Современная экономика уже производит огромное количество видов наночастиц. Оцениваемый масштаб производства — до 30 000 единиц соответствующей продукции в год. Столь значительный размах этой деятельности связан, в первую очередь, с относительно коротким периодом окупаемости коммерческих проектов в этой отрасли. Порядка половины проектов имеют срок окупаемости менее 10 лет. Это очень неплохой показатель, при том, что (см. материалы с предыдущей лекции) в фармакологии только на разработку одного лекарства в США тратится в среднем 15 лет. Проверка же безопасности одного вида наночастиц стоит примерно 5 миллионов долларов США и обычно продолжается три года. При таких условиях оценить опасность каждой выпускаемой на рынок наночастицы не представляется возможным. Нет ни времени, ни средств, а возможно и законодательной воли. В России, например, нет закона, который бы обязывал производителя наночастиц производить проверку их безопасности.
Нано уже в доме
Рынок нано-продукции уже вошел в дом обычного потребителя в виде наночастиц, используемых в пищевых добавках, средствах гигиены, косметике, защитных кремах, тканях, материалов в составе упаковки, индикаторах свежести продуктов, средствах ухода за одеждой, лекарствах, медицинских изделиях, ветеринарных препаратах, агропрепаратах и пр.
Что влияет на опасность наночастиц
В первую очередь, конечно, их размер, благодаря которому наночастицы способны легко проникать через барьеры организма и накапливаться во внутренней среде — это позволяет им проникать через клеточные мембраны и находиться внутри структуры ДНК или белка, тем самым изменять их функции. Наночастицы могут проникать в организм ребенка через плаценту, в организм взрослого сквозь все барьерные системы, даже через неповрежденную кожу. Кстати, в наноразмерах обычно нетоксичные материалы, как например оксид титана, становятся отравляющим веществом при измельчении их до наноразмеров. И это надо учитывать. На бытовом уровне наиболее ярким примером изменения свойств вещества в зависимости от размера частицы является алюминий. Размельченный в нанопыль этот безопасный в обычной жизни материал превращается во взрывчатое вещество.
Эколого-эволюционный аспект
Несмотря на наличие в окружающей среде естественных наночастиц, их концентрация по сравнению с искусственными крайне мала. Поэтому у человека не выработались и не могли выработаться механизмы, нейтрализующие возможное неблагоприятное воздействие. Наша иммунная система просто не может на них реагировать: многие наночастицы с трудом воспринимаются клетками иммунной системы, макрофаги «не видят» наночастицы размером менее 70 нм.
Опасность человечеством осознается
Многие исследователи проводят эксперименты с целью выявления влияний наночастиц (НЧ), содержащихся, в частности, в пищевых добавках и косметических средствах, на людей. Однако, человечество может вымереть и в том случае, если поставит под угрозу вымирания растения и животных, которые использует в пищу. Важно, чтобы наночастицы не наносили урона и пищевой базе человечества. Такие исследования тоже ведутся, но в значительно меньшей степени. Доля исследований безопасности НЧ для окружающей среды составляет всего 10% (в РФ этим занимаются 2 института и только одна аккредитованная организация).
Доказанное влияние
Томскими учёными выявлены достоверные эффекты негативного влияния наночастиц на живые организмы. В частности, при заражении гороха наночастицами нетоксичных металлов наблюдалось угнетение побегов, а исследования влияний НЧ на африканскую болотную лягушку показали, что зараженные экземпляры отстали в развитии и умерли через месяц. Исследованию подверглись и обычно используемые для опытов хлорелла (водоросли) и дафния (вид низших ракообразных). Во время проведения экспериментов ученые выяснили, что при попадании НЧ в водоемы, где находятся водоросли (опыты ставились на хлорелле) наблюдалось накопление частиц в клетках и передачи НЧ в концентрированном виде по пищевой цепи. Дальнейшие опыты на дафниях, которых кормили «зараженной» хлореллой, показали, что через пищевую цепь наночастицы в организме накапливаются в 4-7 раз быстрее, чем непосредственно через окружающую среду (воду). К слову, указанные объекты для экспериментов имеют и хозяйственное значение: хлорелла используется для производства кислорода. Может использоваться для биологической очистки сточных вод. В промышленном рыбоводстве большое значение имеет разведение дафний на корм.
Томские ученые ставят опыты и на растениях, и доказали, к примеру, что наибольшая концентрация НЧ при заражении почвы наблюдается в зеленой массе растений, меньше в корнеплодах и семенах. Исключением является фасоль, которая оказалась способной аккумулировать НЧ в большом количестве в своих стручках.
Заражение почв
До 80% наночастиц, попавших в поверхностные слои почвы, могут мигрировать на расстояние до нескольких сот метров (вертикальная и горизонтальная миграция), загрязняя нижележащие по рельефу почвы и водоемы. Из водоемов наночастицы могут проникать в водоросли, оттуда через мелких ракообразных в рыб, увеличивая концентрацию на каждой ступени пищевой пирамиды, — а затем и на стол к человеку.
Заключение
Как видно из лекции, «недокументированное» влияние наночастиц на живые организмы доказано, живые организмы могут аккумулировать НЧ, воздействие в ряде случаев является разрушительным. Таким образом, прежде чем покупать крем от загара с наночастицами, стоит подумать о том, не является ли это ошибкой.
