Navigacio
Szakmai oldal:
RSS
Jásdi Kiss Imre: Hatodik Pecsét
Bejelentkezés
üdvözlet
A MAI NAPTÓL (2015/09/22) AZ ÚJ WEBOLDALUNK A: HTTP://POSTAIMRE.MAGYARNEMZETIKORMANY.COM :)
.....................
(A www.postaimre.net a továbbiakban szakmai oldalként müködik
az egykoti www.magyarnemzetikormany.com/pi-klub cím - archiv oldalként, amint tapasztalhatjátok - még mindig elérhetö.)
.....................
(A www.postaimre.net a továbbiakban szakmai oldalként müködik
az egykoti www.magyarnemzetikormany.com/pi-klub cím - archiv oldalként, amint tapasztalhatjátok - még mindig elérhetö.)
Nano - Na ne!
"Mérgezés lehet az ára a nanoforradalomnak" - nézze meg az ember, ez is egy összevisszaesküvés Elme élet.
Fertõtlenítõ aeroszolok, baktériumölõ zoknik, vízlepergetõ festékek, kizárólag a rákos sejteket pusztító gyógyszerek: ezt ígéri a nanotechnológia. Ellenzõi szerint a rendkívül apró részecskék károsak lehetnek az emberi szervezetre. A világ legnagyobb vegyipari vállalata, a BASF éves tudományos sajtókonferenciáján jártunk utána, milyen lehetõségeket és kockázatokat hordoznak az újfajta anyagok.
Hé, nem felejtettetek el valamit? Tudjátok, onnan föntröl, a kondenzcsíkocskákból mutiCionilázadt a'la BillGates modifikillered...
"Kérem, kössék be a biztonsági öveiket, ez itt nem Isztambul" - kérte mosolyogva a gyárlátogatásra összegyûlt újságírókat idegenvezetõnk, a joviális török Pascha, mielõtt ráfordultunk volna az Ethanolstrasséra. A világ legnagyobb vegyipari vállalata, a hetvenes-nyolcvanas évek magnókazettáiról jól ismert BASF ludwigshafeni gyárában jártunk, jobban mondva buszoztunk egy röpke órán át.
Ahogy a különbözõ vegyületekrõl elnevezett utcákon kanyarogtunk a csõvezetékek között, egyvalamit biztosan megértettünk: egy vegyészmérnök számára nincs haszontalan anyag, hiszen az egész gyár úgy fejlõdött ekkora méretûvé, hogy a korábbi gyártási szakaszokban keletkezett mellékterméknek kerestek új alkalmazást. Ezekbõl azután újabb termékek születtek további melléktermékekkel, és így szép lassan, csaknem 150 év elteltével tíz négyzetkilométert hálóznak be a csövek. A gyár dolgozói, ha egy távolabbi ponton szeretnék kiereszteni a gõzt (vagy a gázt), többnyire piros biciklijükre pattannak – a szín állítólag egy cseh cégnek köszönhetõ, mely pénz híján csak természetben, vagyis festékkel tudott fizetni egy szállítmányért, és ez az árnyalat volt a legolcsóbb.
Csövek, csövek és újabb csövek a BASF ludwigshafeni gyárában
Forrás: BASF/Bernhard Kunz
Az útvonalat ügyesen tervezhették meg német vendéglátóink, mert mire kezdett beszivárogni a buszba az utcákat elöntõ állott kakaószag (távolabb a derékvastagságú zöld csövektõl, melyekben mentol halad biztos úton a rágógumigyár felé), el is érkeztünk a BASF nanotechnológiai kutatásait bemutató sajtóesemény helyszínére.
Mi a nanotechnológia?
Képzeljük el, hogy a budapesti Nagykörúton állunk valamikor 2030 körül. Szippantsunk bele a levegõbe egy kellemes november végi estén, amikor a várost szokás szerint puha szmogtakaró borítja. Tüdõnk teniszpálya méretû felszíne minden bizonnyal új kihívások elé néz majd.
A dízelkorom mennyisége remélhetõleg csökken valamicskét, a régi fékpofákból és az épületbontásokból sem jut annyi azbeszt a levegõbe, mint korábban, ha azonban elektronmikroszkóppal vizsgáljuk a levegõ szilárdanyag-tartalmát, új jövevények kerülnek a szemünk felé: apró ezüstszemcsék a fertõtlenítõ aktívezüst-aeroszolokból vagy baktériumölõ zoknikból, továbbá vízlepergetõ ruhákból és autófényezésbõl származó polimer-nanolemezkék, rengeteg titán-dioxid- és cink-oxid-nanorészecske a kozmetikumokból és naptejekbõl, és még ki tudja, milyen új anyagok.
Ezek a nanorészecskék méretük miatt gyakorlatilag akadálytalanul hatolnak át a légutak fizikai védelmi rendszerén. Lesznek köztük olyanok, melyek lassacskán kiürülnek a szervezetünkbõl, lesznek teljesen ártalmatlan vendégek, de a jelenlegi kutatások alapján nem tudjuk kizárni, hogy a sokezer-féle, ellenõrizetlen forrásból származó mesterséges nanorészecske között akadnak majd olyanok is, amelyek képesek kárt okozni.
A nanotechnológia hívei vízlepergetõ csodaszerekrõl, meglepõ tulajdonságú új anyagokról és innovatív, a beteg szervezetét kevésbé terhelõ rákgyógyszerekrõl beszélnek, ellenzõi viszont éppen attól félnek, hogy a környezetünkbe kerülõ nanorészecskék ugyanilyen könnyen bejuthatnak az emberi sejtekbe, és inkább elõsegítik, mint csökkentik a daganatok kialakulását.
Az új találmányok elfogadása mindig érzelmi hullámvasúttal jár – mondta errõl Stephan Förster, a Bayreuthi Egyetem fizikai kémia tanszékének professzora a BASF-konferencián. Elõször mindenki hatalmas várakozásokkal tekint rájuk (a nyolcvanas években nanorobotokat vizionáltak, melyek kis fémkarjaikkal helyre teszik a rakoncátlankodó vörösvértesteket), aztán következik a kegyetlen csalódás, amikor az ember nanorobot helyett csak egy zacskó fehér port lát, aminek a kutatók valamiért nagyon örülnek, majd ezt követi egy szép, folyamatos emelkedés, melynek során felfedezik a technológia gyakorlati alkalmazási területeit. Itt tartunk most.
Mitõl is olyan különlegesek ezek a részecskék, melyek mérete a milliméter tízezred és milliomod része közé esik? Képzeljük el, hogy van egy grammunk valamilyen anyagból, és szeretnénk eloszlatni egy adott térfogatban. A hagyományos technológiákkal elõállított anyagoknál valami olyasmit kapunk, mint amit az 1-es ábra mutat.
Ha ugyanilyen tömegû anyagot kisebb részecskékre tudnánk bontani, látható, hogy összességében sokkal nagyobb felületet kaptunk, anyagunk sokkal egyenletesebben tölti ki a teret, és az átlagos felület-felület távolság csökken (2). Így oldhatóbbá válik az anyag, a nagyobb felületek vegyi reakciókat segíthetnek elõ, segítségükkel nagyobb elektromos kapacitások, a kisebb távolságokkal gyorsabb töltés és kisütés hozható létre például az akkumulátorokban.
Ha ugyanebbõl az anyagból vékony, párhuzamos lemezkéket tudunk gyártani, keresztirányban csökken az áteresztõképesség, hiszen a bejutó részecskéknek egy bonyolult labirintuson kell átverekedniük magukat (3). Ez nagyszerû lehetõséget ad hõszigetelõ, vízlepergetõ, karcolásálló bevonatok készítésére.
A párhuzamos lapocskák hosszirányban is hasznosak lehetnek, ha áramvezetésrõl vagy szakítószilárdságról van szó (4). Erre jó példát ad az egyetlen atom vastagságú szénhálókból álló grafén, amely már igen kis mennyiségben is növelheti egy kompozit anyag vezetõképességét.
Végül a nanorészecskék az emberi sejtekhez képest is kicsik (mérettartományuk nagyjából egybeesik a vírusokéval). Ezért arra is használhatók, hogy különféle anyagokat célzottan a sejtbe juttassunk, méretük miatt az immunrendszer is lassabban reagál rájuk, és elérhetõ, hogy a vese is kiválassza õket, tehát ne halmozódjanak fel a szervezetben (5).
A nanorészecskék esetében a korábban megszokottnál sokkal nagyobb a hasznos felület. Márpedig az anyag csak a felületeken képes aktív lenni, ahol a rendszer más összetevõivel érintkezhet - egy szilárd szemcse belsejében csak halott tömegrõl beszélünk. Nanotechnológiával lényegében elérhetõ, hogy az anyag teljes tömege a funkciót szolgálja. A nanométeres mérettartomány alatt már molekulákat találunk - itt kezdõdik a kémia birodalma.
Hogyan mérgezhetnek a nanoanyagok?
Bár a sajtókonferencián sok szó nem esett arról, hogy a cég növényi biotechnológiai (nevezzük nevén: génmódosítási) részlegét Amerikába telepítették 2012-ben, mert az unióban ezt a kutatási irányt nem támogatja, mégis érezhetõ volt, hogy a BASF vezetése tart attól, hogy a nanorészecskék környezeti és egészségügyi hatásaitól aggódók átpasszíroznak az EU-t vezetõ intézményeken valamilyen nanoanyag-regisztrációs vagy jelölési rendszert.
A felmerülõ kérdésekre dr. Robert Landsiedel, a cég rövid távú toxikológia részlegének vezetõje próbált elõadásában válaszolni – mindjárt hozzátéve, hogy a névvel ellentétben hosszabb távú vizsgálatokat is folytatnak a nanoanyagokról.
A nanorészecskék kockázatainak felméréséhez tudnunk kell, milyen formában jelenhetnek meg, hogyan kerülhetünk velük kapcsolatba, és hogyan fejthetik ki hatásukat az emberi szervezetben. Elõfordulhat, hogy valamilyen szilárd közegbe ágyazva jutnak el hozzánk (ilyenek a szén nanocsövekkel megerõsített mûanyagból készült teniszütõk), de folyadékban vagy gázban eloszlatva is találkozhatunk velük (cink-oxid és titán-dioxid a naptejekben, vagy éppen a dízelkorom a levegõben).
A következõ kérdés, hogy miként juthatnak be a testünkbe: a bõrön keresztül, lenyelve vagy belélegezve. Ha már ez bekövetkezett, meg kell vizsgálni, milyen átalakulásokon mehetnek keresztül, például elõfordulhat, hogy a nanorészecskéket tartalmazó szilárd anyagot megrongálja a gyomorsav, és az addig a helyükön ülõ nanorészecskék kiszabadulnak. Végül azt is vizsgálni kell, hogy a részecskék hova juthatnak el a testben, és ott milyen kárt okozhatnak.
Ismert, hogy bizonyos nanorészecskék a méretük miatt képesek áthatolni a test természetes határain, bejutni a véráramba, áthatolni a sejthártyán, sõt, bejutni a sejtmagba, miközben anyagukat önmagában nem találták veszélyesnek. Ez a kutatási terület meglehetõsen újnak számít, így egyelõre annyit tudunk, hogy a részecskék elvileg okozhatnak gyulladást, beleavatkozhatnak a sejtfolyamatokba - beleértve az osztódást -, felületükön katalizálhatnak bizonyos reakciókat, nem kívánt anyagokat vihetnek be a sejtbe, de vannak teljesen ártalmatlan nanorészecskék is.
Ezüst nanolemezkék, amelyekkel egy mûanyag vezetõképességét növelik
A nanoanyag teljes termékciklusa is fontos
Dr. Landsiedel figyelmünkbe ajánlotta a kutatási eredményeiket összefoglaló több száz oldalas kötetet, melyben a rövid távú (jellemzõen - 90 napos) toxikológiai vizsgálatokkal legalább részleges válaszokat próbáltak adni a fenti aggályokra.
Kollégái több kísérletben is vizsgálták, hogy a szilárd közegbe (mûanyagba, cementbe) ágyazott nanorészecskék (szén nanocsövek, nanoszilikátok) milyen mértékben képesek kiszabadulni különbözõ mechanikus és környezeti hatásokra. Az eredmények azt mutatták, hogy mechanikai hatásra gyakorlatilag nem szabadulnak fel nanoméretû részecskék, és a környezeti hatások (UV-sugárzás, hõ, oxidáció) ellen is lehet védekezni megfelelõ mûanyagok, polimerek használatával. Ha viszont egy nanoanyagot tartalmazó termék hosszú életciklusát nézzük, akkor a végén (nem ellenõrzött égetésnél, szeméttelepen) elõfordulhat, hogy szabad nanocsövek kerülnek a levegõbe, melyek sokkal stabilabbak, mint az õket körülvevõ mûanyag.
A szén nanocsövek, mint bizonyítottan mérgezõ anyagok, gyakran kerültek a kutatás fókuszába. Megállapították, hogy egyes típusok valóban hosszú ideig, lebomlás nélkül megmaradnak a szervezetben, és a tüdõben gyulladást okozhatnak, azonban a folyamat az eddigi kutatások alapján nem követi azt az útvonalat, amely az azbesztnél a rosszindulatú daganat kialakulásához vezet.
Landsiedel és társai egyik legfontosabb kutatásukban tizenhárom nano- és egy mikroméretû részecskékbõl álló fém-oxid-por hatásait vizsgálták patkányok tüdejében. Arra a következtetésre jutottak, hogy ezek többségükben nem okoznak semmiféle mérgezést, az immunrendszer (falósejtek) tevékenysége nyomán révén legfeljebb a közeli nyirokcsomókban mutathatók ki (kivéve a polimerrel kezelt szilikátot, mely megjelent a lépben). Ahol tapasztaltak is valamilyen mérgezõ hatást, ott is csak az anyag koncentrációjától függõ gyulladást észleltek, vagyis egyszerûen a finom porok ismert hatása köszönt vissza, nem pedig valami teljesen új típusú nanotoxicitás.
Ha már fém-oxidoknál tartunk: vizsgálták a nanoszerkezetû titán-dioxid- és cink-oxid-tartalmú naptejek bõrre gyakorolt hatását, és még leégett bõrön is azt tapasztalták, hogy ezek a nanorészecskék nem képesek túlzottan mélyre jutni a többrétegû, részben elhalt sejtekbõl álló hámban.
A test határain innen
Annak tehát viszonylag kicsi az esélye, hogy a bõrön keresztül nanorészecske kerül a szervezetünkbe, de az emésztõrendszeren át nagyobb a kockázata, és belégzéssel a legnagyobb. A részecskét jobbára egy falósejt kebelezi be, amellyel elvileg a testet behálózó nyirokrendszer bármely részére eljuthat a részecske méretétõl, alakjától, felületi töltésétõl függõen: így megjelenhet a vérben, a lépben, a májban, de a méhlepényen is átjuthat, sõt, átlépheti a vér-agy gátat is.
Általános megfigyelés, hogy a nanorészecskék e folyamat során nem bomlanak le, legfeljebb a felületükre tapadt fehérjéket és egyéb anyagokat távolítja el a falósejtek munkája. Egyesek közülük a májsejtek révén kiürülnek az epével, a kisebbeket (egyes 6 nm átmérõjû alatti fém-oxidokat és meglepõ módon bizonyos vékony, de igen hosszú nanocsöveket) pedig kiválasztja a vese, azonban így is maradnak a szervezetben olyanok, amelyek sorsáról nem sokat tudunk.
Ha egy részecske már bent van, és egy ideig bent is marad szervezetünkben, talán a legfontosabb kérdés, hogy képes-e káros hatást kifejteni génjeinkre (szakszóval ez a genotoxicitás). Az irodalomban fellelhetõ genotoxicitási vizsgálatokat összegezve Landsiedel 2012-es cikkében mindenekelõtt arra hívta fel a figyelmet, hogy a kutatási terület újdonsága miatt még nem alakultak ki megfelelõ szabványok a nanoanyagok ilyen vizsgálataihoz, vagyis a kísérlet megismételhetõsége-ellenõrizhetõsége érdekében a nanorészecskéknek több jellemzõjét kell pontosan rögzíteni a „hagyományos” anyagokhoz képest.
Így látható, hogy valóban léteznek a sejtek örökítõanyagát befolyásoló nanorészecskék, azonban hatásuk függhet a kísérleti körülmények esetleges részleteitõl (más esetekben a lényegtelennek tartott szennyezésektõl és azoktól az anyagoktól, amelyeket csak a nem élõ szervezettel folyó kísérletekben használnak, és megtapadnak a nanoanyag relatíve hatalmas felületén).
Hogy állunk most? Valós veszély, hogy a nanoanyagok károsíthatják a géneket, de még alig vannak összehangolva és szabványosítva a különbözõ, élõ és nem élõ szervezetben lefolytatott nanoanyagos kísérletek, az in vivo és az in vitro vizsgálatok. A nanoanyagokat még nem is osztályozták úgy, hogy az alapján konkrét vizsgálatok nélkül viszonylag biztos következtetéseket lehetne levonni arról, hogy mennyire mérgezõk.
Nanotûk a szénakazalban
A nanoanyagok veszélyeit tehát éppen azok a tulajdonságok adják, melyek elõnyeiket is jelentik: kis méretük, hatalmas fajlagos felületük és elképesztõ sokféleségük. Nem is véletlen, hogy Robert Landsiedel kolléganõje, aki a nanotechnológiáról folytatott társadalmi párbeszéd elõnyeirõl beszélt, sokat emlegette azt a jelképes mérleget, amelynek egyik serpenyõjében az innováció, a másikban pedig a kockázat áll.
A cement vízállóságát növelõ polimer nanorétegek
Ha egy cég olyan komoly erõforrásokkal rendelkezik, mint a BASF, képes lehet ezt a mérleget a jó irányba billenteni, hiszen kiterjedt vizsgálatokat végezhet az új anyagokon, mielõtt piacra dobná õket, ráadásul egy olyan jól szabályozott környezetben, mint Nyugat-Európa, a termékek életciklusának ellenõrzése is többé-kevésbé megoldható. A világ többi részén azonban a mérleg könnyen a másik irányba billenhet. A nanotechnológiai forradalom kitörésével várhatóan egyre-másra nyílnak majd olyan üzemek, melyekben ellenõrizhetetlen körülmények között készülnek nanorészecskéket tartalmazó termékek.
Kiszûrésükhöz távolról sem elegendõek a hagyományos anyagvizsgálati módszerek, amelyekkel például a szennyezõ vegyi anyagok kimutathatók, hiszen az egészségre káros nanorészecskék anyaga rendszerint egyáltalán nem különleges – csak az alakjuk és a méretük. Rengeteg módszer létezik arra, hogy a nanorészecskék jelenlétét és méreteloszlását vizsgáljuk, azonban a részecskék jellemzéséhez karakterizálásukhoz bonyolult minta-elõkészítési eljárásra és elektronmikroszkópos vizsgálatra van szükség.
Tanulság? A nanoanyagok elkülönítése és vizsgálatuk automatizálása jelenleg még távoli cél, így amíg ezek a módszerek nem lesznek széles körben elérhetõk, csak abban bízhatunk, hogy a korábban említett jelképes mérleg a jó irányba billen.
...........................................................................................................
Módszerek a nanorészecskék kimutatására
Viszonylag egyszerûbb a dolgunk, ha csak a részecskék méreteloszlását szeretnénk megmérni.
Megvizsgálhatjuk a mintán átbocsátott fény szóródását (fotonkorrelációs spektroszkópia, PCS),
méretarányosan "felhizlalhatjuk" a nanorészecskéket, hogy azután már optikai módszerekkel
vizsgálhatóak legyenek (kondenzációs részecskeszámlálás, CPC), megfigyelhetjük töltött részecskék
mozgási sebességét elektromos térben (differenciális mobilitásanalízis, DMA), szilárd anyagoknál
használhatunk röntgendiffrakciót (XRD), de ezeken felül még számos más módszer ismeretes.
Az részecskék alakjának vizsgálata sokkal körülményesebb, ugyanis egyrészt reprezentatív mintát
kell vennünk, ami egy bonyolult anyagnál nem is olyan egyszerû, másrészt a minta-elõkészítés
igen munkaigényes. Használhatunk transzmissziós elektronmikroszkópot (TEM), ahol
vákuumkamrában elektronnyalábot irányítanak a mintára (ezt a két körülményt tehát el kell
viselnie a preparált anyagnak károsodás nélkül), a pásztázó elektronmikroszkópiánál (SEM)
ráadásul a minta felületét elektromosan vezetõvé is kell tennünk, végül az atomerõ-mikroszkópiánál
(AFM) a felületet pásztázó tû tapogatja le, melynek mozgását egy lézersugárral mérik.
Itt a minta megfelelõ tapadásának és stabilitásának elérése okozhat gondot.
...........................................................................................................
Forrás: Link
Fertõtlenítõ aeroszolok, baktériumölõ zoknik, vízlepergetõ festékek, kizárólag a rákos sejteket pusztító gyógyszerek: ezt ígéri a nanotechnológia. Ellenzõi szerint a rendkívül apró részecskék károsak lehetnek az emberi szervezetre. A világ legnagyobb vegyipari vállalata, a BASF éves tudományos sajtókonferenciáján jártunk utána, milyen lehetõségeket és kockázatokat hordoznak az újfajta anyagok.
Hé, nem felejtettetek el valamit? Tudjátok, onnan föntröl, a kondenzcsíkocskákból mutiCionilázadt a'la BillGates modifikillered...
"Kérem, kössék be a biztonsági öveiket, ez itt nem Isztambul" - kérte mosolyogva a gyárlátogatásra összegyûlt újságírókat idegenvezetõnk, a joviális török Pascha, mielõtt ráfordultunk volna az Ethanolstrasséra. A világ legnagyobb vegyipari vállalata, a hetvenes-nyolcvanas évek magnókazettáiról jól ismert BASF ludwigshafeni gyárában jártunk, jobban mondva buszoztunk egy röpke órán át.
Ahogy a különbözõ vegyületekrõl elnevezett utcákon kanyarogtunk a csõvezetékek között, egyvalamit biztosan megértettünk: egy vegyészmérnök számára nincs haszontalan anyag, hiszen az egész gyár úgy fejlõdött ekkora méretûvé, hogy a korábbi gyártási szakaszokban keletkezett mellékterméknek kerestek új alkalmazást. Ezekbõl azután újabb termékek születtek további melléktermékekkel, és így szép lassan, csaknem 150 év elteltével tíz négyzetkilométert hálóznak be a csövek. A gyár dolgozói, ha egy távolabbi ponton szeretnék kiereszteni a gõzt (vagy a gázt), többnyire piros biciklijükre pattannak – a szín állítólag egy cseh cégnek köszönhetõ, mely pénz híján csak természetben, vagyis festékkel tudott fizetni egy szállítmányért, és ez az árnyalat volt a legolcsóbb.
Csövek, csövek és újabb csövek a BASF ludwigshafeni gyárában
Forrás: BASF/Bernhard Kunz
Az útvonalat ügyesen tervezhették meg német vendéglátóink, mert mire kezdett beszivárogni a buszba az utcákat elöntõ állott kakaószag (távolabb a derékvastagságú zöld csövektõl, melyekben mentol halad biztos úton a rágógumigyár felé), el is érkeztünk a BASF nanotechnológiai kutatásait bemutató sajtóesemény helyszínére.
Mi a nanotechnológia?
Képzeljük el, hogy a budapesti Nagykörúton állunk valamikor 2030 körül. Szippantsunk bele a levegõbe egy kellemes november végi estén, amikor a várost szokás szerint puha szmogtakaró borítja. Tüdõnk teniszpálya méretû felszíne minden bizonnyal új kihívások elé néz majd.
A dízelkorom mennyisége remélhetõleg csökken valamicskét, a régi fékpofákból és az épületbontásokból sem jut annyi azbeszt a levegõbe, mint korábban, ha azonban elektronmikroszkóppal vizsgáljuk a levegõ szilárdanyag-tartalmát, új jövevények kerülnek a szemünk felé: apró ezüstszemcsék a fertõtlenítõ aktívezüst-aeroszolokból vagy baktériumölõ zoknikból, továbbá vízlepergetõ ruhákból és autófényezésbõl származó polimer-nanolemezkék, rengeteg titán-dioxid- és cink-oxid-nanorészecske a kozmetikumokból és naptejekbõl, és még ki tudja, milyen új anyagok.
Ezek a nanorészecskék méretük miatt gyakorlatilag akadálytalanul hatolnak át a légutak fizikai védelmi rendszerén. Lesznek köztük olyanok, melyek lassacskán kiürülnek a szervezetünkbõl, lesznek teljesen ártalmatlan vendégek, de a jelenlegi kutatások alapján nem tudjuk kizárni, hogy a sokezer-féle, ellenõrizetlen forrásból származó mesterséges nanorészecske között akadnak majd olyanok is, amelyek képesek kárt okozni.
A nanotechnológia hívei vízlepergetõ csodaszerekrõl, meglepõ tulajdonságú új anyagokról és innovatív, a beteg szervezetét kevésbé terhelõ rákgyógyszerekrõl beszélnek, ellenzõi viszont éppen attól félnek, hogy a környezetünkbe kerülõ nanorészecskék ugyanilyen könnyen bejuthatnak az emberi sejtekbe, és inkább elõsegítik, mint csökkentik a daganatok kialakulását.
Az új találmányok elfogadása mindig érzelmi hullámvasúttal jár – mondta errõl Stephan Förster, a Bayreuthi Egyetem fizikai kémia tanszékének professzora a BASF-konferencián. Elõször mindenki hatalmas várakozásokkal tekint rájuk (a nyolcvanas években nanorobotokat vizionáltak, melyek kis fémkarjaikkal helyre teszik a rakoncátlankodó vörösvértesteket), aztán következik a kegyetlen csalódás, amikor az ember nanorobot helyett csak egy zacskó fehér port lát, aminek a kutatók valamiért nagyon örülnek, majd ezt követi egy szép, folyamatos emelkedés, melynek során felfedezik a technológia gyakorlati alkalmazási területeit. Itt tartunk most.
Mitõl is olyan különlegesek ezek a részecskék, melyek mérete a milliméter tízezred és milliomod része közé esik? Képzeljük el, hogy van egy grammunk valamilyen anyagból, és szeretnénk eloszlatni egy adott térfogatban. A hagyományos technológiákkal elõállított anyagoknál valami olyasmit kapunk, mint amit az 1-es ábra mutat.Ha ugyanilyen tömegû anyagot kisebb részecskékre tudnánk bontani, látható, hogy összességében sokkal nagyobb felületet kaptunk, anyagunk sokkal egyenletesebben tölti ki a teret, és az átlagos felület-felület távolság csökken (2). Így oldhatóbbá válik az anyag, a nagyobb felületek vegyi reakciókat segíthetnek elõ, segítségükkel nagyobb elektromos kapacitások, a kisebb távolságokkal gyorsabb töltés és kisütés hozható létre például az akkumulátorokban.
Ha ugyanebbõl az anyagból vékony, párhuzamos lemezkéket tudunk gyártani, keresztirányban csökken az áteresztõképesség, hiszen a bejutó részecskéknek egy bonyolult labirintuson kell átverekedniük magukat (3). Ez nagyszerû lehetõséget ad hõszigetelõ, vízlepergetõ, karcolásálló bevonatok készítésére.
A párhuzamos lapocskák hosszirányban is hasznosak lehetnek, ha áramvezetésrõl vagy szakítószilárdságról van szó (4). Erre jó példát ad az egyetlen atom vastagságú szénhálókból álló grafén, amely már igen kis mennyiségben is növelheti egy kompozit anyag vezetõképességét.
Végül a nanorészecskék az emberi sejtekhez képest is kicsik (mérettartományuk nagyjából egybeesik a vírusokéval). Ezért arra is használhatók, hogy különféle anyagokat célzottan a sejtbe juttassunk, méretük miatt az immunrendszer is lassabban reagál rájuk, és elérhetõ, hogy a vese is kiválassza õket, tehát ne halmozódjanak fel a szervezetben (5).
A nanorészecskék esetében a korábban megszokottnál sokkal nagyobb a hasznos felület. Márpedig az anyag csak a felületeken képes aktív lenni, ahol a rendszer más összetevõivel érintkezhet - egy szilárd szemcse belsejében csak halott tömegrõl beszélünk. Nanotechnológiával lényegében elérhetõ, hogy az anyag teljes tömege a funkciót szolgálja. A nanométeres mérettartomány alatt már molekulákat találunk - itt kezdõdik a kémia birodalma.
Hogyan mérgezhetnek a nanoanyagok?
Bár a sajtókonferencián sok szó nem esett arról, hogy a cég növényi biotechnológiai (nevezzük nevén: génmódosítási) részlegét Amerikába telepítették 2012-ben, mert az unióban ezt a kutatási irányt nem támogatja, mégis érezhetõ volt, hogy a BASF vezetése tart attól, hogy a nanorészecskék környezeti és egészségügyi hatásaitól aggódók átpasszíroznak az EU-t vezetõ intézményeken valamilyen nanoanyag-regisztrációs vagy jelölési rendszert.
A felmerülõ kérdésekre dr. Robert Landsiedel, a cég rövid távú toxikológia részlegének vezetõje próbált elõadásában válaszolni – mindjárt hozzátéve, hogy a névvel ellentétben hosszabb távú vizsgálatokat is folytatnak a nanoanyagokról.
A nanorészecskék kockázatainak felméréséhez tudnunk kell, milyen formában jelenhetnek meg, hogyan kerülhetünk velük kapcsolatba, és hogyan fejthetik ki hatásukat az emberi szervezetben. Elõfordulhat, hogy valamilyen szilárd közegbe ágyazva jutnak el hozzánk (ilyenek a szén nanocsövekkel megerõsített mûanyagból készült teniszütõk), de folyadékban vagy gázban eloszlatva is találkozhatunk velük (cink-oxid és titán-dioxid a naptejekben, vagy éppen a dízelkorom a levegõben).
A következõ kérdés, hogy miként juthatnak be a testünkbe: a bõrön keresztül, lenyelve vagy belélegezve. Ha már ez bekövetkezett, meg kell vizsgálni, milyen átalakulásokon mehetnek keresztül, például elõfordulhat, hogy a nanorészecskéket tartalmazó szilárd anyagot megrongálja a gyomorsav, és az addig a helyükön ülõ nanorészecskék kiszabadulnak. Végül azt is vizsgálni kell, hogy a részecskék hova juthatnak el a testben, és ott milyen kárt okozhatnak.
Ismert, hogy bizonyos nanorészecskék a méretük miatt képesek áthatolni a test természetes határain, bejutni a véráramba, áthatolni a sejthártyán, sõt, bejutni a sejtmagba, miközben anyagukat önmagában nem találták veszélyesnek. Ez a kutatási terület meglehetõsen újnak számít, így egyelõre annyit tudunk, hogy a részecskék elvileg okozhatnak gyulladást, beleavatkozhatnak a sejtfolyamatokba - beleértve az osztódást -, felületükön katalizálhatnak bizonyos reakciókat, nem kívánt anyagokat vihetnek be a sejtbe, de vannak teljesen ártalmatlan nanorészecskék is.
Ezüst nanolemezkék, amelyekkel egy mûanyag vezetõképességét növelik
A nanoanyag teljes termékciklusa is fontos
Dr. Landsiedel figyelmünkbe ajánlotta a kutatási eredményeiket összefoglaló több száz oldalas kötetet, melyben a rövid távú (jellemzõen - 90 napos) toxikológiai vizsgálatokkal legalább részleges válaszokat próbáltak adni a fenti aggályokra.
Kollégái több kísérletben is vizsgálták, hogy a szilárd közegbe (mûanyagba, cementbe) ágyazott nanorészecskék (szén nanocsövek, nanoszilikátok) milyen mértékben képesek kiszabadulni különbözõ mechanikus és környezeti hatásokra. Az eredmények azt mutatták, hogy mechanikai hatásra gyakorlatilag nem szabadulnak fel nanoméretû részecskék, és a környezeti hatások (UV-sugárzás, hõ, oxidáció) ellen is lehet védekezni megfelelõ mûanyagok, polimerek használatával. Ha viszont egy nanoanyagot tartalmazó termék hosszú életciklusát nézzük, akkor a végén (nem ellenõrzött égetésnél, szeméttelepen) elõfordulhat, hogy szabad nanocsövek kerülnek a levegõbe, melyek sokkal stabilabbak, mint az õket körülvevõ mûanyag.
A szén nanocsövek, mint bizonyítottan mérgezõ anyagok, gyakran kerültek a kutatás fókuszába. Megállapították, hogy egyes típusok valóban hosszú ideig, lebomlás nélkül megmaradnak a szervezetben, és a tüdõben gyulladást okozhatnak, azonban a folyamat az eddigi kutatások alapján nem követi azt az útvonalat, amely az azbesztnél a rosszindulatú daganat kialakulásához vezet.
Landsiedel és társai egyik legfontosabb kutatásukban tizenhárom nano- és egy mikroméretû részecskékbõl álló fém-oxid-por hatásait vizsgálták patkányok tüdejében. Arra a következtetésre jutottak, hogy ezek többségükben nem okoznak semmiféle mérgezést, az immunrendszer (falósejtek) tevékenysége nyomán révén legfeljebb a közeli nyirokcsomókban mutathatók ki (kivéve a polimerrel kezelt szilikátot, mely megjelent a lépben). Ahol tapasztaltak is valamilyen mérgezõ hatást, ott is csak az anyag koncentrációjától függõ gyulladást észleltek, vagyis egyszerûen a finom porok ismert hatása köszönt vissza, nem pedig valami teljesen új típusú nanotoxicitás.
Ha már fém-oxidoknál tartunk: vizsgálták a nanoszerkezetû titán-dioxid- és cink-oxid-tartalmú naptejek bõrre gyakorolt hatását, és még leégett bõrön is azt tapasztalták, hogy ezek a nanorészecskék nem képesek túlzottan mélyre jutni a többrétegû, részben elhalt sejtekbõl álló hámban.
A test határain innen
Annak tehát viszonylag kicsi az esélye, hogy a bõrön keresztül nanorészecske kerül a szervezetünkbe, de az emésztõrendszeren át nagyobb a kockázata, és belégzéssel a legnagyobb. A részecskét jobbára egy falósejt kebelezi be, amellyel elvileg a testet behálózó nyirokrendszer bármely részére eljuthat a részecske méretétõl, alakjától, felületi töltésétõl függõen: így megjelenhet a vérben, a lépben, a májban, de a méhlepényen is átjuthat, sõt, átlépheti a vér-agy gátat is.
Általános megfigyelés, hogy a nanorészecskék e folyamat során nem bomlanak le, legfeljebb a felületükre tapadt fehérjéket és egyéb anyagokat távolítja el a falósejtek munkája. Egyesek közülük a májsejtek révén kiürülnek az epével, a kisebbeket (egyes 6 nm átmérõjû alatti fém-oxidokat és meglepõ módon bizonyos vékony, de igen hosszú nanocsöveket) pedig kiválasztja a vese, azonban így is maradnak a szervezetben olyanok, amelyek sorsáról nem sokat tudunk.
Ha egy részecske már bent van, és egy ideig bent is marad szervezetünkben, talán a legfontosabb kérdés, hogy képes-e káros hatást kifejteni génjeinkre (szakszóval ez a genotoxicitás). Az irodalomban fellelhetõ genotoxicitási vizsgálatokat összegezve Landsiedel 2012-es cikkében mindenekelõtt arra hívta fel a figyelmet, hogy a kutatási terület újdonsága miatt még nem alakultak ki megfelelõ szabványok a nanoanyagok ilyen vizsgálataihoz, vagyis a kísérlet megismételhetõsége-ellenõrizhetõsége érdekében a nanorészecskéknek több jellemzõjét kell pontosan rögzíteni a „hagyományos” anyagokhoz képest.
Így látható, hogy valóban léteznek a sejtek örökítõanyagát befolyásoló nanorészecskék, azonban hatásuk függhet a kísérleti körülmények esetleges részleteitõl (más esetekben a lényegtelennek tartott szennyezésektõl és azoktól az anyagoktól, amelyeket csak a nem élõ szervezettel folyó kísérletekben használnak, és megtapadnak a nanoanyag relatíve hatalmas felületén).
Hogy állunk most? Valós veszély, hogy a nanoanyagok károsíthatják a géneket, de még alig vannak összehangolva és szabványosítva a különbözõ, élõ és nem élõ szervezetben lefolytatott nanoanyagos kísérletek, az in vivo és az in vitro vizsgálatok. A nanoanyagokat még nem is osztályozták úgy, hogy az alapján konkrét vizsgálatok nélkül viszonylag biztos következtetéseket lehetne levonni arról, hogy mennyire mérgezõk.
Nanotûk a szénakazalban
A nanoanyagok veszélyeit tehát éppen azok a tulajdonságok adják, melyek elõnyeiket is jelentik: kis méretük, hatalmas fajlagos felületük és elképesztõ sokféleségük. Nem is véletlen, hogy Robert Landsiedel kolléganõje, aki a nanotechnológiáról folytatott társadalmi párbeszéd elõnyeirõl beszélt, sokat emlegette azt a jelképes mérleget, amelynek egyik serpenyõjében az innováció, a másikban pedig a kockázat áll.
A cement vízállóságát növelõ polimer nanorétegek
Ha egy cég olyan komoly erõforrásokkal rendelkezik, mint a BASF, képes lehet ezt a mérleget a jó irányba billenteni, hiszen kiterjedt vizsgálatokat végezhet az új anyagokon, mielõtt piacra dobná õket, ráadásul egy olyan jól szabályozott környezetben, mint Nyugat-Európa, a termékek életciklusának ellenõrzése is többé-kevésbé megoldható. A világ többi részén azonban a mérleg könnyen a másik irányba billenhet. A nanotechnológiai forradalom kitörésével várhatóan egyre-másra nyílnak majd olyan üzemek, melyekben ellenõrizhetetlen körülmények között készülnek nanorészecskéket tartalmazó termékek.
Kiszûrésükhöz távolról sem elegendõek a hagyományos anyagvizsgálati módszerek, amelyekkel például a szennyezõ vegyi anyagok kimutathatók, hiszen az egészségre káros nanorészecskék anyaga rendszerint egyáltalán nem különleges – csak az alakjuk és a méretük. Rengeteg módszer létezik arra, hogy a nanorészecskék jelenlétét és méreteloszlását vizsgáljuk, azonban a részecskék jellemzéséhez karakterizálásukhoz bonyolult minta-elõkészítési eljárásra és elektronmikroszkópos vizsgálatra van szükség.
Tanulság? A nanoanyagok elkülönítése és vizsgálatuk automatizálása jelenleg még távoli cél, így amíg ezek a módszerek nem lesznek széles körben elérhetõk, csak abban bízhatunk, hogy a korábban említett jelképes mérleg a jó irányba billen.
Módszerek a nanorészecskék kimutatására
Viszonylag egyszerûbb a dolgunk, ha csak a részecskék méreteloszlását szeretnénk megmérni.
Megvizsgálhatjuk a mintán átbocsátott fény szóródását (fotonkorrelációs spektroszkópia, PCS),
méretarányosan "felhizlalhatjuk" a nanorészecskéket, hogy azután már optikai módszerekkel
vizsgálhatóak legyenek (kondenzációs részecskeszámlálás, CPC), megfigyelhetjük töltött részecskék
mozgási sebességét elektromos térben (differenciális mobilitásanalízis, DMA), szilárd anyagoknál
használhatunk röntgendiffrakciót (XRD), de ezeken felül még számos más módszer ismeretes.
Az részecskék alakjának vizsgálata sokkal körülményesebb, ugyanis egyrészt reprezentatív mintát
kell vennünk, ami egy bonyolult anyagnál nem is olyan egyszerû, másrészt a minta-elõkészítés
igen munkaigényes. Használhatunk transzmissziós elektronmikroszkópot (TEM), ahol
vákuumkamrában elektronnyalábot irányítanak a mintára (ezt a két körülményt tehát el kell
viselnie a preparált anyagnak károsodás nélkül), a pásztázó elektronmikroszkópiánál (SEM)
ráadásul a minta felületét elektromosan vezetõvé is kell tennünk, végül az atomerõ-mikroszkópiánál
(AFM) a felületet pásztázó tû tapogatja le, melynek mozgását egy lézersugárral mérik.
Itt a minta megfelelõ tapadásának és stabilitásának elérése okozhat gondot.
...........................................................................................................
Forrás: Link
Hozzaszolasok
#1 |
miskolcilaci
- 2014. June 20. 14:36:47
#2 |
mezesmozes
- 2014. June 20. 20:08:32
#3 |
Detonator
- 2014. June 20. 20:48:25
#4 |
nyilas
- 2014. June 21. 04:03:50
#5 |
GERRY
- 2014. June 21. 04:28:07
#6 |
Detonator
- 2014. June 21. 11:24:28
#7 |
enid
- 2014. June 21. 11:35:32
#8 |
postaimre
- 2014. June 21. 17:41:53
Hozzaszolas küldése
Hozzaszolas küldéséhez be kell jelentkezni.