Filip Jelínek Filip Jelínek TUL FM 5.12.2012
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 6.12.2012 2
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 6.12.2012 3
6.12.2012 4
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 6.12.2012 5
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 3 6.12.2012 6
[4] 6.12.2012 7
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 6.12.2012 8
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 6.12.2012 9
[5] 6.12.2012 10
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 ) 6.12.2012 11
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 6.12.2012 12
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 http://zpravy.idnes.cz/liberecti-vedci-a-objev-nanovrstvy-nicici-bakteriea-viry-pm0-/domaci.aspx?c=a121119_181732_liberec-zpravy_ert 6.12.2012 13
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. 2007 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, 6.12.2012 14
[3] 6.12.2012 15
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 6.12.2012 16
Děkuji za vaši pozornost
[1] Ekotoxicita [online]. [cit. 2012-12-05]. Dostupné z: http://www.enviwiki.cz/wiki/ekotoxicita [2] Nanotoxicology. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2012-12-05]. Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/nanotoxicology [3] NOHAVICA, Dušan. Rizika nanomateriálů a nanotechnologií pro lidské zdraví a životní prostředí. 2011. Dostupné z: http://www.ufe.cz/media/nohavica-rizika-nanomaterialu-2011.pdf [4] POUZAR, Miloslav. Ekotoxicita nanočástic. 2010. Dostupné z: http://www.mpouzar.net/prednasky_nanotox.htm [5] SOVOVÁ, Tereza a Vladimír KOČÍ. EKOTOXIKOLOGIE NANOMATERIÁLŮ. Chem. Listy. 2012, č. 106, s. 82-87. Dostupné z: http://www.chemicke-listy.cz/docs/full/2012_02_82-87.pdf 6.12.2012 18