Efecte negative posibile ale nanoparticulelor asupra organismului uman

Ce sunt nanoparticulele?

Nanoparticulele sunt particule ce au dimensiunea cuprinsa intre 1 si 100 de nm (nanometri).

Studierea lor a capatat o mare importanta datorita folosirii lor in domeniul biomedical, optic si electronic.

Cum se obtin nanoparticulele?

Exista multiple metode pentru a crea nanoparticule, incluzand atat faramitarea cat si piroliza.

In faramitare, macro si micro particule sunt macinate intr-o moara cu bila, moara cu bila planetara sau alte mecanisme de reducere a marimii.

In piroliza, un precursor vaporos(lichid sau gaz) este fortat printr-un orificiu la presiune foarte mare si ars.

10000

100

1

2500

Dimensiune(nm)

Particule fine

Particule brute

Proprietatile nanoparticulelor

Nanoparticulele deseori poseda proprietati optice neasteptate, deoarece acestea sunt suficient de mici pentru a limita electronii lor si sa produca efecte cuantice. De exemplu , nanoparticulele de aur apar de o culoare rosie inchisa sau chiar neagra in solutie. Nanoparticulele de silicon obisnuit (galben sau gri) apar de culoare rosie.

Nanoparticulele de aur se topesc la o temperature mult mai scazuta(300 de grade C pentru 2,5nm) decat un lingou de aur (1064 de grade C).

Absorbtiile de radiatii solare in celulele fotovoltaice sunt mai mari in materiale compuse din nanoparticule.

Imagini nanoparticule in TEM(a,b,c) si SEM(d)

Efecte negative posibile ale nanoparticulelor

Caracteristici care trebuie luate in seama cand vine vorba de efectele asupra sanatatii ale nanoparticulelor, sunt : marimea, compozitia chimica si forma.

Nanoparticulele, datorita dimensiunii lor foarte mici , pot patrunde in celula prin traversarea membrane celulare.

Prin respiratie, nanoparticulele pot ajunge in sange si de aici se pot raspandi la celulele sangvine sau la diverse organe precum inima, ficatul, creierul si chiar la fat in cazul femeilor insarcinate.

Acumularea nanoparticulelor în corp poate avea o serie de consecinţe negative: inhibarea depozitării grăsimilor în ţesuturi,  accelerarea îmbătrânirii, întârzierea vindecării rănilor şi chiar

favorizarea instalării diabetului.

Prezenţa nanoparticulelor tulbură numeroase funcţii celulare, precum mişcarea, diviziunea celulară şi contracţia colagenului - procese esenţiale în vindecarea rănilor.

În primăvara lui 2004, Eva Oberdorster, cercetător la Universitatea Duke din SUA a demonstrat pentru prima dată cât de periculoasă poate fi nanotehnologia pentru organismele vii. Realizând experimente pe peşti, ea a arătat că nanoparticulele,

odată pătrunse în organismul acestora, stimulează producerea de radicali liberi. Împiedicând reînnoirea şi refacerea celulelor,

nanoparticulele accelerează procesele de îmbătrânire şi determină în ultimă instanţă moartea rapidă a celulelor, afectând mai ales creierul. „În mod normal, particulele nu ar fi avut cum să ajungă la nivel intracelular, datorită structurilor de protecţie care ţin de sistemul imunitar, arată Eva Oberdorster, dar astfel de particule, datorită faptului că sunt atât de mici, reuşesc să

treacă de aceste bariere.”

Şoarecii expuşi la nanoparticule de dioxid de titan (TiO2), adăugate în apă de băut, au început să prezinte modificări genetice încă din ziua a cincea. Pentru om, perioada

echivalentă ar fi de 1,6 ani. Nanoparticulele de TiO2 se acumulează în diferite organe, organismul neavând nici o modalitate de a le elimina. Fiind de dimensiuni foarte mici, ele

pot migra oriunde în organism, până la nivel celular, interferând cu submecanismele celulare. Sensibilitatea la TiO2 nu este aceeaşi pentru toţi oamenii. Utilizarea

îndelungată de TiO2 poate duce la declanşarea anumitor tipuri de cancer. Particulele de TiO2 nu trec prin piele, dar inhalate se depun în plămâni. 

Intr-un studiu publicat in cartea „Journal of Molecular Cell Biology” (Jurnal de Biologie Celulara), cercetatorii chinezi au descoperit ca o clasa de nanoparticule ce sunt foarte raspandite in domeniul medical -ployamidoamine dendrimers (PAMAMs)- cauzeaza cancerul pulmonar prin

activarea unui tip de moarte celulara programata, cunoscut ca moarte celulara prin autofagocitoza. Totodata ei au demonstrat ca prin folosirea unui inhibitor al autofagocitozei, se

pot preveni sau ameliora efectele nanoparticulelor (in cazul soarecilor).

Studii efectuate pe pesti au demonstrat ca aportul crescut de nanoparticule determina o crestere a activitatii pompei de Na/K in intestine si o crestere a agresivitatii. De asemenea, expunerea la 1mg/L de C60(Fullerene) dizolvat in THF(Tetrahydrofuran, solvent) a adus o mortalitate de 100% in mai putin de 18 ore, in timp ce expunerea la 1mg/L de C60 amestecat in apa nu a produs moarte

in decursul a 96 de ore.

Curiozitati

Nanoparticulele pot imbunatatii adererenta cauciucurilor pe sol si, de asemenea, pot afecta pozitiv rezistenta structurii de rezistenta a masinii prin folosirea lor in componenta metalelor.

Concentratia de nanoparticule intr-o camera obisnuita ajunge la nivelul de

10.000-20.000 nanoparticule/cm3, in timp ce in mediul urban poate ajunge la 100.000 nanoparticule/cm3.

In momentul actual, inhalarea reprezinta metoda cea mai comuna de expunere la nanoparticule.

Emisiile produse de motoare reprezinta sursa principala de nanoparticule in mediile urbane.

Primul nanomaterial a fost inventat de oameni de stiinta de origine germana in anul 1984.

Există în prezent un număr de peste 104 de produse alimentare ce conţin nano-ingrediente, de la produse dietetice sau pentru

slăbit (aşa numitele milk-shake-uri sărace în calorii), uleiuri rafinate pentru gătit, aditivi alimentari folosiţi în industria de

procesare a cărnii şi până la produse lactate şi de brutărie

Femeile absorb anual 2-3 kilograme de substanţe toxice prin intermediul produselor cosmetice uzuale

Bibliografie

http://www.irsst.qc.ca/media/documents/pubirsst/r-589.pdf

http://copublications.greenfacts.org/en/nanotechnologies/l-2

https://en.wikibooks.org/wiki/Nanotechnology/Health_effects_of_nanoparticles

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1764161/