РИСКИ
ПРОВЕДЕНИЕ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАНОМАТЕРИАЛОВ
Введение
Полагают, что использование наноматериалов позволит в значительной степени улучшить качество потребительских и промышленных товаров, обеспечить потребность в энергии, увеличить масштабы применения систем безопасности и добиться успехов в области медицины. Эти перспективы обусловлены уникальными физическими свойствами (например, магнитными, оптическими, механическими или электрическими) веществ, размер которых, как правило, не превышает 100 нм, и параметрами квантовой механики, которые с изменением размера материалов с размером 1-100 нм могут меняться как плавно, так и резко. Однако для правильной оценки безопасности химических веществ, материалов и продуктов, которые могут быть разработаны новыми методами, необходимо предварительно идентифицировать их потенциальные риски для здоровья. Уровень опасности и возможного воздействия (экспонирование) варьируется в широких пределах, который зависит от класса наноматериала или продукта, содержащего рассматриваемое вещество. Риски для здоровья людей и для окружающей среды определяются согласно условиям, в которых находится объект, и возможным путям воздействия со стороны наноматериалов. Поскольку непрерывно разрабатываются все новые и новые наноматериалы, необходимо иметь базовую схему оценки таких веществ на возможную токсичность и уровнь воздействия, а также для получения информации, полезной при дальнейшем проведении оценки безопасности и потенциального риска.
Уникальность новых свойств наноматериалов объясняется влиянием их размера, электронной конфигурацией, зависящей от структуры, и большим соотношением площади поверхности и объема по сравнению с более крупными по размеру химическими веществами и материалами. Основной характеристикой наноматериалов является их размер, величина которого находится в переходной области от размеров отдельных атомов или молекул до размеров объемных материалов (№1 й а!., 2006). С точки зрения токсикологии и безопасности для здоровья, к числу важных характеристик материала относятся его размер и удельная площадь поверхности. С уменьшением размеров частиц их удельная площадь поверхности возрастает, в результате чего увеличивается доля поверхностных атомов или молекул. Такие атомы или молекулы могут быть химически или биологически активными и могут усилить эффекты, отрицательно влияющие на здоровье. Другие параметры, такие как форма, свойста поверхности, степень агрегации и растворимость, также влияют на физико-химические характеристики и свойства наноматериала. Все обозначенные факторы приводят к усилению или ослаблению любых эффектов, связанных с размерами изучаемых веществ.
Впечатляющие с точки зрения физико-химических параметров новые свойства наноматериалов также вызывают обеспокоенность потенциально отрицательными воздействиями на биологические системы. По результатам исследований было высказано предположение, что отдельные наноматериалы могут влиять на биологические свойства на клеточном (например, мембраны) и субклеточном (например, протеины, ДНК) уровнях. Также имеются опасения, что некоторые наночастицы способны легко перемещаться по организму, накапливаться в органах-мишенях, проникать через клеточные мембраны, оставаться в митохондриях, катализировать ответные реакции, вредные для организма, в частности воспалительные процессы или производство активных форм кислорода. Однако во многих случаях наноматериалы могут являться компонентами более крупных продуктов, таких как нанокомпозиты, или входить в состав покрытий, матриц, поэтому в этом случае их непосредственное воздействие может оказаться пренебрежительно малым. По мере того как область нанотехнологий продолжает развиваться и создаются новые наноматериалы, необходимо учитывать и правильно оценивать последствия их влияния на здоровье людей и окружающую среду. Для этого требуется проведение тщательных исследований токсикологических параметров и экспонирования этих материалов. В настоящее время проводится ряд исследований по оценке многих предсказанных свойств и эффектов, связанных с наноматериалами, которые имеют место при их проникновении через биологические мембраны (например, в легкие, кожу, пищеварительный тракт), вызывая клеточную токсичность, а также при систематичном их распределении в органах и тканях.
В этой главе кратко описывается формирующаяся в настоящее время область нанотоксикологии и объясняется, почему наноматериалы вызывают опасения, какие физико-химические характеристики наноматериалов могут влиять на токсикологический потенциал, а также вопросы допустимых концентраций, которые, вполне вероятно, потребуется учесть при разработке методов токсикологических исследований. Далее в обобщенном виде приводятся результаты обсуждения методологии определения рисков, которая в настоящее время применяется для оценки безопасности химических веществ, разрабатываемых для потребительских товаров (продукты питания, пищевые упаковочные материалы, предметы личной гигиены, пестициды, лекарства, а также при проведении медицинских диагностик). Рассмотрен вопрос о том, как модифицировать уже существующие подходы к определению рисков к проблемам наноматериалов. Также приведен обзор токсикологических исследований, которые могут потребоваться при оценке опасности наноматериалов, предлагаются общие схемы проведения такой оценки. И наконец, рассказывается о некоторых ограничениях, с которыми сталкиваются ученые, практики и теоретики, регулирующие органы и персонал промышленных предприятий при оценке рисков для здоровья людей и окружающей среды, возникающих при использовании наноматериалов.
