نانو ذرات, به سلامتی انسان آسیب می رساند

همزمان با توسعه دانش بشر در مورد مواد در مقیاس نانو, و افزایش توانایی كاركردن با ساختارها دراین مقیاس, فناوری نانو به تدریج گسترش یافته و سرمایه گذاری جهانی دراین زمینه نیز, افزایش می یابد

یكی از بخش‌های توسعه یافته، نانو ذرات، است.خبرنامه فناوری نانو، درتازه‌ترین شماره خود به بررسی موارد آسیب رسانی نانو ذرات به سلامتی انسان پرداخته است.فناوری نانو در زمینه‌های توسعه‌داروها، آلودگی زدایی آب ها، فناوری‌های ارتباطی و اطلاعاتی تولید مواد مستحكم‌تر و سبك تر، دارای مزایای بالقوه می باشد.در حال حاضر شركت‌های زیادی (كه تعدادشان در حال افزایش است) نانو ذرات را به شكل پودر، اسپری و پوشش تولید می‌كنند كه كاربردهای زیادی در قسمت های مختلف اتومبیل، راكت‌های تنیس، عینك‌های آفتابی ضد خراش، پارچه‌های ضد لك، پنجره‌های خود تمیز كن و صفحات خورشیدی دارند.محدوده اندازه ذراتی كه چنین علاقه‌مندی را به خود جلب كرده است، عموما كمتر از ‪ ۱۰۰‬نانومتر است.برای تصور این مقیاس، لازم است كه موی انسان دارای قطر ‪ ۱۰‬هزار تا ‪۵۰‬ هزار نانومتر، یك سلول قرمز خونی دارای قطر حدود ‪ ۵‬هزار نانومتر و ابعاد یك ویروس بین ‪ ۱۰‬تا ‪ ۱۰۰‬نانو متر را تصور كنید.با كاهش اندازه ذرات، نسبت تعداد اتم‌های سطحی به اتم‌های داخلی افزایش می یابد.برای نمونه درصد اتم‌های سطحی یك ذره بااندازه ‪ ۳۰‬نانومتر، ‪ ۵‬درصد است در حالی كه این نسبت برای یك ذره بااندازه ‪ ۳‬نانومتر، ‪ ۵۰‬درصد است.

بنابراین نانوذرات در مقایسه با ذرات بزرگ تر نسبت سطح به وزن بسیار بزرگ تری دارند.با كاهش اندازه ذرات به یك دهم نانومتر یا كمتر،اثرات كوانتمی پدیدار می شوند و این اثرات، می‌توانند به مقدار زیادی ویژگی‌های نوری، مغناطیسی و الكتریكی مواد را تغییر دهند.از طریق پیگیری ساختار مواد در مقیاس نانو، امكان طراحی و ساخت مواد جدید با ویژگی‌های كاملا نو به وجود می‌آید كه تنها با كاهش اندازه و ثابت نگهداشتن نوع ماده، ویژگی‌های اساسی از قبیل هدایت الكتریكی، رنگ، استحكام و نقطه ذوب ماده می‌تواند تغییر كند.در حال حاضر نانوذراتی كه به طور ناخواسته، از طریق فرآیندهای احتراق انجام شده جهت تولید انرژی یا در اتومبیل ها، فرآیندهای خوردگی مكانیكی و یا فرآیندهای صنعتی معمول به وجود می‌آیند، بیش از تولید صنعتی نانوذرات بر محیط زیست و زندگی انسان تاثیر دارد.اثرات افزایش بیش از حد تولید و استفاده از نانو مواد در سلامت كاركنان و مصرف‌كننده ها، سلامت عمومی و محیط زیست،باید به‌دقت مورد توجه قرار گیرد.از آنجایی كه فرآیند رشد و واكنش‌های شیمیایی كاتالیستی در سطح، اتفاق می‌افتند، مقدار مشخصی ازماده با ابعاد بزرگ تر می‌باشد.این ویژگی‌ها ممكن است بر روی سلامتی و محیط زیست اثرات منفی داشته و منجر به سمیت زیاد نانو ذرات شوند.خطرات احتمالی نانو ذراتی كه در هوا پخش شده است، یعنی "آئروسل ها"، ازاهمیت بیشتری برخورداراست كه به دلیل تحرك بالای آنها و امكان جذب آنها از طریق ریه، كه راحت‌ترین مسیر ورود به بدن می‌باشد، اهمیت پیدا می‌كند.اندازه ذرات تا حد زیادی تعیین‌كننده محل نشست این ذرات دردستگاه تنفسی است.برای راحت تر شدن كار، دستگاه تنفسی را به سه قسمت ناحیه‌ای و كاركردی تقسیم می‌شود.مسیرهای هوایی بالایی، ناحیه نایژه‌ها، كه هر دوی آنها به وسیله لایه موكوس حفاظت می‌شوند.دراینجا ذرات بزرگ تراز طریق نشستن بر روی دیواره مسیر هوایی، از هوای ورودی به ریه جدا می‌شوند.حركات مژه‌های این قسمت، خلط را به سوی گلو بالا برده و از آنجا یا دراثر سرفه خارج و یا بلعیده می‌شوند.ذرات كوچكتر (كوچكتراز ‪ ۲,۵‬میكرومتر) و نانو ذرات ممكن است وارد كیسه های هوایی شوند كه ناحیه مبادله گاز در ریه می‌باشند.جهت تسهیل جذب اكسیژن و دفع دی اكسید كربن، تمام غشاها و سلول‌ها در این قسمت از ریه، نازك و آسیب پذیر بوده و هیچ گونه لایه حفاظتی ندارند، تنهامكانیسم حفاظتی دراین قسمت از طریق ماكروفاژها می‌باشد.ماكروفاژها سلول‌های بزرگی هستند كه اشیای خارجی را بلعیده و از طریق جابه‌جا كردن آنها، آنها را از كیسه‌های هوایی خارج می‌كنند.نانو ذرات تا حد زیادی از این سیستم حفاظتی رها شده و می‌توانند وارد بافت‌های تنفسی شوند.ذرات و الیاف باقی مانده می‌توانند با بافت‌های مخاطی ریوی برهم كنش داده و منجر به ایجاد التهاب شدید، زخم و از بین رفتن بافت‌های روی شوند.این وضعیت ریه‌ها شبیه حالت به وجود آمده در بیماری‌های ریوی صنعتی مهلك مانند سیلیكوس یا آزبستوسیس است.با وجودی كه بیماری‌های سیلیكوس و آزبستوسیس، از طریق نانو موادی كه به روش تكنیكی تولید شده به وجود نمی‌آید، اما منشا ایجاد این بیماری‌ها تنفس موادی شبیه نانوذرات است كه‌اثرات زیان باری بر سلامتی‌انسان و سایرجانداران می گذارد.سیلیكوس زمانی ایجاد می‌شود كه گرد و غبار حاوی سیلیس به مدت طولانی به درون ریه تنفس شود و نوع بلوری آن، برای سطح بیرونی ریه سمی است.زمانی كه سیلیس بلوری در تماس با ریه قرار می‌گیرد اثرات التهابی شدیدی به وجود می‌آید.در مدت زمان طولانی این التهاب موجب می‌شود تا بافت ریه به طور برگشت ناپذیری آسیب دیده و ضخیم شود كه‌این پدیده به نام فیبرسیس نامیده می‌شود.سیلیس بلوری عموما درماسه سنگ،گرانیت، سنگ لوح، زغال سنگ و ماسه سیلیسی خاص وجود دارد بنابراین، كارگران كارخانه‌های ذوب فلزات، سفال گران و كارگرانی كه با ماسه كار م یكنند، در معرض خطر قرار دارند.سیلیس بلوری‌از سوی سازمان بهداشت جهانی به عنوان یك ماده سرطانزا معرفی شده است.الیاف پنبه نسوز دارای طول چند میكرومتر است و در نتیجه جزو نانو مواد قرار نگرفته، با این حال، جزو ذرات و الیاف مجموعه امراض شغلی است. پنبه نسوز یك فیبر معدنی طبیعی است كه در بیش از ‪ ۳‬هزار ماده ساختمانی و محصول تولید شده به كار گرفته شده است و تمام انواع پنبه نسوز تمایل به خردشدن به الیاف بسیار ریز را دارند.آلودگی هوا مخلوط كمپلكسی از تركیبات مختلف در فاز گاز، مایع و جامد است.

خود مواد ذره‌ای مخلوطی ناهمگن از ذرات معلق است كه تركیب شیمیایی و اندازه آنها متفاوت است.در مطالعات اپیدمی شناسی، انواع مختلفی از آلودگی‌های ذره‌ای هوا معرفی شدند كه ‪ TPS(‬مجموع مواد معلق)و ‪ PM۱۰(‬مواد ذره‌ای با قطر موثرآئرودینامیك كمتراز ‪ ۱۰‬میكرومتر) اشاره كرد.با وجودی كه میزان ناخالص آلودگی ذره‌ای هوای شهری(یعنی مقدار ‪ (PM۲.۵‬با كم شدن نشر ذرات از صنایع و مراكز تولید انرژی كاهش یافته‌است، غلظت ذرات فوق ریز ناشی از ترافیك افزایش یافته است.هر چند غلظت این ذرات كوچك معمولا مهمتر است اما سهم آنها معمولا پایین تر از غلظت كل است.بنابراین اندازه‌گیری توزیع اندازه ذرات تا چند نانومتر، برای توصیف ذرات پخش شده از ترافیك ضروری است.مطالعات اپیدمی شناسی ثابت كردند كه اتباط مستقیمی بین افزایش مقطعی مواد ذره‌ای و افزایش بیماری، مرگ و میر ناشی از نارسایی‌های قلبی و عروقی وجود دارد.بیماران مسن تری كه سابقه بیماری‌های قلبی یا تنفسی دارند و بیماران دیابتی، در معرض خطر بیشتری قرار دارند.در مجموع مدارك بسیاری حاصل از مطالعات اپیدمی‌شناسی وجود دارد كه اثرات زیان آور نانو ذرات را بر روی سلامتی نشان می‌دهند.همچنین از مدت‌ها پیش مدارك زیادی مبنی بر زیان‌آور بودن تنفس ذرات قابل تنفس در محیطهای كاری وجود دارد.در حال حاضر هیچ قانونی در مورد تولید و كاربرد نانو مواد برای سلامتی كاركنان و مصرف‌كنندگان و برای مسائل زیست محیطی وجود ندارد.پیش از قانون‌گذاری درزمینه نانو مواد، باید اطلاعات بسیار زیادی درباره اثرات فرآیندها و محصولات نانو، بر سلامتی انسان و محیط زیست به دست آورد.این در حالی است كه با درنظر گرفتن عدم قطعیت علمی موجود، شواهد كافی برای انجام اقدامات پیشگیرانه در محیطهای كاری و بسته، وجود دارد.