Крупное исследование, опубликованное в журнале Nature Nanotechnology, предполагает, что некоторые формы углеродных нанотрубок - детище «революции в нанотехнологиях» - могут быть такими же вредными, как асбест, если их вдыхать в достаточном количестве.
В исследовании использовались общепринятые методы, чтобы выяснить, могут ли определенные типы нанотрубок вызывать мезотелиому - рак слизистой оболочки легких, который может проявиться через 30-40 лет после воздействия. Результаты показывают, что длинные тонкие многослойные углеродные нанотрубки, которые выглядят как асбестовые волокна, ведут себя как асбестовые волокна.
Обнаруженные почти 20 лет назад углеродные нанотрубки были названы чудо-материалом 21 века. Легкие как пластик и прочнее стали, они разрабатываются для использования в новых лекарствах, энергоэффективных батареях и футуристической электронике. Но с момента их открытия были подняты вопросы о том, могут ли некоторые из этих наноразмерных материалов причинить вред и подорвать зарождающийся рынок для всех типов углеродных нанотрубок, включая многослойные и одностенные углеродные нанотрубки. Согласно статье в американском издании Chemical & Engineering News, ведущие прогнозные фирмы говорят, что продажи всех нанотрубок могут достичь 2 миллиардов долларов в год в течение следующих четырех-семи лет.
«Это исследование является именно тем стратегическим, узконаправленным исследованием, которое необходимо для обеспечения безопасного и ответственного развития нанотехнологий», - говорит Эндрю Мейнард, главный научный советник Проекта по новым нанотехнологиям и соавтор исследования. бумага.«В нем рассматривается конкретный наноразмерный материал, который, как ожидается, будет иметь широкое коммерческое применение, и задаются конкретные вопросы о конкретной опасности для здоровья. в нынешней федеральной среде США в области нанотехнологий этот вопрос решается в стратегии исследования рисков для здоровья и безопасности».
Повсеместное воздействие асбеста было названо худшей катастрофой в области гигиены труда в истории США, а стоимость связанных с асбестом заболеваний, как ожидается, превысит 200 миллиардов долларов, по данным крупного американского аналитического центра RAND Corporation.
Энтони Ситон, доктор медицинских наук, соавтор статьи и почетный профессор Абердинского университета в Соединенном Королевстве, говорит: «Ущерб от рака, связанного с асбестом, впервые отмеченный в 1950-х и 1960-х годах, вероятно, будет продолжаться еще несколько десятилетий, даже несмотря на то, что около 25 лет назад использование быстро сократилось. Хотя есть основания полагать, что нанотрубки можно безопасно использовать, это будет зависеть от принятия соответствующих мер для предотвращения их вдыхания в местах их производства, использования и, в конечном счете, утилизации. Такие шаги должны быть основаны на исследованиях воздействия и предотвращения рисков, ведущих к регулированию их использования. После этого исследования, результаты которого были предсказаны Королевским обществом Великобритании в 2004 году, мы больше не можем откладывать инвестиции в такие исследования».
Исследователи под руководством профессора Кеннета Дональдсона из Эдинбургского университета в Соединенном Королевстве изучили способность длинных и коротких углеродных нанотрубок, длинных и коротких волокон асбеста и сажи вызывать патологические реакции, которые, как известно, являются предшественниками мезотелиома. Материал вводили в брюшную полость мышей - чувствительный предиктор реакции длинных волокон в слизистой оболочке легких.
"Результаты были ясны", говорит Дональдсон. «Длинные тонкие углеродные нанотрубки продемонстрировали тот же эффект, что и длинные тонкие волокна асбеста».
Асбестовые волокна вредны, потому что они достаточно тонкие, чтобы проникать глубоко в легкие, но достаточно длинные, чтобы сбить с толку встроенные механизмы очистки легких для избавления от частиц.
Дональдсон подчеркивает, что есть еще кусочки головоломки, которые нужно заполнить. «Мы до сих пор не знаем, попадут ли углеродные нанотрубки в воздух и будут ли они вдыхаться, или, если они достигнут легких, они смогут проложить свой путь». к чувствительной внешней оболочке. Но если они попадут туда в достаточном количестве, есть шанс, что у некоторых людей разовьется рак - возможно, спустя десятилетия после того, как они вдыхают это вещество», - утверждает Дональдсон.
У этого исследования есть положительная сторона. По словам Дональдсона, «короткие или изогнутые углеродные нанотрубки ведут себя не так, как асбест, и, зная о возможных опасностях длинных тонких углеродных нанотрубок, мы можем работать над их контролем. Это хорошая новость, а не плохая. Она показывает, что углеродные нанотрубки и их продукты можно сделать безопасными."
Но Дональдсон добавил, что настоящее исследование проверяло только волокноподобное поведение и не освобождало углеродные нанотрубки от повреждения легких другими способами. «По-прежнему необходимы дополнительные исследования, если мы хотим понять, как использовать эти материалы максимально безопасно», - отмечает он.
Углеродные нанотрубки представляют собой листы графита толщиной в атом, сформированные в цилиндры. Они могут быть сформированы из одного слоя графита или могут состоять из нескольких концентрических слоев графита, что приводит к образованию многослойных углеродных нанотрубок. Хотя диаметр нанотрубок может варьироваться от нескольких нанометров до десятков нанометров, их длина может достигать сотен или даже тысяч нанометров. Углеродные нанотрубки бывают разных форм, с различным расположением атомов и различными количествами и типами добавленных химических веществ - все это влияет на их свойства и может влиять на их воздействие на здоровье человека и окружающую среду.
«Это тревожный сигнал для нанотехнологий в целом и углеродных нанотрубок в частности», - говорит Мейнард. «Как общество, мы не можем позволить себе не использовать этот невероятный материал, но мы также не можем позволить себе сделать что-то неправильно - как мы сделали с асбестом».