هر چند كه گفته مى شود نانوفناورى قابليت توليد و كاربرد فناورى هاى تميزتر را دارا است؛ اما در كاربرد نانومواد يا ريزمواد بايد احتياط لازم را به عمل آورد. مطالعات نشان مى دهد افرادى كه در معرض انتشار نانومواد قرار دارند ممكن است به عارضه هايى دچار شوند و همچنين تخليه نانوذرات به آب نيز سبب آلودگى هاى سمى زيست محيطى مى شود.
در اين نوشتار جهت آشنايى بيشتر خوانندگان گرامى با ساير جنبه هاى علم و فناورى رو به رشد نانو يكى از كامل ترين و جديدترين مطالعاتى كه در زمينه خطرات نانوذرات انجام شده و هم اكنون در مجله Journal of Cleaner Production زير چاپ است؛ به صورت خلاصه ترجمه و ارائه شده است.
• • •
ويژگى بارز نانوفناورى استفاده آن از ذرات بسيار كوچكى است كه حداقل يكى از ابعاد آنها كمتر از ۱۰۰ نانومتر باشد. گفته شده است كه نانوفناورى مى تواند مواد زائد و آلودگى ها را از محيط حذف كند حتى مى تواند به طور فزاينده اى از مصرف و هدر رفتن منابع جلوگيرى كند كه اين خود مى تواند سبب شود قيمت تمام شده بسيارى از محصولات و فرآيندها كاهش يابد. از سوى ديگر نانوفناورى اين قابليت را دارد كه با فراهم آوردن امكان انتخاب گرى بالا در واكنش هاى شيميايى، بهره ورى در مصرف انرژى و كاهش توليد مواد زائد را موجب شود. با اين وجود مطالعات نشان مى دهد كه اين فناورى نوظهور آنچنان كه گفته مى شود بى خطر نيست. اصولاً ما با سه دسته نانومواد سروكار داريم. دسته اول كه مهم ترين و قديمى ترين آنها كربن سياه يا كربن بلاك است كه در ساختن لاستيك و نيز در صنايع چاپ به كار مى رود. كاربردهاى جديد اين نانوماده در صنايع ديگرى چون صنايع پوششى، نساجى، سراميك، شيشه و… گزارش شده است. تنها افرادى كه در اين صنايع كار مى كنند مى توانند در معرض اين دسته از نانومواد قرار بگيرند. دسته دوم شامل نانوذراتى است كه در مواد دارويى و آرايشى بهداشتى به كار مى روند كه بالنسبه عموم افراد ممكن است از آنها استفاده كنند. دسته سوم نانوذراتى هستند كه به صورت ناخواسته به عنوان محصول فرعى بعضى از فرآيندها- مانند سوختن سوخت هاى ديزلى، گداختن فلزات و حرارت دادن پليمرها توليد مى شوند، كه به اين دسته نانوذرات غيرتوليدى نيز گفته مى شود. امروزه بيشتر نانوذرات توليدى از اكسيدهاى فلزى، سيليكون و كربن ساخته مى شوند. بيشتر نانوذرات دارو رسان از چربى ها و ساختارهايى با پايه پلى اتيلن گليكول ساخته شده اند.
يكى از راه هاى ورود نانومواد به داخل بدن موجودات زنده استنشاق است. اين امر يكى از موضوعاتى بوده است كه بسيار مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. مدارك معتبرى وجود دارد كه ثابت مى كند ذرات پايدار با اندازه كمتر از ۱۰۰ نانومتر پس از استنشاق مى توانند مسموميت اساسى ايجاد كنند. ذرات استنشاق شده تمايل زيادى به رسوب كردن در مجارى تنفسى و ريه ها دارند كه اين تمايل در افراد مبتلا به آسم و ساير عارضه هاى تنفسى بيشتر است. التهاب ريه كه از استنشاق نانوذرات حاصل مى شود در حيواناتى مانند موش مشاهده شده و اثر آن در حيوانات پير بيشتر است.
مطالعه اثر نانوذرات كربن و اكسيد تيتانيم با اندازه هاى بين ۲۲۰- ۱۲ نانومتر روى موش ها نشان داده است كه قدرت دفاعى را در شش هاى آنها پايين مى آورد. تماس مداوم و زياد با نانوذرات ممكن است سبب تصلب بافت ها شود. كار در مكان هايى كه در آنجا از كربن سياه استفاده مى شود به مرور زمان سبب بروز بيمارى هاى تنفسى از قبيل برونشيت و يا حتى سرطان ريه مى شود. اين بيمارى ها در حيواناتى كه در تماس دائم با نانوذرات بوده اند مشاهده شده است. شواهد زيادى وجود دارد كه نشان مى دهد سطح فعال و تعداد نانوذرات استنشاق شده در اثرات مخربى كه ايجاد مى كنند نقش تعيين كننده دارند. طبيعت شيميايى و بار الكتريكى نانوذرات نيز از ديگر عوامل تعيين كننده در ميزان خطرناك بودن آنها در صورت استنشاق است.
نانوذرات علاوه بر بيمارى هاى تنفسى كه ايجاد مى كنند، مى توانند بروز بيمارى هايى را در سيستم قلبى عروقى انسان ايجاد كنند. اثر مخرب اين ذرات روى سيستم قلبى حيوانات با آزمايشاتى كه انجام شده به اثبات رسيده است. اين بيمارى هاى قلبى ممكن است از تغيير در عملكرد شش ها نشات گرفته باشد و يا به نفوذ نانوذرات به بافت ريه مرتبط باشد. در مورد احتمال دوم شواهد نشان داده اند كه نانوذرات جامد توانايى جابه جا شدن در مخاط و بافت هاى تنفسى انسان و ساير پستانداران را دارا هستند. حضور نانوذرات استنشاقى در سيستم گردش خون و در كبد مشاهده شده است. از سوى ديگر مطالعات نشان داده كه تماس دائم و كامل با نانوذرات سبب ورود اين مواد به مغز حيوانات شده است. نفوذ نانوذرات كربنى به قسمت بويايى مغز موش از طريق عبور از مخاط بويايى و عصب بويايى به اثبات رسيده است.
در بعضى از موارد ممكن است اثر يك ماده ويژه اثر منفى نانوذرات را تشديد كند. به عنوان مثال حضور ذرات بزرگ نيكل در كنار نانوذرات اين ماده صدمات ريوى و التهاب آن را افزايش مى دهد. اين مطالعه نشان مى دهد كه نه تنها سطح ويژه نانوذرات نيكل در اثرات مخرب آن نقش دارد بلكه يون هاى نيكل نيز اثر مهمى در ايجاد مسموميت در سلول هاى موش دارند. سرطان ريه در انسان با در معرض نانوذرات نيكل قرار گرفتن ارتباط دارد. اين اثر در حضور مواد محلولى كه حاوى نيكل هستند بيشتر خود را مى نماياند. از ديگر موادى كه اثر تشديد كننده آنها روى فعاليت مخرب نانوذرات اثبات شده است مى توان آهن و دوده را نام برد.
يكى ديگر از راه هاى نفوذ نانوذرات به داخل بدن حيوانات و انسان، نفوذ از راه پوست است. اين مسئله در انسان اهميت بيشترى دارد زيرا در مواد حاجب نور خورشيد يا همان كرم هاى ضدآفتاب، از نانوذرات اكسيد تيتانيم و اكسيد روى استفاده مى شود. هم اينك مهم ترين استفاده از نانوذرات در مواد آرايشى بهداشتى استفاده از همين ذرات بسيار ريزاكسيدهاى فلزى است. مطالعات نشان داده است كه نانوذرات تشكيل دهنده اين مواد هشت ساعت پس از مصرف مى تواند از طريق غشاى سلول وارد سلول شود. اين مسئله در مورد خرگوش و موش به اثبات رسيده است. اين نانوذرات با ورود به درون سلول و انجام واكنش هاى كاتاليزشده نورى مى توانند سبب از بين رفتن اسيدهاى نوكلئيك و ساير اجزاى سلولى شوند. راه ديگر نفوذ پوستى نانوذرات به درون سلول هاى انسان از طريق نقل و انتقال و كار كردن با اين مواد در آزمايشگاه ها و صنايع است. مطالعات در مورد نفوذ نانولوله هاى كربنى به بدن كسانى كه در آزمايشگاه هاى مربوطه كار مى كنند مويد اين مسئله است. راه ديگر در معرض نانوذرات قرار گرفتن ورود آنها به زنجيره غذايى است كه منشاء آن آلودگى هاى زيست محيطى است.
اما يكى از آسان ترين و مهم ترين راه هاى ورود نانوذرات به درون بدن انسان استفاده از سيستم هاى دارورسان است.
تعداد زيادى از مواد نانو به عنوان تركيبات دارورسان مورد مطالعه قرار گرفته اند هم اينك استفاده از اين سيستم ها به عنوان يكى از كاربردهاى مهم نانوفناورى مطرح است. يك اثر جانبى معمول بعد از استفاده از اين مواد ايجاد حساسيت شديد است. از سوى ديگر هنگامى كه از نانوذرات تركيبات آلى فلزى يا پليمرى استفاده مى شود خطر تجزيه تركيبات وجود دارد كه مواد حاصل از اين تجزيه ممكن است اثرات زيان آورى را موجب شوند. به عنوان مثال تركيب پليمرى پلى آلكيل سيانو اكريلات كه در بعضى از داروها استفاده مى شود در صورت داشتن شاخه آلكيلى كوچك به راحتى تجزيه شده و مواد سمى توليد مى كند اما اين پليمر اگر حاوى شاخه هاى آلكيلى بزرگ باشد تجزيه شدن آن كمتر اتفاق مى افتد. استفاده از نانوذرات به جاى رنگ هاى فلورسنتى در تصويربردارى از سيستم هاى زنده از كاربردهاى جديد نانومواد است. يكى از موادى كه مطالعات زيادى در مورد آن انجام شده نيمه هادى نقاط كوانتومى است كه از كادميم و سلنيم ساخته شده است. اين ماده به خاطر آزاد شدن يون كادميم سميت زيادى از خود نشان مى دهد.
در پايان با توجه به مطالب فوق مى توان گفت كه خطر كلى نانوذرات به پايدارى آنها در مواد زيستى مرتبط است. نانوذراتى كه به راحتى به مواد با سميت كم تجزيه مى شوند نسبت به نانوذرات مقاوم در مقابل تجزيه زيستى از زيان آ ورى كمترى برخوردارند. شكل و طبيعت سطح نانوذرات در زيان آور بودن آن نقش مهمى دارد. با توجه به اين مطالعات و مشخص شدن اثرات جانبى منفى نانوذرات دارورسان، بايد در جهت رفع اين مشكل تدابيرى انديشيده شود و همچنين كاربرد اكسيد روى و اكسيد تيتانيم در مواد ضدآفتاب بايد مورد ارزيابى مجدد قرار گيرد.
*عضو هيات علمى دانشگاه شهيد چمران اهواز
روزنامه شرق
در اين نوشتار جهت آشنايى بيشتر خوانندگان گرامى با ساير جنبه هاى علم و فناورى رو به رشد نانو يكى از كامل ترين و جديدترين مطالعاتى كه در زمينه خطرات نانوذرات انجام شده و هم اكنون در مجله Journal of Cleaner Production زير چاپ است؛ به صورت خلاصه ترجمه و ارائه شده است.
• • •
ويژگى بارز نانوفناورى استفاده آن از ذرات بسيار كوچكى است كه حداقل يكى از ابعاد آنها كمتر از ۱۰۰ نانومتر باشد. گفته شده است كه نانوفناورى مى تواند مواد زائد و آلودگى ها را از محيط حذف كند حتى مى تواند به طور فزاينده اى از مصرف و هدر رفتن منابع جلوگيرى كند كه اين خود مى تواند سبب شود قيمت تمام شده بسيارى از محصولات و فرآيندها كاهش يابد. از سوى ديگر نانوفناورى اين قابليت را دارد كه با فراهم آوردن امكان انتخاب گرى بالا در واكنش هاى شيميايى، بهره ورى در مصرف انرژى و كاهش توليد مواد زائد را موجب شود. با اين وجود مطالعات نشان مى دهد كه اين فناورى نوظهور آنچنان كه گفته مى شود بى خطر نيست. اصولاً ما با سه دسته نانومواد سروكار داريم. دسته اول كه مهم ترين و قديمى ترين آنها كربن سياه يا كربن بلاك است كه در ساختن لاستيك و نيز در صنايع چاپ به كار مى رود. كاربردهاى جديد اين نانوماده در صنايع ديگرى چون صنايع پوششى، نساجى، سراميك، شيشه و… گزارش شده است. تنها افرادى كه در اين صنايع كار مى كنند مى توانند در معرض اين دسته از نانومواد قرار بگيرند. دسته دوم شامل نانوذراتى است كه در مواد دارويى و آرايشى بهداشتى به كار مى روند كه بالنسبه عموم افراد ممكن است از آنها استفاده كنند. دسته سوم نانوذراتى هستند كه به صورت ناخواسته به عنوان محصول فرعى بعضى از فرآيندها- مانند سوختن سوخت هاى ديزلى، گداختن فلزات و حرارت دادن پليمرها توليد مى شوند، كه به اين دسته نانوذرات غيرتوليدى نيز گفته مى شود. امروزه بيشتر نانوذرات توليدى از اكسيدهاى فلزى، سيليكون و كربن ساخته مى شوند. بيشتر نانوذرات دارو رسان از چربى ها و ساختارهايى با پايه پلى اتيلن گليكول ساخته شده اند.
يكى از راه هاى ورود نانومواد به داخل بدن موجودات زنده استنشاق است. اين امر يكى از موضوعاتى بوده است كه بسيار مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. مدارك معتبرى وجود دارد كه ثابت مى كند ذرات پايدار با اندازه كمتر از ۱۰۰ نانومتر پس از استنشاق مى توانند مسموميت اساسى ايجاد كنند. ذرات استنشاق شده تمايل زيادى به رسوب كردن در مجارى تنفسى و ريه ها دارند كه اين تمايل در افراد مبتلا به آسم و ساير عارضه هاى تنفسى بيشتر است. التهاب ريه كه از استنشاق نانوذرات حاصل مى شود در حيواناتى مانند موش مشاهده شده و اثر آن در حيوانات پير بيشتر است.
مطالعه اثر نانوذرات كربن و اكسيد تيتانيم با اندازه هاى بين ۲۲۰- ۱۲ نانومتر روى موش ها نشان داده است كه قدرت دفاعى را در شش هاى آنها پايين مى آورد. تماس مداوم و زياد با نانوذرات ممكن است سبب تصلب بافت ها شود. كار در مكان هايى كه در آنجا از كربن سياه استفاده مى شود به مرور زمان سبب بروز بيمارى هاى تنفسى از قبيل برونشيت و يا حتى سرطان ريه مى شود. اين بيمارى ها در حيواناتى كه در تماس دائم با نانوذرات بوده اند مشاهده شده است. شواهد زيادى وجود دارد كه نشان مى دهد سطح فعال و تعداد نانوذرات استنشاق شده در اثرات مخربى كه ايجاد مى كنند نقش تعيين كننده دارند. طبيعت شيميايى و بار الكتريكى نانوذرات نيز از ديگر عوامل تعيين كننده در ميزان خطرناك بودن آنها در صورت استنشاق است.
نانوذرات علاوه بر بيمارى هاى تنفسى كه ايجاد مى كنند، مى توانند بروز بيمارى هايى را در سيستم قلبى عروقى انسان ايجاد كنند. اثر مخرب اين ذرات روى سيستم قلبى حيوانات با آزمايشاتى كه انجام شده به اثبات رسيده است. اين بيمارى هاى قلبى ممكن است از تغيير در عملكرد شش ها نشات گرفته باشد و يا به نفوذ نانوذرات به بافت ريه مرتبط باشد. در مورد احتمال دوم شواهد نشان داده اند كه نانوذرات جامد توانايى جابه جا شدن در مخاط و بافت هاى تنفسى انسان و ساير پستانداران را دارا هستند. حضور نانوذرات استنشاقى در سيستم گردش خون و در كبد مشاهده شده است. از سوى ديگر مطالعات نشان داده كه تماس دائم و كامل با نانوذرات سبب ورود اين مواد به مغز حيوانات شده است. نفوذ نانوذرات كربنى به قسمت بويايى مغز موش از طريق عبور از مخاط بويايى و عصب بويايى به اثبات رسيده است.
در بعضى از موارد ممكن است اثر يك ماده ويژه اثر منفى نانوذرات را تشديد كند. به عنوان مثال حضور ذرات بزرگ نيكل در كنار نانوذرات اين ماده صدمات ريوى و التهاب آن را افزايش مى دهد. اين مطالعه نشان مى دهد كه نه تنها سطح ويژه نانوذرات نيكل در اثرات مخرب آن نقش دارد بلكه يون هاى نيكل نيز اثر مهمى در ايجاد مسموميت در سلول هاى موش دارند. سرطان ريه در انسان با در معرض نانوذرات نيكل قرار گرفتن ارتباط دارد. اين اثر در حضور مواد محلولى كه حاوى نيكل هستند بيشتر خود را مى نماياند. از ديگر موادى كه اثر تشديد كننده آنها روى فعاليت مخرب نانوذرات اثبات شده است مى توان آهن و دوده را نام برد.
يكى ديگر از راه هاى نفوذ نانوذرات به داخل بدن حيوانات و انسان، نفوذ از راه پوست است. اين مسئله در انسان اهميت بيشترى دارد زيرا در مواد حاجب نور خورشيد يا همان كرم هاى ضدآفتاب، از نانوذرات اكسيد تيتانيم و اكسيد روى استفاده مى شود. هم اينك مهم ترين استفاده از نانوذرات در مواد آرايشى بهداشتى استفاده از همين ذرات بسيار ريزاكسيدهاى فلزى است. مطالعات نشان داده است كه نانوذرات تشكيل دهنده اين مواد هشت ساعت پس از مصرف مى تواند از طريق غشاى سلول وارد سلول شود. اين مسئله در مورد خرگوش و موش به اثبات رسيده است. اين نانوذرات با ورود به درون سلول و انجام واكنش هاى كاتاليزشده نورى مى توانند سبب از بين رفتن اسيدهاى نوكلئيك و ساير اجزاى سلولى شوند. راه ديگر نفوذ پوستى نانوذرات به درون سلول هاى انسان از طريق نقل و انتقال و كار كردن با اين مواد در آزمايشگاه ها و صنايع است. مطالعات در مورد نفوذ نانولوله هاى كربنى به بدن كسانى كه در آزمايشگاه هاى مربوطه كار مى كنند مويد اين مسئله است. راه ديگر در معرض نانوذرات قرار گرفتن ورود آنها به زنجيره غذايى است كه منشاء آن آلودگى هاى زيست محيطى است.
اما يكى از آسان ترين و مهم ترين راه هاى ورود نانوذرات به درون بدن انسان استفاده از سيستم هاى دارورسان است.
تعداد زيادى از مواد نانو به عنوان تركيبات دارورسان مورد مطالعه قرار گرفته اند هم اينك استفاده از اين سيستم ها به عنوان يكى از كاربردهاى مهم نانوفناورى مطرح است. يك اثر جانبى معمول بعد از استفاده از اين مواد ايجاد حساسيت شديد است. از سوى ديگر هنگامى كه از نانوذرات تركيبات آلى فلزى يا پليمرى استفاده مى شود خطر تجزيه تركيبات وجود دارد كه مواد حاصل از اين تجزيه ممكن است اثرات زيان آورى را موجب شوند. به عنوان مثال تركيب پليمرى پلى آلكيل سيانو اكريلات كه در بعضى از داروها استفاده مى شود در صورت داشتن شاخه آلكيلى كوچك به راحتى تجزيه شده و مواد سمى توليد مى كند اما اين پليمر اگر حاوى شاخه هاى آلكيلى بزرگ باشد تجزيه شدن آن كمتر اتفاق مى افتد. استفاده از نانوذرات به جاى رنگ هاى فلورسنتى در تصويربردارى از سيستم هاى زنده از كاربردهاى جديد نانومواد است. يكى از موادى كه مطالعات زيادى در مورد آن انجام شده نيمه هادى نقاط كوانتومى است كه از كادميم و سلنيم ساخته شده است. اين ماده به خاطر آزاد شدن يون كادميم سميت زيادى از خود نشان مى دهد.
در پايان با توجه به مطالب فوق مى توان گفت كه خطر كلى نانوذرات به پايدارى آنها در مواد زيستى مرتبط است. نانوذراتى كه به راحتى به مواد با سميت كم تجزيه مى شوند نسبت به نانوذرات مقاوم در مقابل تجزيه زيستى از زيان آ ورى كمترى برخوردارند. شكل و طبيعت سطح نانوذرات در زيان آور بودن آن نقش مهمى دارد. با توجه به اين مطالعات و مشخص شدن اثرات جانبى منفى نانوذرات دارورسان، بايد در جهت رفع اين مشكل تدابيرى انديشيده شود و همچنين كاربرد اكسيد روى و اكسيد تيتانيم در مواد ضدآفتاب بايد مورد ارزيابى مجدد قرار گيرد.
*عضو هيات علمى دانشگاه شهيد چمران اهواز
روزنامه شرق
