نانوذرات – چشم اندازها و نگرانی ها

نانوذرات – چشم اندازها و نگرانی ها

نانوذرات – چشم اندازها و نگرانی ها

چکیده

با استفاده از نانوتکنولوژی، امیدهایی برای استفاده از مهندسی نانوموادی با شعاع کمتر از 100nm برای استفاده در کاربردهای صنعتی، عکسبرداری پزشکی، تشخیص بیماری ها، انتقال دارو، درمان سرطان، ژن تراپی،و موارد دیگر، به سرعت در حال گسترش و پیشرفت است.پتانسیل برای نانوذرات(NP) در این سطوح نامحدود بوده و همراه با کاربردهای جدید ی است که درحال کشف شدن هستند. اثرات سمی این NPها بر سلامتی که همراه با پدیدار شدن در انسان ها است، هنوز هم ناشناخته باقی مانده است. بسیاری از ذرات ریز که عمومأ با نام " گردهای آزار دهنده " مورد توجه قرار گرفته اند، زمانی که تبدیل به ذرات نانو سایز می شوند، ویژگی های سطحی خاصی را پیدا کرده وممکن است اثرات بیولوژیکی سمی را از خود نشان دهند. نتیجتأ، ممکن است ذرات آزار دهنده به مناطق دور منتقل شده و اثرات مضری را پدید آورند. در عوض استفاده های مفید NPها در انتقال دارو، درمان سرطان، وژن تراپی ممکن است سبب بروز علائم ناخاسته در انسان ها شود. به دلیل کاهش دانش ما در مورد اثرات ناشی از بروز NPها بر سلامتی، ما وظیفه ی اخلاقی داریم که اندازه های پیشگیرانه در ارتباط با این استفاده ها رادر نظر بگیریم.در این بررسی، ما اثرات سمی احتمالی بر سلامت انسانی را مشخص می کنیم که می تواند ناشی از ظهور ذرات الترافاین(UFP) باشد که به وسیله ی فعالیت های آنتروپوژنیک و نتایج کاردیو پولموناری شان ایجاد شده اند. مقایسه ی NPهای طراحی شده با UFP ها نشان می دهد که اثرات آنها بر سلامتی انسان ، مشابه است. بنابراین، عاقلانه است که اثرات سمی آنها را روشن کنیم تا بروز آنها را در محیط زیست و محیط کار ، به حداقل برسانیم.مشخص کردن نتایج سلامت انسانی ، که به وسیله ی UFPها ایجاد می شود، به معنای کم اهمیت جلوه دادن پاداش بی نظیر تکنولوژیکی و صنعتی نانوتکنولوژی برای مصارف سودمند انسانی نمی باشد.لغات کلیدی: نتایج، سمیت نانوذرات، نانوتکنولوژی، امیدها

به نظر می رسد که ظهور نانو تکنولوژی ، بزرگترین اختراع مهندسی از زمان انقلاب صنعتی باشد.طرفداران این تکنولوژی قول داده اند که جهان ساخته ی دست بشر را، مولکول به مولکول، مجددأ بازسازی کنند و موجی از انقلاب محصولات تجاری ازطرف ماشینها برای پزشکی به راه اندازند.(استون 2005). این" انقلاب صنعتی" آنقدر ارتباط مواد را تغییر خواهد داد که این تغییر ممکن است اثرات منفی و مثبت بر سلامتی و محیط زیست داشته باشد. تخمین زده می شود که بازار جهانی برای محصولاتی که با استفاده از نانوتکنولوژی تولید شده اند، تا سال 2015 بالغ بر یک تریلیون دلار آمریکا

شود. (روکو 2005) پیشرفت تکنولوژیک در طول انقلاب صنعتی کیفیت زندگی زا افزایش داد اما در همین حال منجر به صرف هزینه ی گزاف برای سلامت انسانی می شود. مثل مورد ازبست یا پنبه نسوز با دهه های نهفتگی طولانی اش که هنوز هم باقی است، نگرانی های قانونی زیادی درمورد نتایج ناشناخته ی نانومواد بر سلامت انسانی وجود دارد.در حال حاضر، به نظر می رسد که نانو تکنولوژی در رأس پیشرفت سریع با بسیاری از مزایای پتانسیلش در مورد سلامت انسانی، با تلاش برای شناخت خطرات پتانسیل بر روی سلامت انسانی همراه است. افزایش قدرت، مقاومت، انعطاف پذیری ، فعالیت، و و ویژگی های فیزیکی بی نظیر در این مواد ، در موارد فراوان صنعتی و درمانی مورد بهره برداری قرار گرفته است که شامل تشخیص تومور، انتقال دارو به بافت مورد نظر، و مشاهده ی روند درمان ، می باشد. با این عملکردها، مسیرهای بی نظیر برای پیداشدن نانو ذرات در انسان ها ، احتمالی هستند. بروز های محدود و موقعیتی در ترکیب با عوامل سمی دیگر ، ممکن است سبب اثرات مضر و غیر قابل پیش بینی برای سلامتی گردد.اشتباه در نشان دادن این بافت های در معرض خطربه صورت پیوسته و مداوم به وسیله ی صنعت، دانشگاه و دولت و محافظان محیط زیست و دانشمندان ، ممکن است منجر به اثرات مخرب سلامتی گردد که به وسیله ی NPها ایجاد می شود.

در مورد بروز شغلی، انتشارات مستقیم انسانی از طریق فعالیت های پزشکی و فراوانی آلودگی هوا، از نگرانی های عمده هستند. تنفس عمیق NPها ، ممکن است سبب فرار این ذرات ازدست فاگو سیت ها و غشاهای سلولی متقابل شده و به دیگر بخش های بدن انتشار پیدا کرده و سبب اثرات سیستماتیک سلامتی گردد. بنابراین رشد بی رویه و استفاده از نانوتکنولوژی در پزشکی و ارزیابی های سلامت انسانی ، درهای جامعه را به این امکان باز می کند که NPها می توانند آزبست قرن 21 باشد. در این بررسی، ما به صورت خلاصه در مورد برخی از مزایای آینده تکنولوژی برای انسان ( چشم اندازها) بحث خواهیم کرد و بر نگرانی های احتمالی در مورد سلامتی(نگرانی ها) که بر پایه ی اثرات شناخته شده ی کاردیوپولموناری ذرات الترافاین(UFPها) تأکید خواهیم کرد. ما همچنین با استفاده ازاثر NPها بر روی سمیت زایی ریوی حیوانی و سلولی و جایگیری دربخش های اکستراپولموناری (فوق ریوی) ، در مورد تعداد محدودی از تحقیقات، بحث می کنیم. ما عناوین چشم اندازها و نگرانی ها را را از بدنه ی وسیع نوشته ها بر اساس تعداد موضوعات درگیر در تحقیقات اپیدمیولوژی و ثبات تحقیقات گزارش شده، انتخاب کردیم.، تحقیقات در مورد چشم اندازها ، بر اساس اهمیت بالقوه در کاربردهای بیولوژیکی و پزشکی بودند.

UFPها در برابر NPها

UFPها و NPها ، خواه آنتروپوژنیک یا طراحی شده، از لحاظ اندازه ی کمتر از 100 nm مشابه بوده و بسیاری از ویژگی های همانند دارند. واژه ی UFPها ، به صورت سنتی برای توصیف ذرات هوابرد با شعاع کمتر از 100nm بکار می رفت. واژه ی الترافاین گاهگاه مورد استفاده قرار می گرفت تا ذراتی با اندازه ی نانو متر را که عمدأ تولید نشده بودند، اما محصولات تصادفی فرایندهای صنعتی ، احتراق، جوشکاری، اتومبیل، دیزل، خاک و فعالیت های آتشفشانی هستند را شرح دهد. فراوانی ذرات ریز (PM) تولید شده از این منابع ، دارای ذراتی در سه اندازه هستند: 1/0 ، 5/2-1/0 و

2/5µm< . بیشتر جرم ذرات در محدوده ی سایز الترافاین در حدود 2/5µm< است ( ) که همراه با بزرگترین تعداد ذرات می باشد.(هیندز 1999). هیندز(1999) دریافت که UFPها ، دوره ی زندگی طولانی تری در اتمسفر دارند و می توانند تا هزاران کیلومتر دورتر حرکت کنند و برای مدت چندین روز در هوا معلق باقی بمانند. علاوه بر این ، UFPها به خاطر سطح وسیعشان می توانند میزان بیشتری از آلاینده های هوا، گازهای اکسیدکننده، ترکیبات ارگانیک، و مواد انتقالی را حمل کنند.(اوبردورستر 2001). کارایی وسیع تر رسوب گذاری ریوی UFPها با مساحت سطح گسترده تر و انتقال فلزاتی که متصل به آنها است، در سمیت پولموناری دارای اهمیت می باشد.

در مناطق صنعتی شهری ، حداقل نیمی ازجرم (PM<10µM ) ، شامل با متوسط ارزش ( دومینیک 2006) میباشد. UFPها ، دامنه ی گسترده ای از ویژگی های مورفولوژیک، شیمیایی، فیزیکی، و ترمودینامیک را دارا هستند. UFPهای منتشرشده از منابع و مناطق جغرافیایی مختلف، از لحاظ نوع و غلظت آلاینده های فلزی و ترکیبات آروماتیک متصل به آنها ، متفاوت می باشد. ذراتی که در ابتدا از منبع ساتع می شوند، در اتمسفر، با اکسیژن، دی اکسید نیتروژن، ازن، دی اکسید گوگرد، و ارگانیک ها وارد واکنش می شوند و ذرات ثانویه را با ویژگی ها و واکنش پذیری مضر و خطرناک ، به وجود می آورند. از لحاظ دینامیکی، ویژگی های سطحی UFPهای تولید شده از منابع مختلف و در طی عمر ذرات، در سمیت زایی ، متفاوت می باشد. بنابراین، سمیت واثرات خطرناک برای سلامتی که توسط UFPها به وجود می آیند، هتروژنزیا ناهمگون می باشد.که بستگی به منبع و تظاهرات ترکیبی UFPهای اولیه و ثانویه دارد.

NP ها که از لحاظ معنایی به معنای ساختارهای طراحی شده با شعاع کمتر از 100nm هستند، برنامه ها وسیستم هایی هستند که که به وسیله ی فرایندهای شیمیایی و فیزیکی تولیدشده اند و ویژگی های خاصی را دارا هستند که در همتاهای بدون اندازه شان دیده نمی شود. تراشکاری یا جوشکاری هم ممکن است NPها یی را تولید کند که ویژگی هایی متمایزی از مواد توده ای را داشته باشند یا نداشته باشند. ( سازمان ملی نوآوری نانو تکنولوژی 2005، سازمان حفاظت از محیط زیست 2004) . واژه ی NP در این مقاله مورد استفاده قرار می گیرد تا ذرات طراحی شده با شعاع کمتر از 100nm را متمایز گرداندونشان دهد که با UFP های تصادفی، فرق دارد.

چشم اندازها: کاربردهایی در بیولوژی و پزشکی

مشاهده و تشخیص. مشاهده ی مولکولی ، یک قانون مهم در بیولوژی و پزشکی است که این امکان را فراهم می آورد که تا تغییرات سلولی و مولکولی راکه در درون و بیرون بدن موجود زنده روی می دهد، تشخیص داده شده ، کمیت شناسی شده و نشان داده شود. تحقیقات بیولوژیکی فلورسان به دلیل کیفیت سکون و توانایی واکنش پذیری شان بدون حساسیت به انواع مختلف واکنش های سلولی، به صورت قراردادی در بیولوژی مورد استفاده قرار می گیرد. به هر حال ، محدودیت های ذاتی برای چندین رنگ ارگانیک وجود دارد. دامنه ی حرکتی NP ها با شعاع کمتر از 100nm ، به خاطر کاوشگر های متصل به مولکول های پپتیدی، آنتی بادی ها، یا اسید های نوکلئیک برای شناسایی محصولات واکنش های سلولی ، آنها را ابزاری سودمند برای نشان دادن و کمیت شناسی واکنش های مولکولی در محیط بدن موجود زنده ساخته است. این کاوشگر های NP، دارای سطوح بالای شفافیت، پایداری نوری، وضرایب جذب در راستای دامنه ی طیفی گسترده هستند.( نامیر 2001) . توانایی هایشان برای نشان دادن واکنش های فوق ساختار(ultrastructure) به صورت پیوسته و مداوم، آنها را برای کاربرد های بیولوژیکی و بیماری، مطلوب ساخته است. علاوه بر این، پتانسیل مورد نیاز برای پوشش دادن NP ها با آنتی بادی ها، کلاژن، و دیگر مولکول ها ، آنها را همزیست بیولوژیکی برای کشف و تشخیص بیماری ساخته است.

تعداد زیادیاز تحقیقات در زمینه ی کشف و تشخیص ، منتشر شده است و ما مواردی چند از آنها را در اینجا شرح می دهیم. بروچز( 1998)در یک تحقیق با استفاده از فیبروبلاست های موش، نشان داد که برچسب های فلورسنتی NP دار، بهتر از فلوروفورهای( fluorophore) قراردادی می باشند. وو( 2003) مشاهده کرد که کوانتوم برچسب گذاری ایمینوفلورسانس دانه ای نشانگرسرطانی Her2 ، کاراتروبهتر از فلوروفورهای قراردادی در برچسب گذاری گیرنده های سطحی سلول هدف، سایتواسکلتون، آنتی ژن های نوکلئار، ودیگر اندام های درون سلولی می باشد. آنها همچنین نشان دادند که کوانتوم دانه های کلوئیدی بیوترکیب، در برچسب گذاری سلولی،ردیابی سلولی، نمایان سازی DNA ، و تصویر برداری درون بدن موجود زنده، ارزش بالایی دارد.( شکل 1) . ژانگ( 2002) ،نشان دادکه تغییر سطحی NP های سوپرپارا مغناطیس با اتیلن گلیکول و اسید فولیک در تسهیل عمل فاگوسیتوز به وسیله ی سلول های سرطانی برای تشخیص و درمان سرطان، مؤثر و کارا می باشد. ژئو (2004) ، تصویر برداری و هدف یابی سرطان بااستفاده از دانه ها ی کوانتوم نیمه رسانای را در تحقیقاتی در بدن موجودزنده گزارش کرد. ژئو در تحقیقات کنترلی، تهویه و بقا و توزیع کوانتوم دانه ها را در کبد، طحال، مغز، قلب، کلیه و ریه ها مشاهده کرد. در موش هایی که با گزنوگرافت سرطان پروستات انسانی مورد آزمایش قرار گرفته بودند، دانه های کوانتوم، به ویژه در بافت سرطانی جمع شدند ، و رنگ اندام، قرمز نارنجی براق شد.(شکل 2B)

نانوذرات – چشم اندازها و نگرانی ها

مطالب مشابه :

دارو رسانی به سرطان بر مبنای علم نانو-بیوتکنولوژی

درمان سرطان با کمک نانوذرات ممکن تر می شود! ‏(1391/12/07)

پلیمر

ترجمه آماده مقاله تخصصی با عنوان :Synthesis of Hollow Inorganic Nanospheres

میسل ها و کاربرد آنها

نانوذرات – چشم اندازها و نگرانی ها

پلیمر

نانو ذرات مغناطیسی: سنتز،حفاظت ،کاربرد پذیری و کاربرد (مهندس م. شرفی)

نانوراکتورها (2)

نانو تکنولوژی