Nanoosakesed –ohutud või ohtlikud? - Tööelu portaal · 2015-07-06 · Los Angeleses 0.07 mg/m3 õhu kohta alla 2.5 mikromeetri osakesi. Aga mida teevad nanoosakesed keskkonnas?

Nanoosakesed – ohutud või

ohtlikud?

Angela Ivask, PhDKeemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituut

Keskkonnatoksikoloogia uurimisgrupp

Eesti Toksikoloogia Selts

�Nanoosakesed

�Nanoosakeste ja nanomaterjalide ohutus

�Nanoosakeste ja nanomaterjalide reguleerimine tarbekaupades�Nanoosakeste ja nanomaterjalide reguleerimine tarbekaupades

Angela Ivask

KBFI, Keskkonnatoksikoloogia laboratoorium

[email protected]

�Nanoosakesed



Angela Ivask


[email protected]

Nanoosakesed

Euroopa Komisjoni soovitus nanoosakeste defineerimise kohta 18. oktoobrist 2011:

"Nanomaterjal” – looduslik, juhuslikult tekkinud või tööstuslikult toodetud materjal, mis

sisaldab osakesi sidumata olekus, agregaadi või aglomeraadi kujul ning mille arvulise

suurusjaotuse osakestest vähemalt 50 % on ühe või mitme välismõõtme poolestsuurusjaotuse osakestest vähemalt 50 % on ühe või mitme välismõõtme poolest

suurusvahemikus 1–100 nm”

Ka fullereene, grafeenihelbeid, süsinikust nanotorusid, mille läbimõõt on alla 1 nm,

käsitletakse kui nanomaterjale

Toodud definitsioon on aluseks enamikule nanomaterjalide kohta käivatele EL õigusaktidele

Angela Ivask


[email protected]

- Looduslikud nanoosakesed

- Juhuslikult tekkinud

Nanoosakesed


nanoosakesed

- Eesmärgipäraselt toodetud

nanoosakesed

Angela Ivask


[email protected]


Looduslikud ning juhuslikult tekkinud nanoosakesed on ehk kõige

paremini tuntud õhus. Suurlinnade õhk on saastatud – kõik

teavad seda!

Juba ammu mõõdetakse õhu kvaliteeti, hinnates õhus olevaid

väikseid osakesi PM10 (alla 10 µm ehk 10 000 nm) ja PM2.5 (alla

2.5 µm ehk 2 500 nm).


Nanoosakesed


nanoosakesed


nanoosakesed

Va


2011.a. uuriti Soome tervise ja heaolu instituudis 9

riskifaktori mõju inimese tervisele Soomes


Nanoosakesed


nanoosakesed


nanoosakesed

Va

Angela Ivask


[email protected]

http://www.thl.fi/thl-client/pdfs/b75f6999-e7c4-4550-a939-3bccb19e41c1

Õhusaastus on inimese tervist ohustavate faktorite järjekorras 9. kohal



Nanoosakesed


nanoosakesed


nanoosakesed

Selliseid ei ole

varem keskkonnas

esinenud!

Vaadakem ette!

Sünteetilisi nanoosakesi toodetakse selleks, et neid kas tarbetoodetesse või tööstuslikult kasutatavatesse

materjalidesse teatud omaduse saavutamiseks lisada.

Sünteetilised nanoosakesed

Nano-katted

Mida väiksemad osakesed, seda paremini

katavad pragusid, püsivad kauem autol

Nanotekstiilid

Võivad olla: metallidel baseeruvad nanoosakesed, immobiliseeritud polümeeridesse

Angela Ivask


[email protected]

Nanotekstiilid

Vetthülgavad, antimikroobsed

Nanomaterjalid

Kerged, tugevad materjalid, millest

ehitatakse nii spordivahendeid,

lennukikeresid. On ka planeeritud

ehitada kosmoselift!

Võivad olla: hüdrofoobsed orgaanilised nanoosakesed või hüdrofoobse kattega kaetud nanoosakesed, hõbeda nanoosakesed

Enamasti süsinikust nanotorukesed

Too

de

te a

rvTootegrupid, milles arvuliselt kõige enam sünteetilisi nanoosakesi kasutatakse

Sellist statistikat on teinud kuni 2011. aastani USAs Woodrow Wilson´i keskus

www.nanotechproject.com


Too

de

te a

rv

Teh

nil

ise

d a

rap

aa

did

Ko

sme

eti

ka,

terv

is

Ko

du

ja

ae

d

Ele

ktro

on

ika

Toit

ja

jo

ok

Au

tota

rbe

d

Eri

ne

vad

se

ad

me

d

Last

eka

ub

ad

Angela Ivask


[email protected]

1400

Aastatega on eesmärgipäraselt toodetud nanoosakesi sisaldavate toodete hulk pidevalt

kasvanud.

Sellist statistikat on teinud kuni 2011. aastani USAs Woodrow Wilson´i keskus

www.nanotechproject.com


0

200

400

600

800

1000

1200

2005 2006 2008 2008 2009 2010

Too

de

te a

rv

Aasta

Angela Ivask


[email protected]

Vabrik „nanoFormula“ valmis 2010. aastal ning toodab pinnakaitsevahendeid.

Vabrik pakub taskukohase hinnaga laiatarbekasutamiseks mõeldud

Eestis toodetakse nanoosakesi sisaldavaid pinnakaitsevahendeid


laiatarbekasutamiseks mõeldud innovaatilisi tooteid, mis võimaldavad tunduvalt vähendada tavapärase olmekeemia kasutamist kodus, tööstuses ja teeniduses.

Tooteid müüakse Baltimaades, Hollandis, Norras, Hiinas.

Angela Ivask


[email protected]

NANOHAP põhielemendi - kaltsiumi (Ca) - adekvaatne kasutamine võib olla raviva efektiga mitmete haiguste või häirete puhul:•reumatism,

•luude valulisus,

•igemete veritsus,

Eestis toodetakse nanoosakesi sisaldavaid toidulisandeid


•igemete veritsus,

•hemorroidid,

•aneemia,

•unetus,

•jalalihaste krambid,

•tuberkuloos,

•vinnlööve,

•mao- ja soolte haavandid,

•naha kahjustused /põletused jt.

•60 kapslit 34 Eur + km

Angela Ivask


[email protected]

Eestis arendatakse innovatiivseid nanoosakesi sisaldavaid materjale

Nanoklaas

Tavaolekus on see klaas peaaegu läbipaistmatu, näiteks klaasi taga paiknevast

inimnäost võib aimata vaid väga ähmast kontuuri. Lülitile vajutamine muudab

klaasi aga selgeks ja kirkaks aknaklaasiks.

Nagu võibki arvata klaasi loonud teadusasutuse nime põhjal, on efekt seotud

nanotehnoloogia saavutustega. Läbipaistvust muutev klaas koosneb tegelikult

kahest üksteise vastu liimitud klaasitahvlist. Kummalegi tahvlile on enne

kokkukleepimist kantud üliõhuke läbipaistev, elektrivoolu juhtiv indium-


kokkukleepimist kantud üliõhuke läbipaistev, elektrivoolu juhtiv indium-

tinaoksiidi kiht, kahe oksiidikihi vahel aga on sool-geelklaasi kiht.

Viimane on teadlaste sõnul justkui tavaline klaas, ainult et vedel. Kiht tahkestub

alles pärast klaasitahvlitele kandmist. Kõige olulisem on aga see, et sool-

geelklaas sisaldab mikroskoopilisi vedelkristalli tilku. Just viimased muudavadki

klaasi kord läbipaistvaks, kord läbipaistmatuks.

Kui indium-tinaoksiidi kihtidesse lastakse elektrivool, siis reastuvad sool-

geelklaasis asuvad vedelkristalli molekulid elektrivälja mõjul nõnda, et klaasist

on võimalik läbi vaadata, selgitab Kristjan Saal. Kui vool lakkab, siis pööravad

vedelkristalli molekulid end tagasi suvalisse asendisse ning selle tulemusena

valgus hajub, klaasi optiline läbipaistvus kaob.

Angela Ivask


[email protected]

Nanoosakeste eesmärgipärane tootmine ja rakendamine on vana idee, ent uus teostus

1959.a.

„...Ma arvan, et aatomitega manööverdamine ei ole vastuolus füüsika

printsiipidega. See ei ole soov mitte ühegi seadusega pahuksisse minna

vaid midagi sellist, mida on teoreetiliselt kogu aeg saanud teha, ent

kunagi (varem) pole tehtud, kuna me oleme liialt suured...“

Eric Drexler 1986.a.


Eric Drexler 1986.a.

avaldas Eric Drexler ulmeraamatu “Loomise masinad (Engines of creation: The coming era of Nanotechnology)”Näiteks arutletakse nanotehnoloogiliste

võimaluste üle luua iseseisvalt töötavad masinad, millel on kunstlik

intelligents. Näiteks rakku ise parandavad molekulaarsed masinad.

“Grey Goo”

Aatomite ja molekulide liigutamiseni ei ole veel tegelikult jõutud. Praegu käib

töö suurustes, kus mitu molekuli või aatomit on koos Angela Ivask


[email protected]

Praegu toodetakse nanoosakesi juba tonnides aastas


Süsinikust nanotorud

Angela Ivask


[email protected]

�Nanoosakesed



Angela Ivask


[email protected]

Kas oleks alust arvata, et nanoosakesed omavad kahjulikke mõjusid?

Ilmselt jah, sest need osakesed on võrreldes rakkudega

väga väiksed. Kuna nanoosakeste suurus sarnaneb

viiruste omaga, on väga tõenäoline, et need sisenevad

ka rakkudesse.

Artiklist ajakirjas Toxicology In Vitro (2012).

Nooltega on näidatud TiO2 nanoosakesed inimese epiteelirakkudes

500 nm

Nanoosakeste ja nanomaterjalide ohutus

500 nm

Angela Ivask


[email protected]

Sissehingamine Absorptsioon

naha kaudu

Sissesöömine

Nanoosakeste sisenemisteed inimese puhul


Angela Ivask


[email protected]

Sissehingamine Absorptsioonnaha kaudu

Sissesöömine



Absorptsioon naha kaudu ei ole väga tõenäoline nanoosakeste

sisenemistee. Enamasti ei ole näidatud, et nanoosakesed läbiksid

surnud nahakoe (stratum corneum) ning jõuaks naha-alustesse

kihtidesse.

ZnOnanoosakesed

Naha alused kihid

Angela Ivask


[email protected]


naha kaudu

Sissesöömine

Ei ole näidatud olulisi mõjusid seedesüsteemis peale nanoosakeste sissesöömist.



Angela Ivask


[email protected]

Ei ole näidatud olulisi mõjusid seedesüsteemis peale nanoosakeste sissesöömist.

Suuremad osakesed ei sisene seedesüsteemi rakkudesse. Teatud suuruses ja

teatud koostisega osakesed võivad pikaajalisel ekspositsioonil põhjustada

põletikku (nt. seotud Crohni haigusega).

Toidus leidub enamasti TiO2 nanoosakesi

Näiteks hõbeda (Ag) nanoosakesed võivad küll liikuda peale

suhu/ninna manustamist naharakkudesse ent nad kogunevad

seal ning midagi nähtavalt ohtlikku ei põhjusta. /See mees kasutas

hõbeda nanoosakesi sisaldavat medistiinilist preparaati ca 4

aastat/

Kuigi otseseid seedesüsteemist süsteemsesse ringlusesse sattunud nanoosakeste poolt

põhjustatud mõjusid ei ole inimestel täheldatud, ei saa neid välistada tulevikus


naha kaudu

Sissesöömine

Nanoosakeste sissehingamine on inimeste puhul üks peamisi



Angela Ivask


[email protected]

Nanoosakeste sissehingamine on inimeste puhul üks peamisi

absorptsiooniteid.

Nanoskaalas osakesed ladestuvad just kopsu alveoolides ja

trahheobronhiaalses osas.

See tähendab, et peaksime end hoidma lenduvate

nanoosakeste eest

Eriti oluline on see inimestele, kes osakesi valmistavad

ja nendega otseselt töötavad!Süsinikust nanotorukestele on seatud piir 0.007 mg/m3 õhu kohta

töökohal. Võrdluseks:

Tallinnas on ca 0.01 mg/m3 ja

Los Angeleses 0.07 mg/m3 õhu

kohta alla 2.5 mikromeetri osakesi

Aga mida teevad nanoosakesed keskkonnas?Nanoosakeste ja nanomaterjalide ohutus

Angela Ivask


[email protected]

Soure: internet

Nanoosakeste ja nanomaterjalide ohutusAga mida teevad nanoosakesed keskkonnas?

� Teatud nanoosakesed põhjustavad vetikate agregatsiooni ja seeläbi, nende kasvu pidurdumist

Aruoja jt. 2009 Science of the Total EnvironmentAruoja jt. 2009 Science of the Total Environment

� Paljud väiksed veeloomad söövad nanoosakesi, kuna nende suurus meenutab loomade

tavatoitu

Autor: Monika MortimerAngela Ivask


[email protected]

�Nanoosakesed



Angela Ivask


[email protected]

Kuna on näiteid nanoosakestest, mis ühel või teisel moel nii inimest kui keskkonda

kahjulikult mõjutada võiks, on oluline, et nanoosakeste keskkonda paiskamine oleks

kontrollitud.

Kuidas eristada tooted, mis sisaldavad nanoosakesi?

� Praegu ei ole see nii lihtne, kuna pakenditele ei ole kohustust kirjutada, et tegu on

nanotehnoloogiaga või nanoosakestega.

Nanoosakeste ja nanomaterjalide reguleerimine tarbekaupades

nanotehnoloogiaga või nanoosakestega.

� Alates 2013. aasta juulist on nõutud, et kosmeetikatoodetele oleks neis sisalduvad nanoosakesed

märgitud.

� Vahel võib nanoosakeste märkimine toodetele olla ka suhteliselt keeruline, kuna tootjad ei ole

teadlikud nanoosakeste sisaldusest oma toodetes.

Angela Ivask


[email protected]


EL-s kehtib kemikaaliseadus REACH (Regulation evaluation, authorization and restriction of chemical substances). Selle järgi peavad tootjad vastutama selle eest, et nende toodetud

kemikaalid, ained või valmistised oleksid ohutud nii inimesele kui keskkonnale

Kemikaalide ohutuse eest vastutamine toimub läbi toodetud keemiliste ühendite testimise,

mis sõltub tootmise mahust ja algab alates 1. tonnist aastas

Süsinikust nanotorud

Nanoosakesi toodetakse üle 1 tonni aastas

Angela Ivask


[email protected]



<<<< 1 tonni aastas ≥≥≥≥ 1 tonni aastas ≥≥≥≥10 tonni aastas ≥≥≥≥ 100 tonni aastas ≥≥≥≥ 1000 tonni aastas

Silma ja nahaärritus in vitro ei jah jah jah jah

Naha sensitiseerimine ei jah jah jah jah

Mutageensus in vitro ei jah jah jah jah

Akuutne toksilisus (söömine) ei jah/ei jah jah jah


Akuutne toksilisus (söömine) ei jah/ei jah jah jah

Akuutne toksilisus

(altenatiivne manustamistee)

ei ei jah jah jah

Subakuutne toksilisus (28

päeva)

ei ei jah jah jah

Subkrooniine toksilisus (90

päeva)

ei ei ei jah jah

Reproduktiivtoksilisus (1

põlvkond)

ei ei ei jah jah

Krooniline toksilisus ja

kantserogeensus

ei ei ei ei jah

In vivo (kas loom sureb, millal?, kas on mutageenne?) In vitro (loomast välja võetud rakud)

<<<< 1 tonni aastas ≥≥≥≥ 1 tonni aastas ≥≥≥≥10 tonni aastas ≥≥≥≥ 100 tonni aastas ≥≥≥≥ 1000 tonni aastas

Lühiajaline toksilisus

vesikirpudele

ei jah jah jah jah

Lühiajaline toksilisus vetikatele ei jah jah jah jah

Lühiajaline toksilisus kaladele ei ei jah jah jah

Mõju aktiivmuda aktiiivsusele ei ei jah jah jah




Mõju aktiivmuda aktiiivsusele ei ei jah jah jah

Pikaajaline toksilisus kalale ja

vesikirbule

ei ei ei jah jah

Lühiajaline toksilisus

taimedele ja

maismaaloomadele

ei ei ei jah jah

Pikaajaline toksilisus

taimedele ja

maismaaloomadele

ei ei ei ei jah

Pikaajaline toksilisus

setteorganismidele

ei ei ei ei jah

Pikaajaline toksilisus lindudele ei ei ei ei jah

� EL-s kemikaali registreerides on nõutud, et tootja teavitaks

spetsiaalses ettevalmistatud süsteemis (IUCLID) enda toodetud

osakeste suuruse jaotuse

Kemikaalitootjad peavad vastutama ka toodetud nanoosakeste ohutuse eest!




� On välja antud rida soovituslikke meetodeid selleks, kuidas tootjad

peaksid määrama oma toodetud nanoosakeste suuruse jaotuse ja

kuidas tootjad peaksid testima toodetud nanoosakeste ohtlikkust.

Üldiselt ei peeta oluliseks suurte koguste nanoosakeste akuutse toksilisuse testimist, pigem keskendutakse pikaajalise (kroonilise) toksilisuse testimisele

Ei ole võimalik andmete ülekandmine ühest uuringust teise, kuna enamasti on testitud nanoosakesed erinevad

Inimese puhul on väga olulised andmed süsteemse toksilisuse kohta

Angela Ivask


[email protected]

Nanoosakeste tulevik

Kõigepealt uurime, kas toodetud

nanoosakesed ei ole ohtlikud, ja siis

hakkame tootma!

Eestis viiakse läbi nanotoksikoloogilisi

uuringuid Keemilise ja Bioloogilise Füüsika

Instituudi Keskkonnatoksikoloogia

laboratooriumis

Angela Ivask


[email protected]

Documents

Nanoosakesed –ohutud või ohtlikud? - Tööelu portaal · 2015-07-06 · Los Angeleses 0.07 mg/m3 õhu kohta alla 2.5 mikromeetri osakesi. Aga mida teevad nanoosakesed keskkonnas?