آيا نانوذرات به سلامتي انسان آسيب مي*رسانند؟
آيا نانوذرات به سلامتي انسان آسيب مي*رسانند؟
http://www.hupaa.com/upload/thumb/thumb_1964047.jpgفناوری*های نانو در زمینه*های گوناگونی همچون توسعه داروها، آلودگی*زدایی آب*ها، فناوری*های ارتباطی و اطلاعاتی تولید مواد مستحکم*تر و سبک*تر دارای مزایای بالقوه می*باشند. در حال حاضر شرکت*های زیادی نانوذرات را به شکل پودر، اسپری و پوشش تولید می**کنند ...
[ نانوتكنولوژي ]
فناوري*هاي نانو در زمينه*هاي گوناگوني همچون توسعه داروها، آلودگي*زدايي آب*ها، فناوري*هاي ارتباطي و اطلاعاتي توليد مواد مستحكم*تر و سبك*تر داراي مزاياي بالقوه مي*باشند. در حال حاضر شركت*هاي زيادي نانوذرات را به شكل پودر، اسپري و پوشش توليد مي**كنند كه كاربردهاي زيادي در قسمت*هاي مختلف اتومبيل، راكت*هاي تنيس، عينك*هاي آفتابي ضدخش، پارچه*هاي ضدلك، پنجره*هاي خود تميزكن و صفحات خورشيدي دارند.
اما اثرات افزايش بيش از حد توليد و استفاده از نانومواد در سلامت كاركنان و مصرف كننده*ها، سلامت عمومي و محيط زيست بايد به دقت مورد توجه قرار گيرد. از آنجايي كه فرآيند رشد و واكنش*هاي شيميايي كاتاليستي در سطح اتفاق مي*افتند، يك مقدار مشخصي از ماده در مقياس نانومتري بسيار فعال*تر از همان مقدار ماده با ابعاد بزرگ*تر مي*باشد. اين ويژگي*ها ممكن است بر روي سلامتي و محيط زيست اثرات منفي داشته و منجر به سميت زياد نانوذرات شوند.
همزمان با توسعه دانش ما در مورد مواد در مقياس*نانو و افزايش توانايي كار كردن با ساختارها در اين مقياس، فناوري*نانو رفته رفته گسترش يافته و سرمايه*گذاري جهاني در اين زمينه نيز افزايش مي*يابد. فناوري*هاي نانو در زمينه*هاي گوناگوني همچون توسعه داروها، آلودگي*زدايي آب*ها، فناوري*هاي ارتباطي و اطلاعاتي توليد مواد مستحكم*تر و سبك*تر داراي مزاياي بالقوه مي*باشند. در حال حاضر شركت*هاي زيادي نانوذرات را به شكل پودر، اسپري و پوشش توليد مي**كنند كه كاربردهاي زيادي در قسمت*هاي مختلف اتومبيل، راكت*هاي تنيس، عينك*هاي آفتابي ضدخش، پارچه*هاي ضدلك، پنجره*هاي خود تميزكن و صفحات خورشيدي دارند. تعداد اين شركت*ها روز به روز در حال افزايش است.
محدوده اندازه ذراتي كه چنين علاقه*مندي را به خود جلب كرده است، عموما كمتر از 100 نانومتر است. براي داشتن تصوري از اين مقياس لازم به ذكر است كه موي انسان داراي قطر 10000 تا 50000 نانومتر، يك سلول قرمز خوني داراي قطر حدود 5000 نانومتر و ابعاد يك ويروس بين 10 تا 100 نانومتر است. با كاهش اندازه ذرات، نسبت تعداد اتم*هاي سطحي به اتم*هاي داخلي افزايش مي*يابد. به عنوان مثال درصد اتم*هاي سطحي يك ذره با اندازه 30 نانومتر، 5 درصد است، در حالي كه اين نسبت براي يك ذره با اندازه 3 نانومتر، 50 درصد مي*باشد.
بنابراين نانوذرات در مقايسه با ذرات بزرگ*تر نسبت سطح به وزن بسيار بزرگ*تري دارند. با كاهش اندازه ذرات به يك دهم نانومتر يا كمتر، اثرات كوانتومي پديدار مي*شوند و اين اثرات، مي*تـوانـند به مقـدار زيــادي ويـژگي*هـاي نــوري، مغـناطيسي و الكتـريكي مواد را تغيير دهند. از طريق پي*گيري ساختار مواد در مقياس نانو، امكان طراحي و ساخت مواد جديد با ويژگي*هاي كاملا نو به وجود مي*آيد. تنها با كاهش اندازه و ثابت نگهداشتن نوع ماده، ويژگي*هاي اساسي از قبيل هدايت الكتريكي، رنگ، استحكام و نقطه ذوب ماده (كه معمولا براي هر ماده مقدار ثابتي از آنها را در نظر مي*گيريم) مي*تواند تغيير كند.
در حال حاضر نانوذراتي كه به طور ناخواسته، از طريق فرآيندهاي احتراق انجام شده جهت توليد انرژي يا در اتومبيل*ها، فرآيندهاي خوردگي مكانيكي و يا فرآيندهاي صنعتي معمول به وجود مي*آيند، بيش از توليد صنعتي نانوذرات بر محيط زيست و زندگي انسان تاثير مي*گذارند. اما اثرات افزايش بيش از حد توليد و استفاده از نانومواد در سلامت كاركنان و مصرف كننده*ها، سلامت عمومي و محيط زيست بايد به دقت مورد توجه قرار گيرد. از آنجايي كه فرآيند رشد و واكنش*هاي شيميايي كاتاليستي در سطح اتفاق مي*افتند، يك مقدار مشخصي از ماده در مقياس نانومتري بسيار فعال*تر از همان مقدار ماده با ابعاد بزرگ*تر مي*باشد. اين ويژگي*ها ممكن است بر روي سلامتي و محيط زيست اثرات منفي داشته و منجر به سميت زياد نانوذرات شوند.
تنفس نانوذرات
خطرات احتمالي نانوذراتي كه در هوا پخش شده*اند، يعني آئروسل*ها از اهميت بيشتري برخوردارند. اين قضيه به دليل تحرك بالاي آنها و امكان جذب آنها از طريق ريه، كه راحت*ترين مسير ورود به بدن مي*باشد، اهميت پيدا مي*كند. اندازه ذرات تا حدزيادي تعيين*كننده محل نشست اين ذرات در دستگاه تنفسي مي*باشد. به خاطر راحت*تر شدن كار، دستگاه تنفسي را به سه قسمت ناحيه*اي و كاركردي تقسيم مي**كنيم:
1- مسير*هاي هوايي بالايي،
2- ناحيه نايژه*ها، كه هر دوي آنها به وسيله لايه موكوس حفاظت مي*شوند. در اينجا ذرات بزرگ*تر، از طريق نشستن بر روي ديواره مسير هوايي، از هواي ورودي به ريه جدا مي*شوند. حركات مژه*هاي اين قسمت، خلط را به سوي گلو بالا برده و از آنجا يا در اثر سرفه خارج و يا بلعيده مي*شوند. ذرات كوچكتر (كوچكتر از 2.5 ميكرومتر) و نانوذرات ممكن است وارد كيسه*هاي هوايي شوند، كه ناحيه مبادله گاز در ريه مي*باشند. جهت تسهيل جذب اكسيژن و دفع دي*اكسيد كربن، تمام غشاها و سلول*ها در اين قسمت از ريه، نازك و آسيب*پذير بوده و هيچ*گونه لايه حفاظتي ندارند. تنها مكانيسم حفاظتي در اين قسمت از طريق ماكروفاژها مي*باشد.
3- ماكروفاژها سلول*هاي بزرگي هستند كه اشياي خارجي را بلعيده و از طريق جابه*جا كردن آنها، به عنوان مثال به سوي گره*هاي لنفاوي، آنها را از كيسه*هاي هوايي خارج مي*كنند. نانوذرات تا حد زيادي از اين سيستم حفاظتي رها شده و مي*توانند وارد بافت*هاي تنفسي گردند. ذرات و الياف باقي*مانـده مي*تواننـد با بافت*هاي مخاطي ريوي بر هم كنش داده و منجر به ايجاد التهاب شديد، زخم و از بين رفتن بافت*هاي ريوي گردند. اين وضعيت ريه*ها شبيه حالت به وجود آمده در بيماري*هايي همچون بيماري باكتريايي ذات*الريه، يا بيماري*هاي ريوي صنعتي مهلك همانند سيليكوسيس يا آزبستوسيس مي*باشد.
سيليكوسيس و آزبستوسيس
با وجودي كه بيماري*هاي سيليكوسيس و آزبستوسيس از طريق نانوموادي كه به روش تكنيكي توليد شده*اند به وجود نمي**آيند، اما منشا ايجاد اين بيماري*ها، تنفس موادي شبيه نانوذرات است كه اطلاعات قديمي در مورد اثرات زيان*بخش آنها بر روي سلامتي وجود دارد. سيليكوسيس زماني ايجاد مي*شود كه گرد و غبار حاوي سيليس به مدت طولاتي به درون ريه تنفس شود. سيليس بلوري براي سطح بيروني ريه سمي مي*باشد. زماني كه سيليس بلوري در تماس با ريه قرار مي*گيرد اثرات التهابي شديدي به وجود مي*آيد. در مدت زمان طولاني اين التهاب باعث مي*شود تا بافت ريه به طور برگشت*ناپذيري آسيب*ديده و ضخيم شود كه اين پديده به نام فيبروسيس ناميده مي*شود.
سيليس بلوري عموما در ماسه*سنگ، گرانيت، سنگ لوح، زغال سنگ و ماسه سيليسي خالص وجود دارد. بنابراين افرادي همچون كارگران كارخانه*هاي ذوب فلزات، سفال*گران و كارگراني كه با ماسه كار مي*كنند، در معرض خطر قرار دارند. سيليس بلوري از سوي سازمان بهداشت جهاني به عنوان يك ماده سرطانزا معرفي شده است.
الياف پنبه نسوز داراي طول چند ميكرومتر مي*باشند و در نتيجه جزء نانومواد قرار نمي*گيرند. با اين* حال جزء ذرات و الياف مجموعه امراض شغلي قرار مي*گيرند. پنبه نسوز يك فيبر معدني طبيعي است كه در بيش از 3000 ماده ساختماني و محصول توليد شده به كار گرفته شده است. تمام انواع پنبه نسوز تمايل به خرد شدن به الياف بسيار ريز دارند.
به دليل كوچك بودن، اين الياف پس از پخش شدن در هوا ممكن است به مدت چند ساعت يا حتي چند روز معلق بمانند. الياف پنبه نسوز تخريب*پذير نبوده و در طبيعت پايدار مي*باشند. اين الياف در مقابل مواد شيميايي پايدار هستند، تبخير نمي*شوند، در آب حل نمي*شوند و در طول زمان تجزيه نمي*گردند. پنبه نسوز موجب ايجاد سرطان ريه و مزوتليوما مي*شود كه نوعي تومور خطرناك غشايي است كه ريه را مي*پوشاند .
آلودگي ذره*اي هوا در مشاغل ديگري همچون توليد و فرآوري كربن سياه و الياف مصنوعي نيز موجب ايجاد نگراني مي*شود.
آلودگي ذره*اي هوا
آلودگي هوا مخلوط كمپلكسي از تركيبات مختلف در فاز گاز، مايع و جامد است. خود مواد ذره*اي مخلوطي ناهمگن از ذرات معلق هستند كه تركيب شيميايي و اندازه آنها متفاوت است. در مطالعات اپيدمي*شناسي، انواع مختلفي از آلودگي*هاي ذره*اي هواي معـرفي شـده*اند كـه از آن جمـله ميـتـوان بـه TPS (مجموع مواد معلق) و PM 10 (مواد ذره*اي با قطر موثر آئروديناميك كمتر از 10 ميكرومتر) اشاره كرد. در سال*هاي اخير مطالعات زيادي در زمينه مواد ذره*اي ريز PM 2.5 (ذراتي با قطر آئروديناميك كمتر از 2.5 ميكرومتر) و فوق ريز (ذرات با قطر كمتر از 100 نانومتر) انجام گرفته است.
با وجودي كه ميزان خالص آلودگي* ذره*اي هواي شهري (يعني مقدار PM 2.5)، با كم شدن نشر ذرات از صنايع و مراكز توليد انرژي كاهش يافته است، غلظت ذرات فوق*ريز ناشي از ترافيك افزايش يافته است. هر چند غلظت اين ذرات كوچك معمولاً مهمتر است اما سهم آنها معمولاً پايينتر از غلظت كل است. بنابراين اندازه**گيري توزيع اندازه ذرات تا چند نانومتر ، براي توصيف ذرات پخش*شده از ترافيك ضروري است.
با توسعه روش*هاي اندازه*گيري آثار روشن*تري از ذرات با اندازه كوچك*تر مشاهده گرديد. با اين*حال، بسياري از مطالعات هنوز ادامه دارند و تعداد بسيار كمي از آنها تاكنون به نتيجه رسيده*اند. پيشنهاد شده است كه اثرات زيان*آور آلودگي ذره*اي هوا به طور عمده به غلظت ذرات كوچك*تر از 100 نانومتر ارتباط دارد و به غلظت جرمي ذرات بزر*گ*تر بستگي چنداني ندارد. بنابراين معقول به نظر مي*رسد كه اطلاعات به دست آمده از اپيدمي*شناسي محيطي را با داده*هاي حاصل از مطالعات سم*شناسي انجام گرفته بر روي حيوانات و يا ساير داده*هاي تجربي تركيب نماييم.
مطالعات اپيدمي*شناسي زيادي ثابت كرده*اند كه ارتباط مستقيمي بين افزايش مقطعي مواد ذره*اي و افزايش بيماري و مرگ و مير ناشي از نارسايي*هاي قلبي و عروقي وجود دارد. بيماران مسن*تري كه سابقه بيماري*هاي قلبي و يا تنفسي دارند و همچنين بيماران ديابتي، در معرض خطر بيشتري قرار دارند.
مدارك تجربي، مكانيسم*هاي بيولوژيكي محتملي همچون تحريك دستگاه تنفسي و فشار اكسيدي جهازي را نشان مي*دهند. در نتيجه اين تحريك*ها، مجموعه*اي از پاسخ*هاي زيستي همانند موارد زير ممكن است ايجاد شوند:
تغيير جريان خون به نحوي كه موجب ايجاد انعقاد در قسمتي از رگ*هاي خوني گردد، به هم خوردن آهنگ ضربان قلب، عملكرد نادرست و بحراني رگ*ها، ناپايداري پلاكت*هاي خوني، و در طولاني مدت توسعه تصلب شرايين، التهاب مزاجي و ريوي ناشي از ذرات، تصلب شرايين تسريع شده و عملكرد تغيير يافته ارادي قلب.
اين موارد ممكن است بخشي از عوامل زيستي باشند كه آلودگي ذره*اي هوا را به مرگ و مير ناشي از بيماري*هاي قلبي ارتباط مي*دهند. همچنين نشان داده شده است كه نشست ذرات در كيسه*هاي هوايي شش*ها منجر به فعال شدن توليد سيتوكين به وسيله ماكروفاژها و سلول*هاي اپيتليال كيسه*هاي هوايي گشته و موجب التهاب سلول*ها مي*شود. در نمونه*هايي كه به طور تصادفي از ميان بزرگسالان سالم در معرض آلودگي ذره*اي هوا انتخاب شده بودند، افزايش ويسكوزيته پلاسما، فيبرينوژن و پروتئين فعال C مشاهده گرديد.
خلاصه و چشم*انداز بحث
در مجموع مدارك بسيار زيادي حاصل از مطالعات اپيدمي*شناسي وجود دارد كه اثرات زيان*آور ذرات فوق*ريز را بر روي سلامتي نشان مي*دهند. همچنين از مدت*ها پيش مدارك زيادي مبني بر زيان*آور بودن تنفس ذرات قابل تنفس در محيط*هاي كاري وجود دارد. به طور كامل مشخص نيست كه اين مسائل به نانومواد ساخت بشر مربوط است يا نه. با اين حال منطقي آن است تا زماني كه بر اساس مطالعات بيشتر اپيدمي*شناسي، همچنين مطالعات انجام شده بر روي حيوانات، اثرات زيان*آور اين نانومواد كاملا مشخص نشده است، از اين داده*ها چشم*پوشي نكنيم.
در حال حاضر هيچ قانوني در مورد توليد و كاربرد نانومواد براي سلامتي كاركنان و مصرف*كنندگان و همچنين براي مسائل زيست*محيطي وجود ندارد. همچنين در زمينه قانون*گذاري براي مواد شيميايي، هيچ گزينه*اي براي اندازه ذرات در هنگام ثبت يك ماده مدنظر قرار نمي*گيرد.
پيش از انجام هرگونه قانون*گذاري در زمينه نانومواد، بايد اطلاعات بسيار زيادي راجع به اثرات فرآيندها و محصولات نانو، بر روي سلامتي انسان و همچنين محيط زيست به دست آيد. اما حتي با در نظر گرفتن عدم قطعيت علمي موجود، شواهد كافي براي انجام اقدامات پيشگيرانه در محيط*هاي كاري و بسته وجود دارد.
