان عوامل شاخص مهم توکسیکولوژی در سطح مولکولی نیز برای بسیاری از نانواشیاء کاملاً اثبات شده است. بنابراین، بهتر است اطلاعات شیمیایی و ساختار نمونه کامل همچون موارد زیر تهیه شود تا سمیت آن‌ها کاملاً مشخص شود [1]:

الف- ترکیب شیمیایی،

ب- وجود یا عدم وجود ساختار بلوری شامل پارامترهای شبکه و گروه فضایی و

پ- ناخالصی‌ها، در صورت وجود.

 

5- شیمی سطح

در برخی موارد، شیمی سطح توسط گونه‌های اتمی منفرد کنترل می‌شود، مثلاً در مواد شبه فولرن غیرآلی (مانند MoS2، می‌توانند کره‌های تودرتویی را تشکیل دهند که لایه اتمی بیرونی آن معمولاً سولفور است)، یا در مواردی که بخش شیمیایی خاصی عمداً به سطح چسبانیده شده و کاملاً آن را پوشش می‌دهند (مانند طلایی که با سیترات تثبیت شده است). پوشش‌دهی نانواشیا غالباً به منظور کاهش کلوخه‌ای شدن است و بر اساس این پوشش‌دهی‌ها، شیمی سطح این ذرات تعیین خواهد شد. در مواردی که نانو شیئی دارای منفذی نسبت به محیط پراکنده‌کننده باشد، شیمی سطح به‌طور صحیح‌تری به‌عنوان بخش یا بخش‌هایی از نانوشیئی در نظر گرفته می‌شود که در تماس مستقیم با آن محیط پراکنده‌کننده است.

جذب سطحی پروتئین بر روی نانومواد، شیمی سطح را تغییر می‌دهد و تأثیر آن بر شیمی سطح و فعالیت نانومواد، موضوع بسیاری از مطالعات است. مطالعات اولیه حاکی از آن است که واکنش‌های سلولی به نانومواد توسط لایه مولکولی جذب سطحی کنترل می‌شود [24و25].

اتصال گروه‌های عاملی گوناگون به سطح نانومواد باعث برهمکنش‌های بالقوه بی‌شماری می‌شود و نقش کلیدی را در تعیین موارد زیر ایفا می‌کند:

الف- ورود و توزیع به درون ارگانیسم؛

ب- سرنوشت در سیستم‌های آبی طبیعی؛

پ- ثبات کلوئیدی؛

ت- مواجهه با بافت‌ها یا سلول‌های هدف.

در مورد یک گروه عاملی خاص، این امر سبب می‌شود سایر خصوصیات فیزیکوشیمیایی مانند کلوخه‌شدن، غبار آلودگی، پتانسیل زتا، مساحت سطح ویژه و حلالیت در آب تحت تأثیر قرار گیرد. بنابراین، فرض کلی بر این است که شیمی سطح یکی از نقش‌های کلیدی را در تعیین ریسک نهایی هرگونه نانومواد ایفا می‌کند [26].

یکی از شاخص‌های شیمی سطح، آب‌دوستی یا آب‌گریزی نسبی یک نانوماده است که برهمکنش سطح آن را با آب کنترل می‌کند. به‌طور‌ کلی نانومواد برای کاربردهای زیستی، آب‌دوست هستند. ولی نشان داده شده است که وجود هر دو نواحی آب‌گریز و آب‌دوست مواد کاتیونی شبه فولرن می‌توانند غشاهای سلولی اریتروسیت‌ها را متلاشی کنند [27].

 

6- بار الکتریکی سطحی

در سیستم‌های کلوئیدی با تعیین پتانسیل زتا، بار سطحی قابل محاسبه است. پتانسیل زتا علامت اختصاری برای پتانسیل الکتروکینتیک در سیستم‌های کلوئیدی است. از لحاظ تئوری، پتانسیل زتا تفاوت بالقوه بین محیط‌ پخش‌ و لایه ایستای مایعی است که به ذره پراکنده‌شده متصل است.

در سیستم‌هایی که نانومواد به‌صورت ذرات معلق در هوا درآمده‌اند، بار الکترواستاتیک با اصطکاک بین سطوح، مانند سطوح روی ذرات ماکروسکوپی و دیواره‌ها، تولید می‌شود. از این سطوح، مولکول‌های گازی بار را به نانومواد حمل می‌کنند.

وجود بار الکترواستاتیک بر نانوذرات می‌تواند تشکیل کلوخه‌ها را تحت تأثیر قرار دهد، بنابراین بر نحوه تشکیل آن‌ها تأثیرگذار است.

پتانسیل زتا از آن جهت اهمیت دارد که مقدار آن می‌تواند سرعت سیستم‌های‌زیستی خاصی را در انباشته کردن نانومواد در محیط، مشخص سازد، بنابراین احتمال هرگونه سمیت بالقوه در سیستم زیستی یا ارگانیسم را نشان می‌دهد [28و29]. علاوه‌ بر این، آن را می‌توان با پایداری پراکندگی‌های کلوئیدی مرتبط دانست. پتانسیل زتا میزان دافعه بین ذرات مجاور یا هم بار را در یک پخش‌شدگی نشان می‌دهد. مولکول‌ها و ذراتی که به اندازه کافی کوچک باشند، پتانسیل زتا بالا (مثبت یا منفی) باعث ثبات پخش آن‌ها می‌شود (مثلاً، پخش در برابر کلوخه‌شدن مقاومت خواهد کرد). چنانچه پتانسیل زتا پایین باشد (مثبت یا منفی)، جاذبه از دافعه بیشتر می‌شود و پخش متوقف شده و از طریق واکنش‌های واندوالسی، لخته‌ ‌شدن را در پی خواهد داشت. در مورد قدرت یونی پایین (کمتر از ~M 0/1) [30]، یون‌هایی با والانس بزرگ‌تر از واحد می‌توانند به سطح نانو ذره متصل شوند و افزودن چنین یون‌هایی پتانسیل آن را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد.

در توکسیکولوژی ذره، پتانسیل زتا (بار سطحی) نقش کلیدی را در تعیین این موارد ایفا می‌کند:

الف- میزان برهمکنش کلوئیدی که خود تابعی از pH و قدرت یونی محلول اصلی است،

ب- فراهمی‌زیستی (Bioavailability) یک ترکیب هنگام انتقال جرم از طریق غشاهای باردار همان گونه که در مواجهات توکسیکولوژی رخ می‌دهد.

پتانسیل زتا عدد خالص بارهای مثبت و منفی به ازای واحد مساحت سطح ذره، واحد (کلمب بر مترمربع)، پتانسیل زتا، واحد (ولت) است [1].

 

7- نتیجه‌گیری

برررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی نانوذرات نظیر اندازه ذره، مساحت سطح، و ... اهمیت فراوانی دارد زیرا تمامی این موارد تأثیر زیادی بر نوع و میزان سمّیت نانوذرات خواهند داشت؛ بنابراین به‌منظور شناسایی هرگونه خطر نانوذرات تولیدی در مقیاس‌های صنعتی یا آزمایشگاهی و همچنین شناسایی روش‌های ایمن تولید نانوذرات و کاربرد آن‌ها، این ویژگی‌ها باید به‌طور دقیقی مورد ارزیابی و مطالعه قرار گیرند و در قالب استانداردهای مربوطه به نحوی ارائه شوند که برای هر فرد مصرف‌کننده، کاربردی و قابل تفسیر باشد و ترجیحاً بتوان آن داده‌ها را در پایگاه‌های داده خواص مواد، وارد کرد. آزمون‌های گزارش‌شده چنانچه صراحتاً بیانگر هدف مشخصه‌یابی انجام شده باشند می‌توانند سبب افزایش قیاس‌پذیری و درک شوند و لزوماً باید مطابق استاندارد ایزو موارد زیر را دربر‌ گیرند:

-          توصیف ماده به همراه ذکر جزئیات با استفاده از ویژگی فیزیکوشیمیایی مناسبی که در این جا مطرح شده است؛

-          آماده‌سازی نمونه شامل شناسایی پروتکل‌های استاندارد به کار رفته؛

-          شرایط محیط آزمایشگاهی که کیفیت نتایج را تحت تأثیر قرار می‌دهند؛

-          روش‌های آنالیز استاندارد و شرایط استخراج؛

ارجاع به روش استاندارد نوعی تأیید علمی برای نتایج مشاهده‌شده است. در این راستا محققین می‌توانند به بخش استاندارهای ملی و بین‌اللملی سایت ستاد توسعه فناوری نانو مراجعه کنید.

 

منابـــع و مراجــــع

R. Menhaje-Bena, M. Ghazei-khansari, M.K. Koohi, " Nanotechnologies —Guidance on physico-chemical characterization of engineered nanoscale materials for toxicologic assessment" ICS: 07. 030, Iranian national standards, Institute of Standards and Industrial Research of Iran, INSO 21206, 1st.Edition, 2016

2- هواری, خلیل الرحمان.، محمد پازوکی و غلامعلی نعمت اللهی، "مقایسه خواص نوری انواع نانو ساختارهای طلا"، همایش ملی مواد نو، تهران، پژوهشگاه مواد و انرژی،(۱۳۸۷)

Nel A, Xia T, Madler L, et al. Toxic potential of materials at the nanolevel, Rev Sci )2006(; 311:622–7

4- نانسی.ا.مونتروریور.، لانگ. تران، "سم شناسی نانو ذرات"؛ قاسم عموعابدینی، دکتر محمد کاظم کوهی، دکتر حمید راشدی و مهندس جواد ملکوتی‌خواه؛ چاپ اول؛ تهران: انتشارات دانشگاه تهران؛ (1388).

Oberdorster G, Maynard A, Donaldson K, et al. “Principles for characterizing the potential human health effects from exposure to nanomaterials: elements of a screening strategy”. Review. Part Fibre Toxicol (2005), 2:1–35

Donaldson K, Stone V, Tran CL, et al., “Nanotoxicology”. Occup Environ Med, (2004), 61:727–8

Oberdorster G, Oberdorster E, Oberdorster J., “Nanotoxicology: an emerging discipline evolving from studies of ultrafine particles”. Environ Health Perspect, (2005), 113:823–39

https://en.wikipedia.org/wiki/Colloidal_gold

Stoehr LC, Gonzalez E, Stampfl A, Casals E, Duschl A, Puntes V, Oostingh GJ. Shape matters, “effects of silver nanospheres and wires on human alveolar epithelial cells”. Part Fibre Toxicol, (2011), 30(8): 36

Park KH, Chhowalla M, Iqbal Z, et al. “Single-walled carbon nanotubes are a new class of ion channel blockers”. J Biol Chem, (2003), 278:50212–26

Radomski A, Jurasz P, Alonso-Escolano D, et al. “Nanoparticle-induced platelet aggregation and vascular thrombosis”. Br J of Pharmacol, (2005), 146:882–93

Jia G, Wang H, Yan L, et al. Cytotoxicity of carbon nanomaterials: “single-wall nanotube, multi-wall nanotube, and fullerene”. Environ Sci Technol, (2005), 39:1378-83

Seaton A, Donaldson K.,” Nanoscience, nanotoxicology, and the need to think small”. Lancet, (2005), 365:923–4

Donaldson K, Tran CL. “Inflammation caused by particles and fibres”. Inhal Toxicol, (2002), 14:5–27

Warheit DB. “Nanoparticles: health impacts”. Materials Today, (2004), 7:32–5

Tran CL, Buchanan RT, Cullen RT, et al. “Inhalation of poorly soluble particles. II. Influence of particle surface area on inflammation and clearance”. Inhal Toxicol, (2000), 12:1113–26

Br unauer, S. et al., “Adsorption of gases in multimolecular layers”. Journal of the American Chemical Society, (1938), 60: 309-319

Rouquerol, J., et al., “Recommendations for the characterization of porous solids (IUPAC Recommendations 1994)”, Pure and Applied Chemistry, (1994), 66: 1739-1758

Rouquerol, J., et al., “Is the BET equation applicable to microporous adsorbents? In: Characterisation of porous solids VII”. Studies in Surface Science and Catalysis, (2007), 160: 49-56

Tran, CL, et al., “Inhalation of poorly soluble particles. II. Influence of particle surface area on inflammation and clearance”, Inhalation Toxicology, (2000), 12: 1113-1126

Li son, D., et al., “Influence of particle surface area on the toxicity of insoluble manganese dioxide dusts”. Archives of Toxicology, (1997), 71(12): 725-729

Oberdorster, G. et al., “Correlation between particle size, in vivo particle persistence, and lung injury”.Environmental Health Perspectives, (1994), 102(suppl 5): 173-179

Hardman R.A. “Toxicologic review of quantum dots: toxicity depends on physicochemical and environmental factors”. Environ Health Perspect, (2006), 114:165–72

Cedervall, T., et al., “Understanding the nanoparticle-protein corona using methods to quantify exchange rates and AF finities of proteins for nanoparticles”, Proceedings of the National Academy of Sciences USA, (2007), 104 (7): 2050-2055

Hyung, H., et al.,”Natural organic matter stabilizes carbon nanotubes in the aqueous phase”, Environmental Science and Technology, (2007), 41(1): 179-184

Limbach, l. K. et al., “Exposure of engineered nanoparticles to human lung epithelial cells: Influence of chemical composition and catalytic activity on oxidative stress”, Environmental Science and Technology, (2007), 41(11): 4158- 4163

Bosi, S., et al., “Hemolytic ef fects of water-soluble fullerene derivatives”, Journal of Medicinal Chemistry, (2004), 47(27) 6711- 6715

Limbach, l. K., et al., “Oxide nanoparticle uptake in human lung fibroblasts: Ef fects of particle size, agglomeration, and diffusion at low concentrations”, Environmental Science and Technology, (2005), 39(23): 9370-9376

Limbach, L. K., et al., “Physico-chemical dif ferences between particle- and molecule-derived toxicity: Can we make inherently safe nanoparticles”. CHIMIA International Journal for Chemistry, (2009), 63(1): 38- 43

Jiang, J., et al., “Characterization of size, surface charge, and agglomeration state of nanoparticle dispersions for toxicological studies”, Journal of Nanoparticle Research, (2009), 11(1): 77- 89