Библиографическое описание:

Трушкова Е. А., Сидельников М. В. Исследование механизма воздействия наночастиц на организм человека как фактора уровня безопасности работников // Молодой ученый. — 2016. — №18.1. — С. 28-31.



В статье рассматривается воздействие наночастиц на организм человека. Описан механизм взаимодействия клетки с наночастицами. Изучены пути проникновения частиц в организм человека и представлены наиболее опасные зоны их воздействия.

Ключевые слова: токсичность, наночастицы, кожные покровы, пути проникновения, опасные зоны.

In article impact of nanoparticles on a human body is considered. The mechanism of interaction of a cage with nanoparticles is described. Ways of penetration of particles to a human body are studied and the most dangerous zones of their influence are presented.

Keywords: toxicity, nanoparticles, integuments, ways of penetration, dangerous zones.

Токсичность наночастиц принято объяснять химической и каталитической активностью поверхности наночастиц, которая отсутствует у этого же вещества, имеющего более крупную дисперсность. Так же их высокой активностью при незначительном количестве самого распыленного вещества в воздухе и их способностью к ингаляционному, трансдермальному, транснейральному и энтеральному проникновению в любые органы и ткани человека, включая центральную нервную систему. Наночастицы по размеру сходны с рецепторами клеток и молекулами, осуществляющими сигнальную функцию. Исследования, проведенные в условиях лаборатории in vitro с использованием различных клеточных систем, показали развитие у клеток, экспонированных к наночастицам, противовоспалительных и связанных с окислительным стрессом реакций (рис. 1) [1, 4].

По результатам проведенной оценки риска наночастиц/наноматериалов (далее по тексту – НЧ/НМ) организация, проводящая исследование, составляет подробный отчет и эксперт­ное заключение, содержащее обоснование выводов и рекомендаций в соответствии с целями и задачами, поставленными в исходном задании на проведение исследований.

Оценка риска НЧ/НМ проводится на основании критериев, отражающих вредное влияние НЧ/НМ на здоровье работников производств и население. При сравнительной оценке риска в качестве дополнительного критерия могут использоваться показатели, непосредственно не связанные с риском для здоровья человека, например, риск развития дискомфортных состояний.

Рис. 2. Гипотетический механизм клеточного взаимодействия с частицами наноразмера.

Рис. 1 Гипотетический механизм взаимодействия клетки с частицами наноразмера

Существует четыре пути проникновения наночастиц в организм человека: через легкие, обонятельный эпителий, кожу и желудочно-кишечный тракт.

Наиболее доступны для наночастиц легкие. Общая поверхность легких взрослого человека 140 м2. Воздушные пути хорошо защищены от проникновения крупных частиц благодаря активному эпителию и вязкому слизистому слою на его поверхности. Но в газообменной области альвеол барьер между альвеолярной стенкой и капиллярами очень тонок, всего 500 нм и легко проницаем для наночастиц.

До 90% ингалированных 1-нм частиц оседает в назофарингеальном тракте, 5-нм частицы распределяются относительно равномерно по назофарингельному тракту, трахеобронхиальному тракту и альвеолам (~ по 30%). Частицы диаметром в 20 нм наиболее эффективно оседают в альвеолах (~ 50%). В тоже время в трахеобронхиальном и назофарингеальном регионах задерживается ~ по 15 % от их общего количества. Такое дифференцированное распределение наночастиц разных размеров в различных разделах легких неизбежно сказывается на их экстрапульмонарном распределении.

Наночастицы после ингаляции проникают в кровеносное русло по разным механизмам. Скорость этого процесса может варьировать для наночастиц разных размеров и химического состава. Но в некоторых случаях этот процесс может осуществляться очень быстро. Например, ингалированные углеродные частицы размером менее 100 нм уже через одну минуту после экспозиции можно обнаружит в крови экспериментального животного [2]

Помимо транснейронального проникновения в ЦНС, наночастицы легко преодолевают гематоэнцефалический барьер [3]. Возможны три пути проникновения наночастиц через кожу: между клеток, через клетки и через волосяные фолликулы. Например, липосомы с размерами в пределах от 20 нм до 200 нм легко «проходят» между клетками. Проникновение в организм человека через кожные покровы для наночастиц облегчается тонкостью верхнего слоя кожи — эпидермиса. Лежащий же под ним слой — дерма — очень богат макрофагами крови и тканей, лимфатическими узлами, дендритными клетками, в него «выходят» окончания сенсорных нервов пяти различных типов; все эти «обитатели» дермального слоя способны поглощать и распространять нанообъекты за пределы их первоначальной аппликации (рис. 2).

Рис. 7. Проникновение наночастиц через кожу.

Рис. 2 Проникновение наночастиц через кожу

Специалисты пришли к выводу, что ингаляционное поступление наночастиц в организм работающих в условиях их производства является опасным для производства.

В заключении, можно сказать, что:

– наночастицы имеют большой процент оседания в организме человека.

– современные средства индивидуальной защиты не эффективны из-за высокой дисперсности наночастиц.

– существует необходимость разработки новых технологических подходов для обеспечения более высокого уровня безопасности работников.

Таким образом, оценка безопасности наноматериалов должна включать следующие основные блоки [4]:

1) методы количественного определения, обнаружения и идентификации наноматериалов в объектах окружающей среды, биологических средах и пищевых продуктах, позволяющие отличить наноматериалы от их аналогов в макродисперсной форме;

2) изучение действия наноматериалов на белки, липиды, нуклеиновые кислоты (РНК, ДНК, клеточные мембраны, рибосомы, ферменты); изучение способов проникновения наноматериалов через биомембраны, взаимодействия с мембранными рецепторами; изучение изменения свойств наночастиц в составе модельных систем, воспроизводящих различные среды живого организма (кишечное и желудочное содержимое, лимфа, кровь, моча, желчь и т.д.);

3) определение параметров хронической и острой токсичности, органотоксичности (нейротоксичность, гепатотоксичность, кардиотоксичность, иммунотоксичность и др.) и отдаленных эффектов (мутагенность, эмбриотоксичность, тератогенность, канцерогенность), а также распределения наноматериалов по органам и тканям.

Литература:

  1. Гусев А. И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. — М., 2007.
  2. Попов А.М. Вычислительные нанотехнологии: учебное пособие / А.М. Попов. – М.: КНОРУС, 2014. – 312 с.
  3. Brown D. M., Wilson M. R., MacNee W. et al. // Toxicol. Appl. Pharmacol. – 2001. – Vol. 175. – P. 191–199.
  4. Li N., Sioutas C., Cho A. et al. // Env. Heal. Persp. – 2003. – Vol. 111. – P. 455–460.
Основные термины (генерируются автоматически): организм человека, пути проникновения наночастиц, наночастиц разных размеров, ways of penetration, механизм взаимодействия клетки, механизма воздействия наночастиц, активностью поверхности наночастиц, воздействие наночастиц, наночастиц легкие, ингаляционное поступление наночастиц, Проникновение наночастиц, дифференцированное распределение наночастиц, Токсичность наночастиц, изменения свойств наночастиц, высокой дисперсности наночастиц, уровня безопасности работников, пути проникновения частиц, способов проникновения наноматериалов, human body, кожные покровы.

Ключевые слова

наночастицы, токсичность, кожные покровы, пути проникновения, опасные зоны

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос