کاربردهای نوآورانه و تجاری روزافزون نانومواد، نگرانیها را درمورد اثرات سمی این مواد بر روی سلامتی انسان برانگیخته است. نانومواد را می­توان به نانوذرات اکسیدی و فلزی، نانولوله های کربنی و نقاط کوانتومی تقسیم بندی کرد که در صنایع مختلف از قبیل انرژی، مواد غذایی، پوشاک، آرایشی و پزشکی کاربرد دارند.

ورود نانوذرات به بدن

از روشهای ورود نانوذرات به بدن می­توان به استنشاق نانوذرات، تماس با پوست، خوراکی و تزریق نانوذرات اشاره کرد که در میان این روش ها، استنشاق یکی از اصلی ترین طرق ورود نانوذرات به بدن می باشد. البته دستگاه تنفسی خود به عنوان اولین فیلتر کننده نانوذرات عمل میکند اما با توجه به اندازه نانوذرات احتمال عبور برخی ازنانوذرات از ششها زیاد است و نفوذ نانوذرات در ریه انسان سبب ایجاد آسیبهای جدی در ر یه ها میشود.

محققین در آزمایشگاهها و کارگران شرکتهای تولیدی نانوذرات در معرض بیش ترین خطرات ناشی از مسمومیت نانومواد قرار دارند. بنابراین لازم است که این گروهها بیش ترین احتیاط و پیشگیری را به عمل آورند. در تماس های پوستی، هر چند گزارش شده است که ذرات با ابعاد بزرگ تر از 20نانومتر نمی¬توانند از لایه اپیدرم زنده عبور کنند اما ممکن است که مقداری از نانوذرات بتواننۀد از ضمائم پوستی نظیر مسیرهای کنار مو نفوذ کنند و خود را به رگهای خونی درلایه درم برسانند و سبب آسیب شوند. علاوه بر این ممکن است که خود پوست شامل خراشیدگی یا بریدگی باشد که سبب تسریع ورود نانوذرات به بدن می-شود. ذرات نانومتری در سیستم گوارشی در مقایسه با سیستم تنفسی و پوستی بسادگی جذب خون می¬شوند که این امر ناشی از جذب مواد غذایی در سلولهای پوششی سیستم گوارشی است. به هر حال گزارش شده است که پس از ورود نانوذرات به خون، نانوذرات در قلب، مغز و کبد رسوب کرده اند.

مکانیزم ایجاد سمیت نانو مواد

مکانیزم ایجاد سمیت نانو مواد را میتوان به دو دسته مکانیزم گونه¬های فعال اکسیژن یا به صورت مخفف ROSو مکانیزمهای غیر از گونه¬های فعال اکسیژن Non-ROSتقسیمبندی کرد که نوع و شدت مکانیزم به نوع نانوماده، اندازه ذرات، شکل و پایداری آن وابسته است به طوری که با کاهش اندازه ذرات سمیت نانومواد به طور چشمگیری افزایش می¬یابد. در نانوذرات فلزی و اکسید فلزی، عموما هر دو مکانیزم فعال است در حالی که در نانولوله¬های کربنی علاوه بر این مکانیزمها، ناخالصی در نانولوله ّ ها سبب سمیت خواهد شد. در نقاط کوانتومی، کادمیوم به عنوان عامل سم ّیت میتواند اثرات سمی را تشدید کند در ساز و کار گونه های فعال اکسیژن رادیکالهای آزاد به دلیل داشتن الکترون آزاد، تمایل شدید به واکنش با دیگر ترکیبات داشته و به عنوان عامل اکسیدان عمل میکنند.

نمونه هایی از اثرات نانوذرات

بررسی سمیت نانوذرات اکسید فلزی یکی از حوزههای تحقیقاتی است که از سریع ترین رشد مطالعاتی و تحقیقاتی برخوردار است که این امر ناشی از کاربرد متنوع نانوذرات میباشد. درادامه به بررسی سمیت برخی از نانو مواد پر کاربرد میپردازیم.

در مطالعه ای تأثیر نانوذرات اکسید تیتانیوم با اندازه 5و32نانومتررابررسی کردند ومشاهده کردند که دراندازه5 نانومتری ذرات اکسید تیتانیوم از خود رفتار سمی نشان دادند که سبب آسیب به میتوکندری شده است . به هر حال می توان این گونه جمع بندی کرد که اثر سمیت نانو ذرات اکسید تیتانیوم کم می باشد اما مقادیر بالای آن سبب آسیب به بافت ها و سلول ها می شود. اکسید روی یکی از پرمصرف ترین مواد اکسیدی در صنایع موادآرایشی، غذایی، الکترونیک و انرژی است. تحقیقات درون تنی در ارتباط با تأثیر نانوذرات اکسید روی نشان داده است که خوشبختانه نانوذرات اکسید روی قابلیت عبور از لایه های مختلف پوست را ندارند و در همان لایه های اولیه پوستی باقی می مانند و نمی توانند وارد جریان خون و سایر اندام ها شوند. اما نکته ای که باید به آن توجه نمود این است که باقی ماندن این نانو ذرات در پوست سبب ایجاد نوع جدیدی از سمیت در پوست خواهد شد که ناشی از خاصیت سمیت نوری photo toxicityاست.

سمیت نوری شامل جذبب فوتون ها از نور خورشید که دارای انرژی معادل باند انرژی نانوذرات اکسید روی است میباشد که در طی آن زوج الکترون –حفره ایجاد می­شود که متعاقبا واکنش های ROSاتفاق میافتد و سبب تاثیرات مخرب بر سلول های پوستی می شود.اکسید روی در صنایع غذایی به صورت گسترده ای استفاده می شود. مشاهده شده است که نانوذراتی که از طریق بلع وارد بدن شده اند اثرات مخربی برسلول ها وبافت ها داشته اند بنابراین دراستفاده از نانوذرات اکسید روی در صنایع غذایی باید به خطرات جدی آن توجه نمود. تحقیقات زیادی در مورد اثر برون تنی نانوذرات اکسید آهن انجام شده و دیده شده که واکنش­ها

ی ROSو آزاد شدن یون از ساز و کارهای غالب سمیت این نانوذرات است اما تحقیقات درون تنی به ندرت انجام شده و اثرات سمی متناقضی را نشان داده است. با مروری بر مطالعات انجام شده بر سمیت این نانوذرات درتحقیقات مختلف دیده میشود که نمیتوان به یک جمع بندی کلی رسید اما آنچه واضح است سمیت نانوذرات اکسید آهن پوشش داده نشده از نانوذرات پوشش داده شده بیش تر است. در نهایت در مورد نانوذرات اکسید آهن میتوان گفت که اثر سمیت آنها پایین است اما در کاربردهای دارویی به دلیل تزریق مستقیم باید احتیاط لازم صورت گیرد.

نانوذرات طلا از پایدارترین نانوذرات هستند که با ویژگیهایی از جمله اثر اندازه کوانتومی، خواص الکتریکی وابسته به اندازه وخواص مغناطیسی درکاربردهای کاتالیزور واکنشهای شیمیایی وعلوم زیست پزشکی استفاده می­شود. با توجه به اهمیت نانوذرات طلا درسیستمهای زیستی، تحقیقات بسیاری در مورد سمیت این نانوذرات انجام شده که می­توان گفت ساز و کار اساسی سمیت نانوذرات طلا در سیستمهای درون تنی واکنش های ROSاست در حالی که دربررسی های درون تنی دیده شده است که نانوذرات به تمامی اندام های بدن نظیر قلب، کبد، کلیه نفوذ کرده و سبب آسیب به سیستم ایمنی بدن می­شوند. اما نکته­­ای که باید توجه داشت که سمیت این نانوذرات وابسته به اندازه نانوذرات، شکل ظاهری و بار سطحی این نانوذرات می باشد.

علیرضا عباسی/ کارشناس ارشد مهندسی بهداشت محیط