Безопасность современных наноматериалов под большим вопросом: кратко о главном

Индустрия нанотехнологий в последние годы, возможно, обсуждается чаще других. Есть прогнозы, что глобально этот сектор к 2025 году будет иметь объём в $173,95 млрд, и он уже приносит некоторые преимущества для устойчивого развития, здоровья и благосостояния общества. Наноматериалы, как следует из названия, крайне малы – меньше миллионной доли метра. Они обладают уникальными физическими и химическими свойствами, улучшающими такие их возможности, как способность реагировать, прочность, электрические характеристики и функциональность. Благодаря этим преимуществам наноматериалы встраивают в различные потребительские продукты. Такие индустрии, как автомобильная, компьютерная, электронная, косметическая, спортивная и индустрия здравоохранения выигрывают благодаря нанотехнологическим инновациям.

Также появились новые области знания, например, наномедицина, стремящаяся кардинально улучшить наши возможности по лечению заболеваний. Но, как ни здорово это звучит, с каждой инновацией мы должны заботиться о том, чтобы продумать её влияние на окружающую среду и здоровье человека. А сделать это непросто. Хотя стандартные методы оценки опасности существуют для широкого спектра вещей – к примеру, химических соединений – уникальные свойства наноматериалов не позволяют оценивать их точно тем же способом.

Здоровье окружающей среды и людей

Наноматериалы уже проникают в нашу окружающую среду, хотя и в малых количествах. Их находят в сточных водах из-за таких продуктов, как зубная пастакрем от солнца, или носки с наносеребром (предотвращающим неприятный запах), которые стирают в машинках. Некоторые исследования безопасности окружающей среды, проводившиеся на кратких промежутках времени, показывают, что многие наноматериалы адсорбируются (формируют тонкую плёнку) на поверхностях эпидермиса таких организмов, как водоросли и кладоцеры. Также эти материалы распределяются по пищеварительным системам и другим органам мелких существ.

Жизненно важно правильно понять потенциальные неблагоприятные последствия наноматериалов до тех пор, пока не произойдёт их широкомасштабное распространение. В настоящий момент долговременные эффекты попадания наноматериалов в окружающую среду не изучены. Мы не знаем, как повлияет попадание в среду наноматериалов на пищевую цепочку. К примеру, они могут влиять на объёмы питания, на поведение и выживание различных видов.

Нам также мало что известно по поводу того, как наноматериалы могут влиять на людей в малых дозах на длительных промежутках времени. Самые важные пути соприкосновения — это лёгкие, пищеварительная система и кожа. Наноматериалы встраиваются в пищевые продукты и в упаковку, их могут вдохнуть или проглотить рабочие на производстве. Тесты показали, что, попав в тело, наноматериалы остаются в печени, но мы не знаем, какие риски они могут представлять на долгосрочном периоде.

Существующие сегодня процедуры проверки безопасности веществ для человеческих лёгких, пищеварения и кожи, не использующие животных, чрезмерно упрощены. К примеру, чтобы определить биологическое влияние вдыхания наноматериалов, учёные выращивают клеточную систему одного лёгкого в лаборатории и подвергают его воздействию наноматериалов, взвешенных в жидкости. Однако в человеческом лёгком встречается более 40 различных типов клеток. Подобные испытания не способны точно предсказать потенциальный вред, связанный с воздействием наноматериалов, и не моделируют в точности всю сложность человеческого тела или то, каким образом мы сталкиваемся с наноматериалами.

Следующее поколение

Мир уже сталкивался с проблемами, приносимыми инновациями. Учитывая опыт работы мира с асбестом (хотя он и использовался тысячи лет, то, что он является источником болезней, стало известно только в XX веке), со спорной разработкой генно-модифицированной еды, нашумевший кризис с микропластиком, крайне важно, чтобы разработки в нанотехнологиях не приводили к схожим кризисам со здоровьем.

Наша команда исследователей работает над улучшением испытаний нанотехнологий в рамках проекта PATROLS, финансируемого программой “Горизонт 2020“. Мы собираем ведущих экспертов по нанобезопасности, экотоксикологии, созданию тканей и вычислительному моделированию со всего мира, чтобы воспользоваться лучшими мировыми практиками и принять меры по поводу существующих сегодня ограничений в испытаниях.

Мы уже используем передовую науку для разработки новых моделей тканей лёгких, кишечника и печени для оценки безопасности наноматериалов. Мы работаем над новыми методами оценки безопасности для относящихся к окружающей среде испытательных систем и организмов (включая водоросли, кладоцер и данио-рерио), выбранных согласно их расположению в пищевой цепочке. Новое поколение тестов предназначено для уменьшения зависимости от испытаний на животных, и продвигает ответственное развитие индустрии нанотехнологий.

Кроме того, мы работаем над способом предсказывать безопасность наноматериалов для людей и окружающей среды на основе вычислительных моделей. Это позволит оценивать новые наноматериалы с использованием компьютерной базы данных в качестве первичной проверки безопасности, до того, как будут выполняться последующие тесты.

Улучшая качество испытаний нанотехнологий без использования животных, мы можем помочь защитить потребителей, работников и окружающую среду от любых рисков для здоровья и безопасности, которые они потенциально могут представлять. Нанотехнология уже демонстрирует возможности по улучшению наших жизней, и, улучшая понимание её безопасности, мы можем более уверенно наслаждаться преимуществами, предлагаемыми этой новой технологией.

Автор: Вячеслав Голованов
Источник: https://habr.com/

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!