Nanomateriały

Nanomateriały to wszelkie materiały, w których występują regularne struktury na poziomie molekularnym, to jest nie przekraczającej 100 nanometrów.

Czym są nanomateriały?

Naukowcy nie uzgodnili jednogłośnie dokładnej definicji nanomateriałów, ale zgadzają się, że częściowo charakteryzują się one drobnymi rozmiarami, mierzonymi w nanometrach. Nanometr to jedna milionowa część milimetra – około 100 000 razy mniejsza niż średnica ludzkiego włosa.

Nanometryczne cząstki istnieją w naturze i mogą być tworzone z różnych produktów, takich jak węgiel lub minerały, takie jak srebro, ale nanomateriały z definicji muszą mieć co najmniej jeden wymiar, który jest mniejszy niż około 100 nanometrów. Większość nanomateriałów jest zbyt mała, aby można je było zobaczyć gołym okiem, a nawet za pomocą konwencjonalnych mikroskopów laboratoryjnych.

Materiały opracowane w tak małej skali często określa się mianem nanomateriałów technicznych (ang. engineered nanomaterials, ENM), które mogą nabrać wyjątkowych właściwości optycznych, magnetycznych, elektrycznych i innych. Te nowatorskie właściwości mogą mieć duży wpływ na elektronikę, medycynę i inne dziedziny.

Nanotechnologia może być wykorzystywana do projektowania środków farmaceutycznych, które mogą być ukierunkowane na określone organy lub komórki w organizmie, takie jak komórki nowotworowe, i zwiększać skuteczność terapii.

Nanomateriały mogą być również dodawane do cementu, tkanin i innych materiałów, aby uczynić je mocniejszymi, a jednocześnie lżejszymi.

Ich rozmiar sprawia, że są niezwykle przydatne w elektronice, a także mogą być stosowane w remediacji lub oczyszczaniu środowiska w celu związania się z toksynami i ich neutralizacji.

Jednak o ile opracowane nanomateriały przynoszą ogromne korzyści, o tyle o ich potencjalnym wpływie na zdrowie ludzkie i środowisko wiemy bardzo niewiele. Nawet dobrze znane materiały, takie jak na przykład srebro, mogą stanowić zagrożenie przy projektowaniu nanomateriałów do rozmiarów nano.

Nanocząsteczki mogą dostać się do organizmu ludzkiego poprzez wdychanie i spożycie oraz przez skórę. Wykazano, że nanomateriały włókniste wykonane z węgla wywołują stan zapalny w płucach w sposób podobny do azbestu.

Gdzie znajdują się nanomateriały?

Niektóre nanomateriały mogą występować w sposób naturalny, np. białka krwiopochodne niezbędne do życia oraz lipidy znajdujące się we krwi i tłuszczu.

Naukowcy są jednak szczególnie zainteresowani nanomateriałami technicznymi (ENM), które są przeznaczone do stosowania w wielu komercyjnych materiałach, urządzeniach i konstrukcjach. Już tysiące powszechnych produktów – w tym filtry przeciwsłoneczne, kosmetyki, artykuły sportowe, odzież odporna na plamy, opony i elektronika – jest produkowanych z wykorzystaniem ENM.

Znajdują one również zastosowanie w diagnostyce medycznej, obrazowaniu i podawaniu leków oraz w remediacji środowiska.

• Nie ma jednego rodzaju nanomateriału. Nanomateriały mogą teoretycznie pochodzić z minerałów i prawie każdej substancji chemicznej i mogą różnić się pod względem składu, wielkości cząstek pierwotnych, kształtu, powłok powierzchniowych i wytrzymałości wiązań cząstek. Kilka z wielu przykładów to nanorurki lub nanokryształy, które składają się z kropki kwantowej otoczonej materiałami półprzewodnikowymi, srebra w nanoskali, dendrymerów, które są powtarzalnie rozgałęzionymi cząsteczkami, oraz fulerenów, które są cząsteczkami węgla w postaci wydrążonej kuli, elipsoidy lub rurki.
• Niewielkie rozmiary sprawiają, że materiał ten jest zarówno obiecujący, jak i wymagający. Dla naukowców, nanomateriały są często postrzegane jako “miecz obosieczny”. Właściwości, które sprawiają, że nanomateriały są potencjalnie korzystne przy opracowywaniu produktów i dostarczaniu leków, takie jak ich rozmiar, kształt, wysoka reaktywność i inne unikalne właściwości, są tymi samymi właściwościami, które powodują obawy o naturę ich interakcji z układami biologicznymi i potencjalne skutki w środowisku. Na przykład nanotechnologia może umożliwić czujnikom wykrywanie bardzo małych ilości oparów chemicznych, ale często nie ma środków umożliwiających wykrycie poziomów nanocząsteczek w powietrzu – co jest szczególnie niepokojące w miejscach pracy, w których stosuje się nanomateriały.
• Opracowywane są badania koncentrujące się na potencjalnych skutkach zdrowotnych wytwarzanych materiałów w nanoskali, ale wiele z nich nie jest jeszcze znanych. Badacze angażują się w opracowywanie nowych zastosowań w ramach nauk o zdrowiu środowiskowym, badając jednocześnie potencjalne zagrożenia dla zdrowia ludzkiego związane z tymi materiałami.

Nanomateriały w miejscu pracy

Pracownicy mogą wchodzić w kontakt z nanomateriałami na każdym etapie łańcucha dostaw, od produkcji chemikaliów po obróbkę produktów. Produkcja i stosowanie nanomateriałów podlega przepisom unijnym i krajowym, ale pracownicy mogą być narażeni na kontakt z nanomateriałami na różnych etapach łańcucha dostaw, gdzie mogą nawet nie wiedzieć, że mają kontakt z nanomateriałami.

Narażenie może zatem występować w różnych środowiskach pracy, np. w przemyśle motoryzacyjnym, kosmetycznym, elektronicznym, medycznym, technologiach medycznych i produkcji wyrobów włókienniczych. Stosowanie nanomateriałów w miejscu pracy nie oznacza, że istnieje ryzyko lub że ryzyka tego nie można kontrolować.

Pracodawcy muszą przeprowadzić ocenę ryzyka w celu określenia zagrożeń związanych ze stosowaniem nanomateriałów w miejscu pracy oraz możliwości narażenia pracowników. Każda taka ocena ryzyka musi uwzględniać fizyczne i chemiczne właściwości stosowanego nanomateriału, w tym wielkość, kształt i strukturę nanomateriału, np. potencjalną trwałość nanomateriałów w postaci długich, sztywnych włókien. Jeżeli nanomateriały mogłyby być trwałe w organizmie, zwiększa to ich potencjał szkodliwości.

Nanomateriały w produktach konsumenckich

Wykorzystanie nanomateriałów szybko się rozszerza, a duża liczba produktów codziennego użytku na rynku europejskim zawiera nanomateriały. Nanomateriały oferują znaczne możliwości techniczne i handlowe w UE, a nanotechnologia została uznana przez Komisję Europejską za kluczową technologię wspomagającą.

Konsumenci mogą być narażeni na działanie wytworzonych nanomateriałów zawartych w farbach, filtrach przeciwsłonecznych i innych kosmetykach, opakowaniach żywności i żywności, tekstyliach, sprzęcie sportowym, elektronice i bateriach. Ich funkcją może być:

• blokowanie UV
• samoczyszczenie
• antybakteryjność
• odpychanie wodny
• izolacja termiczna
• wzmocniona siła
• zwiększona barwa, struktura, smak i konsystencja żywności
• oczyszczanie wody