A nanotechnológia kihívásai és következményei a foglalkozás-orvoslás gyakorlatában; 2. oldal 2-ből; Magazin

Bukaresti Közegészségügyi Igazgatóság

foglalkozás-orvoslás

Kulcsszavak: nanoanyagok, foglalkozás-orvoslás, kutatás

Kulcsszavak: nanoanyagok, foglalkozás-orvoslás, kutatás

Bevezetés

Általánosságban elmondható, hogy a nanotudomány és a nanotechnológia a rendkívül kicsi részecskék használatának tanulmányozása és alkalmazása, és mivel minden tudományos területen, például kémia, biológia, fizika, orvostudomány, anyagtudomány és mérnöki területeken alkalmazhatók, napjaink kihívásává válnak. a foglalkozás-orvoslás gyakorlata, különösen az egészségügyi orvosi felügyeletet igénylő munkavállalók kiszolgáltatása révén, a kutatók középpontjában álló patofiziológiai mechanizmusokkal, valamint specifikus, általános (szellőzés) és egyéni (védőfelszerelés) különféle nanoanyagok toxicitásával.

A nanotechnológiáról rendelkezésre álló jelentések [1] szerint jelenleg kizárólag 50 folyóiratot és 33 konferenciát (I. táblázat), 20 műhelyt és körülbelül 125 471 cikket találunk, amelyek az ezen a téren aktuális tendenciákról jelentek meg. A kutatás szempontjából minden évben az Egyesült Államok, India, Japán, Brazília és Kanada azok a fő országok, ahol kiterjedt tanulmányokat végeznek a nanotechnológia területén; az USA-ban. október 9-re - a nemzeti nanotechnológia napjára - kerül sor.

Mik azok a nanoanyagok?

A gyártott nanoanyagok (NM) az anyagok változatos csoportja, amelyeket nagyon kis méretük és kivételes tulajdonságaik miatt a gyáriparban és az építőiparban, a számítógépekben, az élelmiszerekben, a gyógyszeriparban és a biomedicinában egyre inkább felhasználnak. Az NM-hez kapcsolódó egészségügyi és biztonsági aggályok arra kényszerítették a szabályozó ügynökségeket, hogy mérlegeljék a munkavállalók egészségének és biztonságának védelmét szolgáló megelőző intézkedéseket és szabályozásokat. Az NM-k általában olyan gyártott anyagok csoportját/osztályát foglalják magukban, amelyek legalább 1-100 nm közötti méretek egyikével rendelkeznek, olyan méretekkel, amelyekhez egyedi, innovatív tulajdonságaik vannak, amelyek eltérnek csak a kémiai összetétel vagy méretek által biztosítottaktól. nagyobb (μm-mm), módosítja a biológiai viselkedést és az emberi egészségre gyakorolt ​​hatást (közéleti/foglalkozási).

A legismertebb és vizsgált nanorészecskék [2], beleértve az egyén egészségére gyakorolt ​​hatást: nano-Ag, nano-TiO2, nano-SiO2, nano-ZnO, nano-Al2O3, rétegzett szilikát (montmorillonit, Al (2) [(OH) 2/Si (4) O (10)] nH (2) O, korom, szén nanocsövek - CNT). Az "ultrafinom részecskéknek" tekintjük azokat a 100 nm alatti méreteket, amelyeket nem a fő technológiai folyamatban gyártanak, hanem véletlenszerűen állítanak elő olyan technológiai folyamatokban, amelyek magukban foglalják a hegesztést, az égést és a dízelmotorokat. A terminológiától függetlenül, a munkahelyi egészség és biztonság szempontjából, és hasonló fizikai-kémiai jellemzők miatt, ezeknek az anyagoknak az expozíció belélegzéssel, bőrrel való érintkezéssel, lenyeléssel történhet, bár a kockázatokra, a domináns útra és a toxicitásra vonatkozó adatok korlátozottak.

Az NM gyártása és marketingje sokkal gyorsabban halad, mint az NM biztonsági kutatás. Ez a jelenség erőteljesen befolyásolja a foglalkozási orvosok megközelítését az NM/NP (nanorészecskék) által jelentett egészségügyi kockázatokról. Az irodalomban (I. táblázat) egyre több bizonyíték utal arra, hogy az NM-k potenciálisan veszélyesek az emberre, és szigorú ipari higiéniai intézkedéseket kell tenni az expozíció korlátozása érdekében a kezelés során. Ezen túlmenően, tekintettel a felruházott NM patogenetikai jellemzőivel kapcsolatos bizonytalanságra, egy adott NM/NP toxikológiai tulajdonságait egyedileg kell értékelni, a jelenlegi tudományos ismereteken alapuló új szűrési stratégiák révén.

A környezet, az egészség és a biztonság kapcsolata a munkavállaló és a fogyasztó között

Mind a gyártott nanoanyagok (NM) életciklusa, mind a piacon lévő termékek kialakítása expozíciós helyzeteket teremthetnek, amelyek hatással vannak a környezetre és/vagy az egyének egészségére, valamint a tudományos információk és az orvosi bizonyítékok bizonytalansága megnehezíti az orvosi felügyeleti protokollok létrehozását a munkahelyen. vagy egyrészről a foglalkozási veszélyek időszakos átvilágítása vagy nyomon követése/értékelése, valamint a fogyasztók káros hatásainak vizsgálata.

Az 1. ábra mutatja, hogy a környezet - az egészség és a biztonság (EHS) kapcsolatának értékelésének fő területei mind az iparágakban (feldolgozóipar, mélyépítés vagy autóipar, orvostechnika) vannak kitéve nyersanyagoknak vagy késztermékeknek (ömlesztve az NM), így a ciklus elején, de a ciklus végén is (elégetés, újrahasznosítás, talajszint-szintezés) és a fogyasztók (gyógyszerek, kozmetikumok) szintetizálásával és felhasználásával a fogyasztási cikkekben történő felhasználás céljából sok előállított nanoanyagot szintetizálnak (2. ábra)., a mindennapi életben.

Már titán-dioxid (nano-TiO (2)), cink-oxid (nano-ZnO), ezüst (Ag) és más fémek vagy ezek oxidjai nanorészecskék vannak jelen a kereskedelmi termékekben, például napvédő krémekben, kozmetikumokban, autófestékek és gumik. Az NM újabb és fejlettebb alkalmazása magában foglalja a kvantumpontokat (QD) a sejtképalkotásban, a cirkónium-oxidokat a csontpótlásban, valamint a protéziseket és nanohordozókat a gyógyszeradagolásban (rákterápia). A nanotechnológia előnyei kiválóak [2], beleértve az antimikrobiális aktivitást, a karcolás és vízállóságot, a tartós fényerőt, a jobb processzorsebességet és a jobb felbontást a kijelzőn, csak néhányat említve.

Bár e termékek fejlesztői gyakran termékeik előnyös, érdekes szempontjaira összpontosítanak, a biztonsági és toxicitási kérdéseket nem tárgyalják részletesen, és a hosszú távú hatásokat, például a krónikus expozíciót és a környezetszennyezést még kevésbé dokumentálják. Az NM előállításával és széles körű alkalmazásával várhatóan fokozódnak a foglalkozási veszélyekkel (az expozíció ellenőrzése, az értékelés és a kockázatmegelőzés - megelőző orvosi megfigyelés - összefüggő patológia kimutatás), a megfelelő kezeléssel, az ártalmatlanítással, a tárolással, a szállítással és a tisztítással kapcsolatos aggodalmak. Az NM-k lehetséges biológiai hatása emlékeztet arra, hogy a nanoanyagok kétélű karddá válhatnak, ha nem megfelelően kezelik őket, mind a munkavállalók, mind a fogyasztók számára.

Ismerve az orvosok, mérnökök és a szabályozó ügynökségek számára a döntések meghozatalának kihívásait, az NM/NP hatásainak szisztematikus elemzéséhez és értelmezéséhez a következő kritériumokban állapodnak meg [3]:

Környezeti kritériumok:

  1. a veszélyes hatás mutatói
  2. oldódás vízben, ami fokozhatja/csökkentheti a toxikus hatást
  3. agglomerációra vagy ülepedésre való hajlam
  4. viselkedés a hulladék vízkezelése során
  5. égés közbeni stabilitás

Az emberi egészség kritériumai:

    1. akut toxicitás
    2. krónikus toxicitás
    3. DNS károsodás
    4. a szöveti korlátok átlépése vagy megsemmisítése
    5. sejtkárosodás az agyban
    6. bőrkárosodás
    7. a gyomor-bél traktus károsodása
    8. légúti károsodás.

Megjegyezzük, hogy egyes NM-ek döntően befolyásolhatják a környezetet (a kockázat nagymértékben korrelál a termék életciklusával és a globálisan előállított NM-mennyiséggel), mások azonban túlnyomórészt az egyén egészségét befolyásolhatják (a kutatók által értékelt köz- és foglalkozás-egészségügyi tanulmányok).

A nanoanyagok toxicitása (NP nanorészecskék)

Jelenleg csak korlátozott ismeretek állnak rendelkezésre az NP-k toxikológiai hatásairól, de ma már ismert, hogy az NP-k toxikus viselkedése különbözik tömeges társaiktól. Még az azonos kémiai összetételű NM-k is különböznek toxikológiai tulajdonságaikban, a toxicitás a felület méretétől, alakjától és bevonatától függ. Ezért az NM-k ipari/kereskedelmi felhasználása előtt nagyon fontos, hogy megfelelő toxicitás-értékelésnek vessék alá őket, és a mérgező hatás szempontjából értékelendő NM-paraméterek között szerepelnek a felületi terhelések, a bevonó anyagok és a reaktivitás. NP.

Irodalom [2,3] a fémoxid-NP-k, a fém-NP-k, a kvantumpontok (QD), a szilícium-dioxid-NP-k (SiO2), a szén nanocsövek (CNT) és más szén-dioxid-nanoanyagok toxicitásáról. Az alkalmazások széles skáláját már világszerte megtalálták, és in vitro és in vivo NP vizsgálatok kimutatták, hogy a legtöbb mérgező az állatokra, és mérgező viselkedésük méretétől, alakjától, felületi terhelésétől, típusától függően változik bevonóanyag és reaktivitás. A dózis, az alkalmazás módja és az expozíció kritikus tényezők, amelyek befolyásolják az adott típusú NP által okozott toxicitás mértékét. Az orvosi felügyelet vagy termékvizsgálat során beadandó NP-típusú toxicitási tesztek létrehozása még mindig gondos és szigorú kutatást igényel.

Szükségesnek tartják egy elfogadott "vizsgálati rendszer" meglétét is, amely felhasználható az NP-toxicitás megfelelő, pontos és gazdaságos értékeléséhez, mivel az NP számos vizsgálatban [2, 3] in vivo számos különböző toxikus hatást váltott ki és in vitro:

  • az NP által kiváltott hatások a tüdő-, szív-, reproduktív-, vese- és bőrrendszerekre, valamint a különböző sejtvonalakra vonatkoznak;
  • az expozíció után az NP jelentős felhalmozódását találták a tüdőben, az agyban, a májban, a lépben és a csontokban a vizsgált fajokban;
  • az NP által okozott toxicitás mértéke összefügg a felületi tulajdonságokkal, az oldható NP-k összetevőik miatt mérgezővé válnak; de az oldhatatlan NP-k esetében teljesen más a helyzet (pl. a stabil fém-oxidok nem mérgezőek, míg a redoxpotenciállal rendelkező fém-NP-k citotoxikusak és genotoxikusak lehetnek).

Mivel az NP-toxicitásra vonatkozó adatok sajnos korlátozottak, ezért nem teszik lehetővé a tudósok számára a szintetizált NP-k jelentős mennyiségi kockázat- és biztonsági értékelését (ami az NP-ben lévő koncentrációk koncentrációjára vonatkozó előírások hiányához vezet). környezet és biológiai folyadékok vagy szövetek), így különösen fontos a meglévő nanotoxikológiai vizsgálatok eredményeinek megszerzése és felhasználása, valamint új és hasznosabb jövőbeni kockázatértékelési rendszerek kidolgozása. Fokozott erőfeszítésekre van szükség mind egyénileg, mind együttesen a jövőbeni nanotechnológia előnyeinek és hátrányainak feltárása érdekében.

Bőrhatások

A nanorészecskéknek (ultrarészecskék) való kitettség és a bőr közötti kapcsolat kutatási adatait 12 egyetem kutatócsoportja (NANODERM) 2003-2007 között végzett tanulmányában [4] gyűjtötték és elemezték, amelynek eredményei referenciaként szolgálnak. minden szakorvos, beleértve a foglalkozási orvosokat is. A bőr egészsége döntő jelentőségű, mivel a nanorészecskék behatolását a bőrrétegekbe csak a nano-TiO2 esetében figyelték meg, és csak az egészséges bőr stratum corneumában, anélkül, hogy elérnék a mély rétegeket, sejtkárosodással; nincs a bőr diffúziójának profilja, és arra a következtetésre jutottak, hogy az NP behatolása csak a bőrön történő mechanikus hatással történik. Így a bőrminőség biztosítja az NP gátló funkcióját, de a melanociták és a fibroblasztok egymást követő sejtroncsolással internalizálhatják a nano-TiO2-t; a szőrtüszőkbe való behatolás lehetséges, a keratinocita differenciálódás megváltozik, és a kiürülést desquamation és faggyúkiválasztás végzi.

Hatások a légzőrendszerre

Bár a belélegzés kevésbé valószínű a gyártott nanoanyagoknál (NM) a környezeti vagy ásványi porszemcsékhez képest, ez előfordulhat a szabadon diszpergálódó NP-k tömeges gyártása és munkahelyi kezelése során. Összefoglalva az NP és a CNT (szén nanocsövek) veszélyeire vonatkozó legfrissebb adatokat [5], különös hangsúlyt fektetve a tüdőre és a tüdő eredetű sejtkultúrára gyakorolt ​​toxikus hatásra, mivel az alveoláris területen a legnagyobb a lerakódás, az NM elsődleges kölcsönhatásai hám- és alveoláris makrofágok (MA). A légúti epitheliális permeabilitás alapjául szolgáló sejtmechanizmusok korlátozott adatai azt mutatják, hogy a légúti NP felvétele nem igényel epitheliális mediációt, inkább alternatív mechanizmusok, például MA-függő disszemináció bevonására utal. A toxicitás és a részecske jellemzői közötti kapcsolat összetett lehet, beleértve a méretet, a felületet és a kémiai formát. Egyes NM-k oxidatív stressz-paradigma szerint működnek, de az NM-k lehetséges kölcsönhatásai a biológiai rendszerekkel további sérülési formákhoz vezethetnek.

Különösen a CNT-k, a kristályos szén antropogén formái, egyedülálló tulajdonságaik miatt jelenleg intenzív kutatási erőfeszítéseket vonzanak, amelyek alkalmassá teszik őket a biomedicina és a farmakológia számos felhasználására. Noha a CNT stimulálja a citokinek termelését és gyulladásos reakciókat vált ki, ezek a szokásos rostokhoz hasonlóan is viselkedhetnek, állatkísérletekben megmutatják tüdőgranuloma és fibrotikus reakciók kiváltó képességét.

Az NP-k képesek okozni az oxidatív stresszt, a reaktív oxigénfajok (SRO-k) képződését, az NF-kappa B aktiválódását, de az NM és a biológiai rendszerekkel való lehetséges kölcsönhatások némelyike ​​további sérülési formákhoz vezethet: az NP befolyásolhatja a fagocitózist, növelheti az érzékenységet makrofágtól kemotaktikus faktorokig (MCP-1), ezáltal súlyosbítva az antigén által közvetített gyulladást. Az NP-fémek (pl. TiO2, Al2O3 és Fe3O4) befolyásolhatják a mitokondriális funkciót, ami az intracelluláris glutation felhalmozódásának drámai csökkenéséhez vezet, veszélyeztetve a sejtek életképességét és morfológiáját.

A CNT-k stimulálják a TNF-alfa termelését a tüdőben, gyulladásos reakciókat okozva, de áthaladhatnak a sejtmembránokon is, reagálva a DNS-sel és az aminosavakkal, ami sejt apoptózishoz vezet. A nagyobb CNT-k jellemzői lehetnek a hagyományos rostoknak, és megmutathatják azt a képességet, hogy stimulálják a mesenchymális sejtek növekedését, és tüdő granulomák kialakulását és fibrotikus reakciókat okozhatnak. Az egyedi fizikai jellemzők (méret, forma, kristályosság, felületi töltés) és kémiai jellemzők (felület bevonat, elemi összetétel és oldhatóság) olyan kémiai körülményeket teremthetnek, amelyek prooxidáns környezetet indukálnak a sejtekben, ami potenciálisan kiegyensúlyozatlan sejtenergia-rendszert okozhat. redox és így káros biológiai következményekhez vezet, a gyulladásos utak kezdetétől a sejthalálig.

Az exponált nanorészecskék egészségügyi felügyelete

A dilemmát a nanorészecskék (NP/NM) által jelentett kockázatok társadalmi megítélésének fokozódása és a nanotoxicitási vizsgálatok még mindig nem egyértelmű eredményei generálják, mivel következtetések csak egyes NP-kre vonatkoznak (pl. Ezüst, TiO2, CNT). Jelenleg a munkavállalók munkahelyi egészségének ellenőrzését a részecskéknek/anyagoknak való kitettség kémiai jellegével összefüggésben végzik (a GD 1169/2011 GD 355/2007 módosító és kiegészítő 1–146. Oldala) anélkül, hogy a klinikai vizsgálatokat egyedivé tehetnék, és 0,1 μm alatti részecskeméretekre vonatkozó specifikus paraclinikák vagy nanoanyagok/részecskék specifikus biológiai markerei. A foglalkozási orvosok jelenlegi kihívásait az NP-nek kitett munkavállalók időszakos orvosi felügyeletének vagy foglalkoztatásának programjának megtervezése és adminisztrációja kritikus pontjai jelentik:

  • munkahelyi kockázatértékelés
  • a toxicitás célszervének meghatározása minden nanoanyag esetében
  • a hatás szűrésére rendelkezésre álló tesztek kiválasztása (bőr, tüdő stb.)
  • kritériumok meghatározása a fellépés megindításához
  • az adatgyűjtési folyamat egységesítése (az NM-nek való kitettség nyilvántartása - a készülék hasznosságát értékelik, különösen hatékony a munkahelyi új kockázatok vagy veszélyek észlelése esetén)
  • teszt teljesítménye
  • a vizsgálati eredmények értelmezése (a szabványok viszonylagos tudományos támogatása)
  • megerősített tesztek (specifitás, érzékenység, pozitív prediktív érték)
  • munkakör státusza (a nanotechnológiához viszonyítva)
  • értesítés
  • diagnosztikai értékelés ("végpont" hiánya = olyan betegség, amely a NM típusa szempontjából foglalkozási kategóriába sorolható)
  • az expozíció értékelése és ellenőrzése (munkavállaló kontra fogyasztó)
  • iratok tárolása (szerkezet, formátum, idő stb.).

A nanorészecskéknek kitett munkavállalók orvosi felügyeletének korlátai

Az NM-nek kitett munkavállalók orvosi szűrésének elvégzésének kritériumai a következők:

A munkavállalók egészségének felügyeletét ajánlatos kiigazítani mind az NM-expozíció - káros egészségkárosító hatások, nanotoxicitási vizsgálatok, mind a jelenlegi és jövőbeni, "végpontokat" felderítő - lehetséges foglalkozási betegségek és biológiai markerek (molekuláris ) kellő érzékenységgel, specifitással és kiszámíthatósággal kell bevezetni az orvosi szűrővizsgálatokba.

Következtetés

A nanorészecskéknek kitett munkavállalók egészségének felügyelete a munkahelyen, a dedikált kutatás [9] keretében, amely folyamatban van és bővül, amint a nanotechnológia új területeket foglal el, meghatározott dinamikában közelíthető meg, figyelembe véve a következőket:

  • megelőző intézkedések az NM-expozíció ellenőrzésére
  • a kockázatok és veszélyek figyelemmel kísérése szakma, munkakör, technológiai folyamat, biológiai hatások, az NM-vel kapcsolatos expozíciós profil időbeli alakulása szerint
  • az orvosi felügyelet kiigazított megközelítései, tisztán szemlélve a klinikai vizsgálatok és a biológiai markerek relevanciáját, hogy elkerüljék a nem-NP-specifikus tesztek túlzott beadását, amelyek káros hatásokat okozhatnak (pl. indokolatlan besugárzás tüdőradiográfiával, szorongás), amelyek további gazdasági hatással járhatnak.