Nanotehnoloogialt oodatakse järjest uusi materjale. Kuid nagu elus ikka, võib vajalikul nanomaterjalist tootel olla ka pahupool. Aineosakesed, millest tooted on valmistatud, võivad olla mürgised ja inimese tervisele ohtlikud. See tähendab, et nende toimet tuleb väga põhjalikult uurida ning seetõttu on tekkinud ka täiesti uus teadusharu – nanotoksikoloogia, mille eesmärk on uurida nanoosakeste võimalikke kahjulikke mõjusid elusorganismidele.
Nanoosakeste võimalikke kahjulikke mõjusid on uuritud veel väga üürikest aega, mistõttu tööpõld selles valdkonnas on lai ning iga kahjuliku toime avastamine eluliselt oluline. Teadusartiklid nanoosakeste kohta hakkasid ilmuma alates 1998. aastast ning esimesed teadusartiklid nanoosakeste ohutuse kohta ilmusid alles aastal 2001.
Kaasaegne toksikoloogia tegeleb nii meditsiinis (sh. diagnostikas, ennetuseks, raviks), toiduainetetööstuses (nt. lisaained), põllumajanduses (nt. taimekaitsevahendid, väetised) kui keemiatööstuses kasutatavate kemikaalide ohtlikkuse, mürgisuse ning mürgisuse mehhanismide uurimisega.
Kemikaalidest põhjustatud tervise-ja keskkonnariskide hindamine ongi kaasaegse toksikoloogia üks peamisi eesmärke. Ainete toksilisuse hindamine nõuab väga mitmekülgset lähenemist: on tarvis teada, kuidas kemikaal võiks elusorganismile mõjuda nii oma keemiliste omaduste kui organismi eripärade tõttu ning kuidas elusorganism selle ainega toime tuleb ning sellest vabaneb.
Toksilisust ehk kemikaali kahjustavat mõju elusorganismile uuritakse kõigepealt laboratoorsetes tingimustes, kasutades selleks baktereid, algloomi, vesikirpe, hiiri ja teisi organisme.
Nanotehnoloogia puhul on tegu uudse toksilisusmehhanismiga, füsikokeemiliste reaktsioonidega. Tavaliselt uuritakse ainete toksilisust hinnates ainult nende keemilist toimet, kuid nüüd tuleb hinnata ka osakeste füüsikalist mõju.
Nanoosakestest tulenevaid terviseriske loomadele, sealhulgas inimesele, põhjustab eelkõige nende sissehingamine. Suure eripinna tõttu võivad nanoosakesed siduda ka näiteks toksilisi raskmetalle ja käituda nende kandjatena, hõlbustades seondunud saasteainete sisenemist rakkudesse.
Nanotehnoloogia abil on võimalik parandada toiduainete maitset ja kosmeetika väljanägemist, mistõttu on turule tekkinud tuhandeid nanotehnoloogiliselt töödeldud tooteid, millest küll enamus on kosmeetilised tooted. Ometi on nanotöötluse võimalikud riskid ja kasutegurid toiduainetele suuremas osas veel teadmata.
Fullereenid
Kõige enam kasutatakse tarbekaupades nanoosakestest fullereene ning lisaks toodetele paiskavad inimestele kahjulikke fullereene igapäevaselt linnakeskkonda ka diiselmootorid. Fullereenidest saastunud õhu hingamine kahjustab inimese tervist.
C-60 fullereenid olid esimesed laboris sünteesitud nanoosakesed. Need kuuekümnest süsinikuaatomist koosnevad “pallikesed”, inglise keeles ka buckyballs või Buckminster fullerenes , said nime arhitekt Richard Buckminster Fulleri järgi, kelle kavandatud Ameerika paviljoni kuppelkatust Montreali maailmanäitusel Expo’67 C60-molekuli struktuur meenutas.
Sünteetiliste nanoosakeste ohtlikkusele viitavad esimesed teadusuuringud publitseeris 2004. aastal USA teadlane Eva Oberdörster. Tema uuringutest selgus, et juba 0,5 mg/l C60-fullereene kalade akvaariumivees tekitas kalade ajukoes oksüdatiivseid kahjustusi. Autor täheldas ka akvaariumivee mikrobioloogilise kvaliteedi paranemist ning oletas, et fullereenid on kontsentratsioonis 0,5−1 mg/l bakteritsiidsed.
Fullereenid on väga stabiilsed molekulid. Mõned teadlased oletavad, et nende sisemuses võiksid mööda maailmaruumi levida mõned orgaanilise aine molekulid. Võib-olla sai elu Maal alguse just mõnede niisuguste keerukate molekulide kaasabil, mis olid tekkinud kusagil kaugel maailmaruumis ja pisikeste süsinikukerade sisemuses ohutult hiigelsuuri kosmilisi vahemaid läbinult noorele Maakerale kandunud.
Astronoomid on fullereene avastanud ka väljaspoolt meie oma galaktikat, Linnuteed. Molekulid avastati kahest tolmu ja gaasi pilvest. Üks pilv paikneb Suure Magalhaesi pilve nimelises galaktikas ühe tähe ümber, teine aga tähtedevahelises ruumis. Nende avastuste põhjal võib üsna kindlalt eeldada, et fullereene leidubki maailmaruumis rohkesti. Varem on neid leitud ka meteoriitidest.
14 kõige kahjulikumat
Teadlased on välja selgitanud neliteist kõige kahjulikuma toimega nanomaterjali, mille teadusliku uurimisega tuleks ohutuse aspektist esmajärjekorras alustada. Nimekirja kuulub kaheksa anorgaanilist nanomaterjali: nanohõbe, nanoraud, nano-TiO2, -Al2O3, -CeO, -ZnO ja -SiO2, nanosavid ja kuus orgaanilist nanomaterjali: trükimust, C60-fullereenid, ühekihilised ja mitmekihilised nanotorud, polüstüreen ning dendrimeerid.
Ohtlikud titaandioksiidi nanoosakesed
Titaan ise on keemiliselt inertne, kuid mida väiksemad on osakesed, seda suuremaks saab nende summaarne pindala ja seda ulatuslikumalt mõjustab nende pind keskkonda. Mitmed teadusuuringud on leidnud, et titaandioksiidi nanoosakesed, mida leidub paljudes tarbekeemiatoodetes, kosmeetikast päikesekreemini ja seinavärvist vitamiinideni, tekitavad geneetilisi kahjustusi. Looma kehasse sattunud TiO2 osakesed kogunevad paljudesse elunditesse, sest organismil ei ole mehhanismi neist vabanemiseks. Väiksuse tõttu pääsevad nano-osakesed igale poole, ka rakkude sisse, kus võivad häirida rakuorganellide talitlust ja suurendada organismi vähiriski.
„Päikesekreemis nano titaandioksiidi kasutatakse tänu tema paremale katmisomadusele, see tähendab, et ta püüab kinni rohkem ultravioletkiiri, mida me tegelikult ju tahamegi nano niiöelda päikesekreemilt,“ kirjeldab Angela Ivask nanoosakestega päikesekreemi.
Titaandioksiidi nanoosakesed, mida leidub paljudes tarbekeemiatoodetes, kosmeetikast päikesekreemini ja seinavärvist vitamiinideni, tekitavad geneetilisi kahjustusi, ilmnes Los Angelese California Ülikooli vähiuuringukeskuses hiirtega tehtud katsetest. Selgus, et TiO2 nano-osakeste toimel katkes hiirtel DNA-ahelaid, kahjustus kromosoome ja tekkis põletikke. Kõik need asjaolud tõstavad ka vähiriski.
Kasutatud/viidatud meedia (videod/esitlused/fotod/artiklid) õigused võivad erineda, palun kontrolli!
Nanotehnoloogiaga kaasnevad ohud
Nanoosakeste võimalikke kahjulikke mõjusid on uuritud veel väga üürikest aega, mistõttu tööpõld selles valdkonnas on lai ning iga kahjuliku toime avastamine eluliselt oluline. Teadusartiklid nanoosakeste kohta hakkasid ilmuma alates 1998. aastast ning esimesed teadusartiklid nanoosakeste ohutuse kohta ilmusid alles aastal 2001.
Kaasaegne toksikoloogia tegeleb nii meditsiinis (sh. diagnostikas, ennetuseks, raviks), toiduainetetööstuses (nt. lisaained), põllumajanduses (nt. taimekaitsevahendid, väetised) kui keemiatööstuses kasutatavate kemikaalide ohtlikkuse, mürgisuse ning mürgisuse mehhanismide uurimisega.
Kemikaalidest põhjustatud tervise-ja keskkonnariskide hindamine ongi kaasaegse toksikoloogia üks peamisi eesmärke. Ainete toksilisuse hindamine nõuab väga mitmekülgset lähenemist: on tarvis teada, kuidas kemikaal võiks elusorganismile mõjuda nii oma keemiliste omaduste kui organismi eripärade tõttu ning kuidas elusorganism selle ainega toime tuleb ning sellest vabaneb.
Toksilisust ehk kemikaali kahjustavat mõju elusorganismile uuritakse kõigepealt laboratoorsetes tingimustes, kasutades selleks baktereid, algloomi, vesikirpe, hiiri ja teisi organisme.
Nanotehnoloogia puhul on tegu uudse toksilisusmehhanismiga, füsikokeemiliste reaktsioonidega. Tavaliselt uuritakse ainete toksilisust hinnates ainult nende keemilist toimet, kuid nüüd tuleb hinnata ka osakeste füüsikalist mõju.
Nanoosakestest tulenevaid terviseriske loomadele, sealhulgas inimesele, põhjustab eelkõige nende sissehingamine. Suure eripinna tõttu võivad nanoosakesed siduda ka näiteks toksilisi raskmetalle ja käituda nende kandjatena, hõlbustades seondunud saasteainete sisenemist rakkudesse.
Nanotehnoloogia abil on võimalik parandada toiduainete maitset ja kosmeetika väljanägemist, mistõttu on turule tekkinud tuhandeid nanotehnoloogiliselt töödeldud tooteid, millest küll enamus on kosmeetilised tooted. Ometi on nanotöötluse võimalikud riskid ja kasutegurid toiduainetele suuremas osas veel teadmata.
Fullereenid
Kõige enam kasutatakse tarbekaupades nanoosakestest fullereene ning lisaks toodetele paiskavad inimestele kahjulikke fullereene igapäevaselt linnakeskkonda ka diiselmootorid. Fullereenidest saastunud õhu hingamine kahjustab inimese tervist.
C-60 fullereenid olid esimesed laboris sünteesitud nanoosakesed. Need kuuekümnest süsinikuaatomist koosnevad “pallikesed”, inglise keeles ka buckyballs või Buckminster fullerenes , said nime arhitekt Richard Buckminster Fulleri järgi, kelle kavandatud Ameerika paviljoni kuppelkatust Montreali maailmanäitusel Expo’67 C60-molekuli struktuur meenutas.
Sünteetiliste nanoosakeste ohtlikkusele viitavad esimesed teadusuuringud publitseeris 2004. aastal USA teadlane Eva Oberdörster. Tema uuringutest selgus, et juba 0,5 mg/l C60-fullereene kalade akvaariumivees tekitas kalade ajukoes oksüdatiivseid kahjustusi. Autor täheldas ka akvaariumivee mikrobioloogilise kvaliteedi paranemist ning oletas, et fullereenid on kontsentratsioonis 0,5−1 mg/l bakteritsiidsed.
Fullereenid on väga stabiilsed molekulid. Mõned teadlased oletavad, et nende sisemuses võiksid mööda maailmaruumi levida mõned orgaanilise aine molekulid. Võib-olla sai elu Maal alguse just mõnede niisuguste keerukate molekulide kaasabil, mis olid tekkinud kusagil kaugel maailmaruumis ja pisikeste süsinikukerade sisemuses ohutult hiigelsuuri kosmilisi vahemaid läbinult noorele Maakerale kandunud.
Astronoomid on fullereene avastanud ka väljaspoolt meie oma galaktikat, Linnuteed. Molekulid avastati kahest tolmu ja gaasi pilvest. Üks pilv paikneb Suure Magalhaesi pilve nimelises galaktikas ühe tähe ümber, teine aga tähtedevahelises ruumis. Nende avastuste põhjal võib üsna kindlalt eeldada, et fullereene leidubki maailmaruumis rohkesti. Varem on neid leitud ka meteoriitidest.
14 kõige kahjulikumat
Teadlased on välja selgitanud neliteist kõige kahjulikuma toimega nanomaterjali, mille teadusliku uurimisega tuleks ohutuse aspektist esmajärjekorras alustada. Nimekirja kuulub kaheksa anorgaanilist nanomaterjali: nanohõbe, nanoraud, nano-TiO2, -Al2O3, -CeO, -ZnO ja -SiO2, nanosavid ja kuus orgaanilist nanomaterjali: trükimust, C60-fullereenid, ühekihilised ja mitmekihilised nanotorud, polüstüreen ning dendrimeerid.
Ohtlikud titaandioksiidi nanoosakesed
Titaan ise on keemiliselt inertne, kuid mida väiksemad on osakesed, seda suuremaks saab nende summaarne pindala ja seda ulatuslikumalt mõjustab nende pind keskkonda. Mitmed teadusuuringud on leidnud, et titaandioksiidi nanoosakesed, mida leidub paljudes tarbekeemiatoodetes, kosmeetikast päikesekreemini ja seinavärvist vitamiinideni, tekitavad geneetilisi kahjustusi. Looma kehasse sattunud TiO2 osakesed kogunevad paljudesse elunditesse, sest organismil ei ole mehhanismi neist vabanemiseks. Väiksuse tõttu pääsevad nano-osakesed igale poole, ka rakkude sisse, kus võivad häirida rakuorganellide talitlust ja suurendada organismi vähiriski.
„Päikesekreemis nano titaandioksiidi kasutatakse tänu tema paremale katmisomadusele, see tähendab, et ta püüab kinni rohkem ultravioletkiiri, mida me tegelikult ju tahamegi nano niiöelda päikesekreemilt,“ kirjeldab Angela Ivask nanoosakestega päikesekreemi.
Titaandioksiidi nanoosakesed, mida leidub paljudes tarbekeemiatoodetes, kosmeetikast päikesekreemini ja seinavärvist vitamiinideni, tekitavad geneetilisi kahjustusi, ilmnes Los Angelese California Ülikooli vähiuuringukeskuses hiirtega tehtud katsetest. Selgus, et TiO2 nano-osakeste toimel katkes hiirtel DNA-ahelaid, kahjustus kromosoome ja tekkis põletikke. Kõik need asjaolud tõstavad ka vähiriski.