29.10.2014

1

Varnost nanomaterialov

mag.Viviana Golja, univ.dipl.kem.

• Kaj so nanomateriali in kje jih najdemo

• Tveganja, ki jih prinaša uporaba novih materialov za človeka in okolje

• Zaključek

29.10.2014

2

NANO - gr.: nanos = škrat

10 -9 m

majhne virusi bakterijemolekule proteini

ioni lipidi škrobi celice

nm (log skala)

Nanomateriali

PRIPOROČILO KOMISIJE z dne 18. oktobra 2011 o opredelitvi nanomateriala(2011/696/EU):

Nanomaterial pomeni naravno, mešano ali umetno snov, ki vsebuje delce v nevezanem stanju ali v obliki agregatov ali aglomeratov in pri kateri je ena ali več zunanjih dimenzij – za 50 % ali več delcev pri razporeditvi snovi po velikosti glede na število – v razponu velikosti od 1 do 100 nm. Številčna porazdelitev delcev!

• V posebnih primerih in kadar je to upravičeno zaradi pomislekov glede okolja, zdravja, varnosti ali konkurenčnosti, se lahko mejna vrednost za razporeditev snovi po velikosti glede na število, ki znaša 50 %, nadomesti z mejno vrednostjo med 1 in 50 %.

• Z odstopanjem od točke 2 je treba fulerene, plasti grafena in enoplastne ogljikove nanocevke z eno ali več zunanjimi merami pod 1 nm obravnavati kot nanomateriale.

• „delec“ pomeni zelo majhen del snovi, ki ima določene fizične meje; • „aglomerat“ pomeni skupek šibko povezanih delcev ali agregatov, katerih

zunanja površina je podobna vsoti površin posameznih sestavnih delov; • „agregat“ pomeni delec, sestavljen iz močno povezanih ali zlitih delcev

29.10.2014

3

Nanomateriali

Nanodelci:

• Prisotni v naravi (vulkanski prah, puščavski prah, erozija, virusi)

Symian virusCC BY-SA 3.0

Nanomateriali

Nanodelci:

• Proizvedeni

– nenamensko (izgorevanje biomase in fosilnih goriv, ognjemeti, izpuh motorjev z notranjim izgorevanjem, zlasti dizelskih motorjev, stranski produkti pri varjenju,

brušenju…)

29.10.2014

4

Nanomateriali

Proizvedeni

– namensko, z uporabo nanotehnologije :

Uporaba, načrtovanje, karakterizacija in proizvodnja struktur, predmetov in naprav v nano velikosti – nanomateriali –nanodelci

Organiziranje skupin atomov in molekul ali zmanjševanje večjih struktur

Nanomateriali

NOVE IN IZBOLJŠANE LASTNOSTI MATERIALOV

• Izdelki, ki se nahajajo na tržišču:

http://www.nanotechproject.org/cpi/

www.bund.net

http://nano.taenk.dk/

EFSA: Inventory of Nanotechnology applications in the agricultural, feed and food sector:

http://www.efsa.europa.eu/en/supporting/pub/621e.htm?utm_source=newsletter&utm_medium=email&utm_content=pub&utm_campaign=20140724

29.10.2014

5

• Proizvedeni nanodelci:

– anorganski (srebro, zlato, silicij, platina, ZnO, TiO2, Fe2O3…)

– organski (grafen, fulereni, ogljikove nanocevke, strukturirani polimeri, DNK+ kovine

– …)

Nanomateriali

• Medicina:

– Diagnostika (biosenzorji, medicinsko snemanje)

– Protetika (biokompatibilni materiali, umetni organi)

– Zdravljenje (biosenzorji, nanoroboti)

29.10.2014

6

Nanomateriali

• Informacijska in komunikacijska tehnologija:

- Hitrejše delovanje, cenejši, več spomina

Nanomateriali

• Gradbeništvo- Nanopremazi, lažji in močnejši materiali

- Senzorji za poškodbe

slika muzeja New Dalian Planning Museum s spletne strani: http://www.evolo.us/architecture/titanium-dioxide-equals-maintenance-free-facade-new-dalian-museum-by-10-design/

29.10.2014

7

Nanomateriali

• Sončna kozmetika: nano TiO2, ZnO,

• tris-biphenyl triazine

Nanomateriali

• Tekstil

• Odpornost na madeže, bakterije (Ag, Au nanodelci)

• Blokiranje UV žarkov, obstojnost na ogenj, proti mečkanju (ZnO, TiO2, ZrO)

•

•• Indijski lotos

29.10.2014

8

Nanomateriali

• Celulozna nanovlakna na površini nitk lesne pulpe. (Photo: Gary Chinga Carrasco, Nanoscale Research Letters 2011, 6:417)

Papir• Nanoceluloza naravno sintetizirana v lesu: sestavljena iz

nanovlaken širine manj kot 20 nm : izboljšane mehanske, barierne in optične lastnosti papirja (filtri za vodo, biorazgradljivi implanti, lepila)

• Dodatek nano mineralov in oksidov kot polnil lahko izboljša optične in površinske lastnosti papirjev, zmožnost tiskanja, antimikrobne lastnosti

Nanomateriali

Čistila:

• samočistilni premazi

Živila:

• Aditivi za živila

• Membrane

• Senzorji za kontaminante

• Barvila

• Materiali v stiku z živili

29.10.2014

9

Nanomateriali

Ekologija:

• Katalizatorji za dizelske motorje, pnevmatike, ki se lahko reciklirajo, izboljšane sončne celice, baterije, boljša priprava in filtracija vode

• Novi materiali - zmanjšanje virov onesnaževanja, boljša raba energije, manjša uporaba čistil, topil, lažje recikliranje, lažji in bolj obstojni materiali

Nanomateriali

• Izdelki za prosti čas:

• Teniški loparji, žogice za golf, kolesa

vir slike: nanoyou.eu

Veliko možnosti uporabe!

Zanimivi spletni strani:

http://www.nanowerk.com/

http://www.nanoandme.org/nano-products/environment/

29.10.2014

10

Potencialna tveganja

Zaradi majhnosti in zelo povečane površine – imajo drugačne kemijske, električne, reološke, magnetne, optične, mehanske, strukturne in biološke lastnosti od kemijsko enakih makro delcev

Zelo povečana površina – več atomov na površini delca – izraženi kvantnomehanskipojavi

Slika iz brošure Food Safety Authority of Ireland: Nanotechnology andFood

Potencialna tveganja

Ni dovolj podatkov

o nevarnosti in izpostavljenosti

Nevarnost

Netopni biološko obstojni nanodelci se lahko akumulirajo v telesu

Gastrointestinalni trakt – krvni obtok –

jetra – vranica – možgani – reproduktivni sistem –prehod skozi celične membrane

29.10.2014

11

Potencialna tveganja

Nevarnost

oksidativni stres – poškodbe DNK, lipidov

celične membrane in beljakovin -

Možen razvoj različnih bolezni

Izpostavljenost

Ni dovolj podatkov

Potencialna tveganja

Ocene tveganja

EFSA Guidance on the risk assessment of the application of nanoscience and nanotechnologies in the food and feed chain(2011)

Izvedba od primera do primera

29.10.2014

12

Potencialna tveganja

29.10.2014

13

Od primera do primera

Nano Au:

Disperzije nano-zlata imajo različne barve odvisno od velikosti nanodelcev zlata ter od koncentracij

Pridobljeno s spletne strani: http://www.mi2g.com/cgi/mi2g/frameset.php?pageid=http%3A//www.mi2g.com/cgi/mi2g/press/110210.php

Od primera do primera

• Nano (koloidno) srebro: impregniranje športnih in vojaških

oblačil, pohištva, hladilnikov, pralnih strojev, uporaba v elektroniki, kozmetiki, čistilih, kot dezinfekcijsko sredstvo za pitno vodo in prostore, ugotovljena uporaba pri igračah, materialih v stiku z živili, za zdravljenje opeklin in različnih dermatoloških bolezni

• V EU uporaba za: prehranska dopolnila, plastične FCM, igrače, zdravila

NI DOVOLJENA.

• dodatna, še ne dovolj raziskana tveganja v primerjavi s tveganji pri tradicionalni rabi srebra

• možna odpornost mikroorganizmov

Autorica fotografije : Carole Raddato:Roman silver cup decorated with stylized flower, leaf motifs and mythological figures depicting the world of the god of wine Bacchus, Museum het Valkhof, Nijmegen (Netherlands), dostopna na spletni strani: http://www.flickr.com/photos/carolemage/9569811954/

29.10.2014

14

Nanomateriali

URSK: http://www.uk.gov.si/si/delovna_podrocja/nanomateriali/ in NANOPORTAL

OECD: • Delovna skupina za proizvedene nanomateriale

(http://www.oecd.org/env/ehs/nanosafety), prva faza ocenjevanja varnosti za prvih 13 nano snovi.: Fulereni (C60), ogljikove nanocevke (SWCNTs, MWCNTs), nanosrebro, nanoželezo, TiO2, AlO, CeO, ZnO, SiO2, dendrimeri, nanoglina in nanozlato.

• baza podatkov o proizvedenih nanomaterialih in aktivnostih pri ocenjevanju tveganj teh materialov (www.oecd.org/env/nanosafety/database).

• smernice za testne metode, ki so ustrezne za nanomateriale, ter smernice za ocenjevanje tveganja nanomaterialov.

EU : aktivnosti za večjo varnost nanomaterialov: definicija nanomaterialov• Kemikalije : REACH, v pripravi je dopolnitev prilog, ki naj bi zagotovila oceno

tveganja, ki bo upoštevala specifična tveganja posameznega nanomateriala. Posebne zahteve v okviru uredbe o biocidnih proizvodih in uredbe o kozmetičnih izdelkih, EFSA

Potencialna tveganja - okolje

Vnos v živali in rastline – vnos v človeka

Možen razvoj obstojnih mikroorganizmov

29.10.2014

15

Zaključek

Nanomateriali imajo veliko novih in izboljšanih lastnosti, žal pa prinašajo tudi nova tveganja.

Njihova varnost še ni dovolj raziskana.