Filip Jelínek Filip Jelínek TUL FM

Transkript

1 Filip Jelínek Filip Jelínek TUL FM

2 1. Co je nano? Co je ekotoxicita? 2. Rozdělení nanočástic 3. Toxicita nanočástic 4. Mechanismy účinků 5. Testy toxicity nanočástic 6. Uhlíkové nanotrubice 7. Nanočástice Ag 8. Nanočástice TiO 2 9. Akutní toxicita nanomateriálů 10. Závěr

3 Nanotechnologie Technologický obor zabývající se tvorbou a využíváním technologií v měřítku menším než 100 nm Ekotoxicita Toxické působení na životní prostředí nebo také toxické působení na živé organismy

4

5 Přírodního původu půdní koloidy, částice jílů, oxidy a hydroxidy kovů prachové částice zvětrávání hornin, mořská sůl biologického původu pyly, mikroorganismy uhlíkové částice požáry, sopečná činnost Umělé vzniklé nezáměrně dehet, fulereny a uhlíkové nanotrubice v dýmech znečištění při svařování a plazmovém obrábění kovů letecká a automobilová doprava

6 Umělé vzniklé záměrně jednostěnné a vícestěnné uhlíkové trubice (SWNTs, MWNTs), fulereny (C-60) kovové nanočástice - Ag, Au, Fe, Cu oxidy kovů - TiO 2, MnO, ZnO, Fe 2 O

7 [4]

8 Vliv chemického složení uvolňování toxických látek z povrchu nanočástic významné parametry - toxicita uvolňované látky, celkový povrch nanočástic inertní nanočástice - indukce oxidativního stresu funkcionalizovaný povrch - snadnější prostupnost buněčnými mebránami Vliv velikosti snadný průchod buněčnými membránami schopnost selektivní kumulace uvnitř buňky v závislosti na velikosti nanočástic Vliv tvaru vliv na průchodnost buněčnými membránami zvýšení toxicity uhlíkových nanotrubic vlivem aglomerace - analogie s azbestem

9 Různé NM mohou mít různé mechanismy účinku, dle jejich účelu Stejné nanočástice můžou vykazovat různé mechanismy účinku v závislosti na okolních podmínkách Nejčastější mechanismy účinku: 1. poškození membrán a membránového potenciálu 2. poškození buněčných proteinů 3. genotoxicita 4. narušení transportu elektronů v buňce 5. vznik reaktivních forem kyslíku (ROS) 6. uvolňování toxických látek

10 [5]

11 Znalosti o toxicitě nanomateriálů jsou stále značně omezené neexistují žádné normy Prováděny zejména akvatické testy, které jsou mezinárodně uznávané (ISO, ) a snadno proveditelné Nejčastěji prováděné na bakteriích, sladkovodních korýších, sladkovodních řasách a rybách Omezené údaje pro terestrické organismy, vyšší rostliny a omezená data jsou k dispozici i pro mořské organismy Nejdůležitější faktor pro hodnocení toxicity je koncentrace (např. mg l -1 )

12 Jednostěnné - SWCNTs a vícestěnné (MWCNTs) Vysoká pevnost (kosmické lodě, umělé svaly), vysoká (elektrická elektrická vodivost vedení), baterie, palivové články, polovodiče Podobnost s azbestem Smith et al. (2007) - poškození buněk dýchacích orgánů pstruha duhového (Oncorhynhus mykiss) vlivem oxidativního stresu vyvolaného SWCNTs Mouchet et al. (2008) - studium toxicity a genotoxicity DWCNTS na pulcích Drápatky vodní (Xenopus laevis) - toxicita spojená s mechanickým zanášením žáber, genotoxicita nezjištěna

13 Baktericidní účinky textil, kosmetika, medicína; zvyšuje účinky antibiotik; urychluje hojení ran a brání zápachu Antivirové účinky interaguje s virem HIV-1 Zhoršují mitochondriální funkci, posilují tvorbu reaktivního kyslíku poškození DNA Asharani et al. (2008) a Yeo et al. (2008) studie In-vivo - Danio rerio Ag nanočástice zjištěny mozku, srdci, žloutkovém vaku a krvi embryí zvýšená míra apoptózy embryonálních buněk výrazný pokles počtu vylíhnutých jedinců mezi 0, 10 a 20 ppt Ag nanočástic - jedinci z exponovaných skupin poškození oka, deformace ocasu, abnormální srdeční činnost

14 Fotokatalytické účinky degradace organických polutantů Katalyzátory, polovodiče, solární technologie, přídavky do nátěrových hmot, plastů, papíru, inkoustů, potravinových barviv, zubních past a pleťových krémů Hlavní negativní vliv v plicích formou zánětů Federici et al pstruh duhový vlivem NPs TiO 2 vyvolány dýchací potíže a zánětlivá rekce (možný vliv nečistot - Cu) Chen and Elimelech 2007 absorpce NPs TiO 2 na povrchu fotosyntetizujících řas negativní vliv stínění na jejich životaschopnost Luetz 2006 pozitivní vliv NPs TiO 2 na růst fotosyntetizujících organismů antimikrobiální účinky, absorpce nutrientů na povrchu NPs,

15 [3]

16 Nanoformy látek jsou výrazně toxičtější než klasické forma Co je antibakteriální je většinou i ekotoxické V ČR výzkum zaměřen zejména na vývoj nanomateriálů Nutno zvážit výhody a rizika Omezit masové používání v produktech denní potřeby

17 Děkuji za vaši pozornost

18 [1] Ekotoxicita [online]. [cit ]. Dostupné z: [2] Nanotoxicology. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, [cit ]. Dostupné z: [3] NOHAVICA, Dušan. Rizika nanomateriálů a nanotechnologií pro lidské zdraví a životní prostředí Dostupné z: [4] POUZAR, Miloslav. Ekotoxicita nanočástic Dostupné z: [5] SOVOVÁ, Tereza a Vladimír KOČÍ. EKOTOXIKOLOGIE NANOMATERIÁLŮ. Chem. Listy. 2012, č. 106, s Dostupné z: