Біобезпека наноматеріалів та нанотехнологій.

План: 1. Нанотехнологія як пріоритетний напрямок науково-технічного розвитку. 2. Наноматеріали та нанотехнології як об’єкти потенційної небезпеки шкідливого впливу на здоров’я людини і природні екосистеми. 3. Оцінка ризику нових нанопродуктів. 4. Аспекти негативного впливу продуктів нанотехнології на довкілля. 5. Критерії оцінки впливу наноматеріалів на живі організми.

Література: В.П.Холоденко, В.А.Чугунов, Е.Н.Кобзев, И.А.Дятлов

Государственный Научный Центр прикладной микробиологии и биотехнологии, Оболенск, Московская область, Россия.

Тел.: 7-(0967)-36-00-68; Факс: 7-(0967)-36-00-68; Эл. почта: kholodenko_srcam@mail.ru

1. Нанотехнологія як пріоритетний напрямок науково-технічного розвитку. На даному етапі нанотехнологія признана тим пріоритетним напрямком науково-технічного розвитку, від якого залежить, насамперед національна безпека багатьох країн у 21 сторіччі. Цим пояснюється та величезна увага, що приділяється розвитку цієї передової технології, що отримує все більше розповсюдження у самих різних сферах життєдіяльності сучасногосуспільства (економіка, медицина, інформаційні технології, екологія, оборонні галузі і т.д.).

2. Наноматеріали та нанотехнології як об’єкти потенційної небезпеки шкідливого впливу на здоров’я людини і природні екосистеми. Як і будь-яка нова технологія, нанотехнологія несе не лише беззаперечні переваги, але і потенційну небезпеку шкідливого впливу на здоровя людини і природні екосистеми. Дані щодо впливу різних наноматеріалів на лабораторних тварин свідчать про їх можливу небезпеку для людей, які контактують із такими наноматеріалами. Серед можливих шкідливих ефектів – розвиток фіброзу та інших легеневих ушкоджень після короткочасної експозиції до вуглецевих нанотрубок, транслокація наночастинок до головного мозку через нюхальний нерв, здатність наночастинок переходити до кровотоку, а також їх здатність активізувати тромбоцити і зумовлювати тромбоз кровоносних судин тощо.

3. Оцінка ризику нових нанопродуктів. У зв’язку з цим для управління ризиками, пов’язаними із виробництвом та обертом продукції, яка утримує наноматеріали, вже на стадії їх розробки проводять комплексні дослідження з оцінки ризику нових нанопродуктів. У ряді країн Європейського Союзу та у США вже розпочато розробку нормативної і методичної бази, направленої на оцінку безпеки виробництва і використання продуктів нанотехнологій. Як вважають провідні вчені, для того щоб нанотехнології могли повністю реалізувати свій потенціал, необхідно прямо зараз проводити дослідження за наступними стратегічними напрямками забезпечення їх біобезпеки:

1. Скласти програму систематичних досліджень, орієнтованих на визначення можливого ризику, пов’язаного з наночастинками;

2. Розробити методи для визначення наявності та вмісту наночастинок у повітрі, воді та ґрунті;

3. Створити методи визначення можливої токсичності наноматеріалів;

4. Сформувати модель, здатну передбачати їх можливий вплив на здоров’я людини та навколишнє середовище;

5. Розробити способи оцінки впливу наночастинок на здоров’я людини та навколишнє середовище.

4. Аспекти негативного впливу продуктів нанотехнології на довкілля:

· токсичний вплив різних речовин на організми тварин;

· їх мутагенну, канцерогенну і тератогенну дію;

· трансгенераційні ефекти наноматеріалів;

· поведінкові реакції тварин тощо.

5. Критерії оцінки впливу наноматеріалів на живі організми. Оцінку впливу наноматеріаілв на живі організми варто проводити за наступними показниками:

· гістологічні і гістохімічні;

· стану периферичної крові;

· за біохімічними показниками;

· за показниками алергенної активності;

· за показниками функціонального стану нирок;

· показниками ліпідного та білкового обміну тощо.

Оцінка токсичності нових наноматеріалів ті наночасток на лабораторних тваринах є ключовим етапом оцінки ризику при використанні нанотехнологій. Дослідження токсичності можуть бути доповнені методами біотестування на бактеріальних і рослинних тест-об’єктах. Перелік цих методів може бути значно розширений іншими, широко застосовуваними способами біотестування, основаними на використанні різних індикаторних тест-об’єктів: ракоподібних, риб, водоростей, гідро біонтів та інших. Сполучення експериментів на лабораторних тваринах із методами біотестування на широкому наборі тест-об’єктів дасть можливість створити мінімальний набір методів, які дозволять проводити відносно недорогий і швидкий скринінг досліджуваних наноматеріалів щодо їх потенційної небезпеки для людини.

Методи біотестування можуть виявитись досить перспективними і для вивчення долі наноматеріалів у навколишньому середовищі та їх шкідливого впливу на екосистеми. Вони дозволять оцінювати відносний внесок наноматеріалів в інтегральну токсичність води та грунту, забруднених цими наноматеріалами і продуктами їх розпаду під впливом абіотичних і біотичних факторів.

Аерозольні камери дозволяють вивчати дію рідких аерозолів на лабораторних тварин. Ці камери придатні для вивчення патогенних процесів при зараженні тварин різними видами рідкого аерозолю, що утримує наночастинки та наноматеріали.

Прогрес досліджень з безпеки наноматеріалів та нанотехнологій багато в чому залежить від розробки методів швидкої ідентифікації, характеристики і аналізу наночастинок. Ці методи дозволять вивчати механізми і ефекти токсичного впливу наночастинок, а також оцінювати їх роль як забруднювачів навколишнього середовища. Наявність сучасної електронно-мікроскоппічної техніки дозволяє розробити необхідну методологічну базу для електронномікроскопічної візуалізації і ідентифікації наночастинок у промислових і природніх матеріалах, дослідження тонкої структури і морфо метричних характеристик наночастинок, визначення ступеню завантаженості різних нанопродуктів наночастинками, діагностики специфічних ушкоджень тонкої структури клітин мікроорганізмів і тварин після експериментального впливу на них наночастинками тощо.

Досліджуються біологічна активність наночасток, коньюгованих з протитуберкульозними препаратами, бактерицидна активність титанових наноматеріалів для імплантатів, наношари імуноглобулінів у сенсорах бактерій.

Отже, необхідні комплексні міжвідомчі дослідження наночастинок і наноматеріалів, що дозволять запобігти недооцінці їх потенційної небезпеки і тим самим забезпечити здоров’я населення і навколишнього середовища. А наявність зворотніх зв’язків між медичними і технічними аспектами створення нових наноматеріалів дозволять ще на ранніх етапах їх розробки оцінити їх токсичні та інші шкідливі ефекти.