Проблеми та наслідки нанотехнологій у практиці медицини праці; Сторінка 2 з 2; Журнал

Бухарестське управління охорони здоров'я

наслідки

Ключові слова: наноматеріали, медицина праці, дослідження

Ключові слова: наноматеріали, медицина праці, дослідження

Вступ

У загальних рисах нанонаука та нанотехнології є вивченням та застосуванням надзвичайно дрібних частинок і, оскільки вони можуть бути використані у всіх наукових галузях, таких як хімія, біологія, фізика, медицина, матеріалознавство та техніка, стають актуальним завданням у практика медицини праці, особливо шляхом опромінення працівників, які потребують медичного нагляду за здоров'ям, через токсичність різних наноматеріалів з патофізіологічними механізмами, які є предметом уваги дослідників, та шляхом специфічного, загального (вентиляція) та індивідуального (захисне обладнання) захисту.

Згідно з наявними звітами [1] щодо нанотехнологій, ми в даний час знаходимо виключно 50 журналів та 33 конференції (таблиця I), 20 семінарів та приблизно 125 471 статей, які опубліковані про сучасні тенденції в цій галузі. Що стосується досліджень, щороку США, Індія, Японія, Бразилія та Канада є одними з основних країн, де проводяться великі дослідження у галузі нанотехнологій; в США. встановлюється на 9 жовтня - Національний день нанотехнологій.

Що таке наноматеріали?

Виробляються наноматеріали (НМ) - це різноманітна група матеріалів, що все частіше використовуються у виробничій та будівельній промисловості, комп’ютерах, харчовій промисловості, фармацевтиці та біомедицині, завдяки їх дуже малим розмірам та винятковим властивостям. Проблеми, пов'язані з охороною здоров'я та безпекою для НМ, змусили регуляторні органи розглянути превентивні заходи та норми для захисту здоров'я та безпеки працівників. Загалом вважається, що НМ включають групу/клас виготовлених матеріалів, що мають принаймні один із розмірів між 1-100 нм, розміри, яким вони мають унікальні, інноваційні властивості, які відрізняються від тих, що надаються лише хімічним складом або розмірами більший (мкм-мм), що змінює біологічну поведінку та вплив на здоров'я людини (громадське/професійне).

Найвідомішими та вивченими наночастинками [2], в тому числі як вплив на здоров'я людини, є нано-Ag, нано-TiO2, нано-SiO2, нано-ZnO, нано-Al2O3, розшарований силікат (монтморилоніт, Al (2) [(OH) 2/Si (4) O (10)] nH (2) O, сажа, вуглецеві нанотрубочки - CNT). "Ультрадисперсні частинки" вважаються частинками з розмірами нижче 100 нм, які не виготовляються в основному технологічному процесі, а випадково отримуються в технологічних процесах, що включають зварювання, згоряння, дизельні двигуни. Незалежно від термінології, з точки зору охорони праці та безпеки, а також через подібні фізико-хімічні характеристики, вплив цих матеріалів може відбуватися при вдиханні, контакті зі шкірою, проковтуванні, хоча дані про ризики, домінуючий шлях та токсичність обмежені.

Виробництво та маркетинг НМ просувається набагато швидше, ніж дослідження безпеки НМ. Це явище матиме сильний вплив на підхід медиків-професіоналів до ризиків для здоров’я, які створюють НМ/НП (наночастинки). У літературі (таблиця I) все більше доказів свідчить про те, що НМ є потенційно небезпечними для людини і що для обмеження впливу під час поводження слід вживати суворі заходи промислової гігієни. Крім того, враховуючи невизначеність щодо патогенетичних характеристик наділеного НМ, токсикологічні властивості конкретного НМ/НП слід оцінювати індивідуально, за допомогою нових стратегій скринінгу, заснованих на сучасних наукових здобутках.

Навколишнє середовище - здоров'я - безпека відносин для працівника проти споживача

Як життєвий цикл виготовлених наноматеріалів (НМ), так і дизайн продуктів на ринку можуть створювати ситуації опромінення, що впливають на навколишнє середовище та/або здоров’я людей, а нестійкість наукової інформації та медичних доказів ускладнює створення протоколів медичного нагляду за наймом. або періодичний скринінг або моніторинг/оцінка професійних ризиків, з одного боку, а також тестування на несприятливі наслідки для споживачів.

Малюнок 1 показує, що основні сфери оцінки взаємозв'язку навколишнє середовище - охорона здоров'я - безпека (EHS) стосуються як працівників галузей промисловості (переробної, цивільної та машинобудівної, медичної техніки), які зазнали впливу сировини або готової продукції (оптом - НМ), отже, на початку циклу, але також і в кінці циклу (спалювання, переробка, вирівнювання землі) та споживачів (ліки, косметика), оскільки багато виготовлених наноматеріалів (НМ) синтезуються та використовуються для потенційного використання в споживчих товарах (рисунок 2), у повсякденному житті.

Наночастинки діоксиду титану (нано-TiO (2)), оксиду цинку (нано-ZnO), срібла (Ag) та інших металів або їх оксидів присутні в комерційних продуктах, таких як сонцезахисні креми, косметика, автомобільні фарби та шини. Більш пізнє та вдосконалене використання НМ включає квантові точки (КТ) у візуалізації клітин, оксиди цирконію при заміщенні кісток та протезні та наноносні пристрої при доставці ліків (терапія раку). Переваги нанотехнологій відмінні [2], включаючи антимікробну активність, стійкість до подряпин та води, тривалу яскравість, покращену швидкість процесора та кращу роздільну здатність дисплея, і лише декілька.

Хоча розробники цих продуктів часто зосереджуються на корисних, цікавих аспектах своєї продукції, питання безпеки та токсичності не обговорюються детально, а довготривалі наслідки, такі як хронічний вплив та забруднення навколишнього середовища, зафіксовані ще менше. З виробництвом та широким використанням НМ занепокоєння щодо професійних шкідливих факторів (контроль впливу, оцінка та заходи запобігання ризику - профілактичне медичне спостереження - кореляція виявлення патології), належного поводження, утилізації, зберігання, транспортування та очищення очікується. Можливий біологічний вплив НМ нагадує про те, що наноматеріали можуть стати двосічним мечем, якщо з ними не правильно поводитись як для робітників, так і для споживачів.

Знаючи виклики прийняття рішень як лікарями, інженерами, так і регулюючими органами, узгоджуються наступні критерії [3] для систематичного аналізу та інтерпретації "сучасного рівня" наслідків НМ/НП:

Екологічні критерії:

  1. показники небезпечного впливу
  2. розчинення у воді, що може посилити/зменшити токсичну дію
  3. схильність до агломерації або седиментації
  4. поведінка під час обробки водою відходів
  5. стабільність під час спалювання

Критерії здоров'я людини:

    1. гостра токсичність
    2. хронічна токсичність
    3. Пошкодження ДНК
    4. перетин або руйнування тканинних бар’єрів
    5. пошкодження клітин мозку
    6. пошкодження шкіри
    7. пошкодження шлунково-кишкового тракту
    8. пошкодження дихальних шляхів.

Ми зазначаємо, що деякі НМ можуть переважно впливати на навколишнє середовище (ризик сильно корелює з життєвим циклом продукту та кількістю НМ, що виробляється у всьому світі), але інші можуть переважно вплинути на здоров’я людини (дослідження громадського та гігієни праці оцінюються дослідниками).

Токсичність наноматеріалів (наночастинки NP)

В даний час відомо про токсикологічну дію НП лише обмеженими, але зараз відомо, що токсична поведінка НП відрізняється від аналогів, що належать до основних. Навіть НМ, що мають однаковий хімічний склад, відрізняються своїми токсикологічними властивостями, різниця в токсичності залежить від розміру, форми та покриття поверхні. Отже, перед тим, як ЯМ використовують промислово/комерційно, дуже важливо, щоб вони пройшли відповідну оцінку токсичності, а серед параметрів ЯМ, що оцінюються на предмет впливу токсичності, є поверхневі навантаження, матеріали покриття та реакційна здатність. NP.

Література [2,3] про токсичність НЧ оксидів металів, НП металів, квантові точки (КТ), НЧ кремнію (SiO2), вуглецеві нанотрубки (УНТ) та інші вуглецеві наноматеріали, які мають У всьому світі вже знайдено широкий спектр застосувань, і дослідження NP in vitro та in vivo показали, що більшість токсичні для тварин, і їх токсична поведінка варіюється в залежності від розміру, форми, поверхневого навантаження, типу матеріалу покриття та реакційна здатність. Доза, шлях введення та вплив є критичними факторами, що впливають на ступінь токсичності, спричиненої певним типом НП. Встановлення тестів на токсичність для типу НП, що вводиться під наглядом лікаря або тестування продукції, як і раніше вимагає ретельних і ретельних досліджень.

Також вважається необхідним мати узгоджену "систему випробувань", яка може використовуватися для відповідної, точної та економічної оцінки токсичності NP, оскільки NP в багатьох дослідженнях [2,3] in vivo давав ряд різних токсичних ефектів та в пробірці:

  • типи ефектів, які виробляє NP, мають легеневу, серцеву, репродуктивну, ниркову та шкірну системи, а також різні клітинні лінії;
  • після опромінення знайдені скупчення NP виявлено в легенях, мозку, печінці, селезінці та кістках у досліджуваних видів;
  • ступінь токсичності, що виробляється НП, пов’язана з властивостями поверхні, розчинні НП стають токсичними завдяки своїм компонентам; але ситуація зовсім інша щодо нерозчинних НЧ (наприклад, стабільні оксиди металів не виявляють токсичності, тоді як металеві НЧ, що мають окисно-відновний потенціал, можуть бути цитотоксичними та генотоксичними).

Оскільки наявні дані про токсичність NP є, на жаль, обмеженими, а тому не дозволяють вченим зробити суттєву оцінку кількісного ризику та безпеки синтезованих NP (що призводить до відсутності норм щодо концентрації в навколишнього середовища та біологічних рідин або тканин), тому особливо важливо отримувати та використовувати результати існуючих нанотоксикологічних досліджень, а також розробляти нові та більш корисні системи оцінки ризику в майбутньому. Потрібні активніші зусилля, як окремо, так і колективно, для вивчення переваг та недоліків майбутньої нанотехнології.

Шкірні ефекти

Дані досліджень взаємозв'язку між впливом наночастинок (надтонких частинок) та шкірою були зібрані та проаналізовані в дослідженні, проведеному між 2003-2007 рр. [4] групою дослідників з 12 університетів (NANODERM), результати яких представляють посилання на усі спеціалісти, включаючи лікарів-професіоналів. Здоров’я шкіри має вирішальне значення, оскільки проникнення наночастинок у шкірні шари спостерігалося лише для нано-TiO2 і лише в роговому шарі здорової шкіри, не доходячи до глибоких шарів, з пошкодженням клітин; немає профілю дифузії шкіри, і робиться висновок, що проникнення НП відбувається лише шляхом механічної дії на шкіру. Таким чином, якість шкіри забезпечує бар'єрну функцію для NP, але меланоцити та фібробласти можуть інтерналізувати нано-TiO2 з послідовним руйнуванням клітин; можливе проникнення у волосяні фолікули, а диференціація кератиноцитів змінюється, а очищення здійснюється шляхом десквамації та виведення шкірного сала.

Вплив на дихальну систему

Незважаючи на те, що інгаляція менш вірогідна для виготовлених наноматеріалів (НМ) порівняно з навколишнім середовищем або частинками мінерального пилу, це може відбуватися під час масового виробництва та обробки вільно диспергованих НЧ на робочому місці. Узагальнюючи останні дані [5] про небезпеку НП та УНТ (вуглецеві нанотрубки), з особливим акцентом на токсичну дію на легені та на культуру клітин легеневого походження, внаслідок найвищого відкладення в альвеолярній ділянці, основними взаємодіями НМ є епітеліальні та альвеолярні макрофаги (МА). Обмежені дані про клітинні механізми, що лежать в основі проникності епітелію дихальних шляхів, показують, що поглинання НП дихальних шляхів не вимагає посередницької епітеліальної діяльності, навпаки, припускаючи участь альтернативних механізмів, таких як дисемінація, що залежить від МА. Зв'язок між токсичністю та характеристиками частинок може бути складною, включаючи розмір, площу поверхні та хімічну форму. Деякі НМ діють згідно з парадигмою окисного стресу, але можлива взаємодія НМ з біологічними системами може призвести до додаткових форм пошкодження.

Зокрема, УНТ, антропогенні форми кристалічного вуглецю, в даний час залучають інтенсивні наукові зусилля завдяки своїм унікальним властивостям, що робить їх придатними для багатьох видів використання в біомедицині та фармакології. Хоча УНТ стимулює вироблення цитокінів та індукує запальні реакції, вони також можуть поводитися як звичайні волокна, демонструючи здатність викликати гранулему легенів та фіброзні реакції в експериментах на тваринах.

НП здатні викликати окислювальний стрес, утворення активних форм кисню (СРО), активацію NF-каппа В, але деякі з можливих взаємодій НМ з біологічними системами можуть призвести до додаткових форм пошкодження: НП може впливати на фагоцитоз, підвищувати чутливість макрофага до хемотаксичних факторів (MCP-1), тим самим посилюючи антиген-опосередковане запалення. Метали NP (наприклад, TiO2, Al2O3 та Fe3O4) можуть впливати на функцію мітохондрій, що призводить до різкого зменшення внутрішньоклітинного накопичення глутатіону, порушуючи життєздатність клітин та морфологію.

УНТ стимулюють вироблення TNF-альфа в легенях, викликаючи запальні реакції, але вони також можуть проходити через клітинні мембрани, реагуючи з ДНК та залишками амінокислот, що призводить до апоптозу клітин. Більші УНТ можуть мати характеристики звичайних волокон і демонструвати здатність стимулювати ріст мезенхімальних клітин та викликати утворення гранульом легенів та фіброзні реакції. Унікальні фізичні характеристики (розмір, форма, кристалічність, поверхневий заряд) та хімічні характеристики (поверхневе покриття, елементний склад та розчинність) можуть створювати хімічні умови для індукції прооксидантного середовища в клітинах, викликаючи потенційно незбалансовану клітинну енергетичну систему. окислювально-відновного і таким чином призводить до несприятливих біологічних наслідків, від початку запальних шляхів до загибелі клітин.

Нагляд за здоров’ям наночастинок, що зазнали впливу

Дилема породжується посиленим сприйняттям суспільством ризиків, які представляють наночастинки (NP/NM), і все ще незрозумілими результатами досліджень нанотоксичності, оскільки є висновки лише щодо деяких НП (наприклад, срібло, TiO2, CNT). В даний час нагляд за станом здоров'я працівників на виробництві здійснюється у співвідношенні з хімічною природою впливу частинок/речовин (аркуші 1 - 146 GD 1169/2011, що вносять зміни та доповнення до GD 355/2007), не маючи можливості індивідуалізувати клінічні тести та специфічні параклініки для розмірів частинок менше 0,1 мкм або специфічні біологічні маркери для наноматеріалів/частинок. Сучасні виклики для лікарів-професіоналів представляють критичні моменти у розробці та адмініструванні програми періодичного медичного нагляду або працевлаштування працівників, які зазнали впливу НП, відповідно:

  • оцінка ризику на робочому місці
  • визначення органу-мішені токсичності для кожного наноматеріалу
  • вибір тестів, доступних для скринінгу за ефектом (шкірний, легеневий тощо)
  • встановлення критеріїв ініціювання дії
  • стандартизація процесу збору даних (Реєстр впливу НМ - корисність приладу перебуває в стадії оцінки, він ефективний, особливо для нових ризиків або сприйняття небезпеки на роботі)
  • виконання тесту
  • інтерпретація результатів випробувань (відносна наукова підтримка стандартів)
  • підтверджені тести (специфічність, чутливість, позитивна прогнозована цінність)
  • статус роботи (стосовно нанотехнологій)
  • повідомлення
  • діагностична оцінка (відсутність "кінцевої точки" = захворювання, яке можна класифікувати як професійне для типу НМ)
  • оцінка та контроль впливу (робітник проти споживача)
  • зберігання записів (структура, формат, час тощо).

Обмеження для медичного нагляду за працівниками, що зазнали впливу наночастинок

Критеріями проведення медичного обстеження працівників, які зазнали впливу НМ, є:

Спостереження за станом здоров'я працівників рекомендується коригувати як з результатами епідеміологічних досліджень, що встановлюють взаємозв'язок між експозицією НМ - несприятливими наслідками для здоров'я, дослідженнями нанотоксичності та поточними та майбутніми дослідженнями, які з'ясовують, що є "кінцевими точками", - можливими професійними захворюваннями та біологічними маркерами (молекулярні ) з достатньою чутливістю, специфічністю та передбачуваністю для впровадження в програми медичного скринінгу.

Висновок

До нагляду за здоров’ям працівників, що зазнали впливу наночастинок на робочому місці, в контексті спеціальних досліджень [9], які тривають і розширюються, оскільки нанотехнології займають нові сфери, можна підходити в певній динаміці, враховуючи:

  • профілактичні заходи щодо контролю впливу ЯМ
  • спостереження за ризиками та небезпеками залежно від професії, роботи, технологічного процесу, біологічних ефектів, еволюції профілю впливу НМ з часом
  • адаптовані підходи до медичного нагляду з чітким уявленням про актуальність клінічних випробувань та біологічних маркерів, щоб уникнути надмірного введення неспецифічних тестів, які можуть спричинити несприятливі ефекти (наприклад, невиправдане опромінення рентгенографією легенів, тривожність) з додатковим економічним впливом.