Đề tài Đánh giá rủi ro các sản phẩm của công nghệ nano

Đánh giá rủi ro các sản phẩm của công nghệ nano Nhóm vô cực Trang 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG MÔN: ĐÁNH GIÁ RỦI RO MÔI TRƯỜNG Báo cáo : ĐÁNH GIÁ RỦI RO CÁC SẢN PHẨM CỦA CÔNG NGHỆ NANO GVHD: TS Lê Thị Hồng Trân Th S Trần Thị Hồng Hạnh SVTH: Lê Thị Kim Diệu 0717018 Lã Thị Thu Hiền 0717026 Võ Xuân Huy 0717035 Đặng Vũ Nhân 07170 Nguyễn Thị Thùy Trinh 0717125 Nguyễn Thị Hoàng Yến 0717140 Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 7 tháng 12 năm 2010 Đánh giá rủi ro các sản phẩm của công nghệ nano Nhóm vô cực Trang 2 Mục lục TÓM TẮT .................................................................................. Error! Bookmark not defined. 1. Bối cảnh .................................................................................. Error! Bookmark not defined. 2. Điều khoản tham chiếu ............................................................ Error! Bookmark not defined. 3. Cơ sở khoa học........................................................................ Error! Bookmark not defined. 3.1. Giới thiệu .......................................................................... Error! Bookmark not defined. 3.2. Đặc tính lý hoá và phân tích .............................................. Error! Bookmark not defined. 3.2.1. Đặc điểm của các tính chất vật lý-hóa học .................. Error! Bookmark not defined. 3.2.2. Phát hiện và phân tích ................................................. Error! Bookmark not defined. 3.3. Phát triển trong phương pháp luận để đánh giá phơi nhiễmError! Bookmark not defined. 3.4. Giao diện giữa vật liệu nano và các hệ thống sinh học ....... Error! Bookmark not defined. 3.5. Các vấn đề về sức khỏe con người .................................... Error! Bookmark not defined. 3.5.1. Tương tác giữa hạt nano và protein ............................. Error! Bookmark not defined. 3.5.2. Toxicokinetics ............................................................ Error! Bookmark not defined. 3.5.3. Ảnh hưởng của các ống nano carbon .......................... Error! Bookmark not defined. 3.5.4. Genotoxicity ............................................................... Error! Bookmark not defined. 3.5.5. Ảnh hưởng tim mạch của các hạt nano ....................... Error! Bookmark not defined. 3.6. Vấn đề môi trường ............................................................ Error! Bookmark not defined. 3.6.1. Diễn biến và số phận của môi trường ......................... Error! Bookmark not defined. 3.6.2. Khả dụng sinh học và tiếp xúc .................................... Error! Bookmark not defined. 3.6.3. Hiệu ứng môi trường .................................................. Error! Bookmark not defined. 3.7. Công nghệ nano- Đánh giá rủi ro ...................................... Error! Bookmark not defined. 3.7.1. Tính chất hóa lý có liên quan ...................................... Error! Bookmark not defined. 3.7.2. Đọc qua ...................................................................... Error! Bookmark not defined. 3.7.3. Phát triển khung đánh giá rủi ro .................................. Error! Bookmark not defined. 3.7.4. Kết luận cho những đánh giá rủi ro ............................. Error! Bookmark not defined. 3.8. Nghiên cứu nhu cầu .......................................................... Error! Bookmark not defined. 3.8.1. Đặc điểm của vật liệu nano ......................................... Error! Bookmark not defined. Đánh giá rủi ro các sản phẩm của công nghệ nano Nhóm vô cực Trang 3 3.8.2. Xác định con người tiếp xúc ....................................... Error! Bookmark not defined. 3.8.3. Xác định các mối nguy hiểm của con người ................ Error! Bookmark not defined. 3.8.4. Tiếp xúc với môi trường ............................................. Error! Bookmark not defined. 3.8.5. Môi trường nguy hiểm ................................................ Error! Bookmark not defined. 4. Ý kiến ..................................................................................... Error! Bookmark not defined. Đánh giá rủi ro các sản phẩm của công nghệ nano Nhóm vô cực Trang 4 ĐÁNH GIÁ RỦI RO CÁC SẢN PHẨM CỦA CÔNG NGHỆ NANO Ý kiến này đề cập đến những vấn đề phát triển gần đây trong việc đánh giá rủi ro của các vật liệu nano cho con người và môi trường. Đặc điểm của quá trình sản xuất của các vật liệu nano chủ yếu dựa trên các đặc tính của lý - hóa của nó. Do kích thước và quá trình tiến hóa theo thời gian về vật chất của một số vật liệu nano có khả năng gây độc hại, khả năng đó biểu hiện qua mỗi quá trình đều khác nhau, vì vậy cần được mô tả cả trong hình thức lẫn trong sản xuất, khác nhau có thể có trong các hình thức “là giao” trong các hệ thống sinh học, hoặc để một con người trong một ứng dụng cụ thể, hoặc một hệ sinh thái đặc biệt quan tâm. Các đặc tính “như sản xuất” cung cấp thông tin về việc an toàn dữ liệu của chính sản phẩm. Các đặc tính được sử dụng trong các hệ thống sinh học của vật liệu nano là rất cần thiết, khi những thuộc tính của vật liệu có thể thay đổi đáng kể, đặc biệt là sự phân bố kích thước do sự tích tụ / tập hợp của các hạt. Một vấn đề có tầm quan trọng cụ thể là các thuộc tính của loại vật liệu nano như nó thực sự được sử dụng trong các sản phẩm và người tiêu dùng có thể tiếp xúc. Đối với các đánh giá rủi ro các đặc điểm sau là có liên quan cao nhất. Một số mối nguy hiểm cụ thể, thảo luận trong bối cảnh nguy cơ đối với sức khỏe con người, đã được xác định. Chúng bao gồm các khả năng của một số các hạt nano để tạo ra protein rung, các hiệu ứng bệnh lý có thể gây ra bởi loại hình cụ thể của các ống nano carbon, cảm ứng của genotoxicity, và các hiệu ứng kích thước trong điều khoản của phân phối sinh học. Kiến thức dần dần hình thành trên phản ứng trong các hoạt động sản xuất các hạt nano trong môi trường về sự phát triển của quá trình và hậu quả của nó. Đối với một số vật liệu nano, các hiệu ứng độc hại về sinh vật môi trường đã được chứng minh, cũng như tiềm năng để chuyển các loài trong môi trường, cho thấy một tiềm năng cho sự tích lũy sinh học ở các loài ở cuối phần của thực phẩm dây chuyền. Mặc dù đối với một số vật liệu nano sản xuất tác dụng phụ đã được quan sát. Chúng không nên được ngoại suy để sản xuất vật liệu nano khác. Những quan sát chỉ ra mối nguy hiểm tiềm năng đó cần được xem xét trong đánh giá an toàn sản xuất vật liệu nano. Khi chưa có một mô hình áp dụng thông thường để xác định nguy cơ của loại vật liệu nano, một trường Đánh giá rủi ro các sản phẩm của công nghệ nano Nhóm vô cực Trang 5 hợp bằng phương pháp đánh giá rủi ro của các vật liệu nano được bảo hành. Một trong những hạn chế chủ yếu trong đánh giá rủi ro của các vật liệu nano là thiếu tiếp xúc với dữ liệu chất lượng cao cả đối với con người và môi trường. Một sự khác biệt giữa nền và tiếp xúc ngẫu nhiên nói chung là khó khăn trong những cuộc sống thực, như các phương pháp làm việc chủ yếu là thước đo sự hiện diện của hạt (nano) và thường không phân biệt giữa các loại hạt (sản xuất, tự nhiên xảy ra). Hiện nay, quy trình đánh giá rủi ro cho đánh giá các rủi ro tiềm tàng của vật liệu nano vẫn còn đang được phát triển. Dự kiến nó có thể sẽ vẫn như vậy cho đến khi có đầy đủ các thông tin khoa học sẵn có đặc trưng của các tác hại có thể có lên con người và môi trường. Do đó kiến thức về phương pháp luận cho cả hai dự tính tiếp xúc và xác định nguy cơ cần phải được tiếp tục phát triển, tiêu chuẩn hóa và xác nhận hợp lệ. Từ khoá: vật liệu nano, hạt nano, xác định nguy cơ, đánh giá rủi ro, con người và môi trường. Ý kiến được trích dẫn là: SCENIHR (Uỷ ban khoa học về Y tế và xác định rủi ro mới), đánh giá rủi ro các sản phẩm của công nghệ nano, 19/01/ 2009. Đánh giá rủi ro các sản phẩm của công nghệ nano Nhóm vô cực Trang 6 TÓM TẮT Hiện nay, các thủ tục để đánh giá những rủi ro tiềm năng của vật liệu nano sản xuất vẫn còn đang được phát triển. Điều này có thể được dự đoán rằng sẽ vẫn như vậy cho đến khi khoa học có đầy đủ thông tin để mô tả những tác hại có thể có đến con người và môi trường. Do đó những kiến thức về phương pháp luận cho cả hai ước tính tiếp xúc và xác định nguy cơ cần được tiếp tục phát triển, xác nhận hợp lệ và tiêu chuẩn hóa. Như đã nêu chi tiết trong ý kiến SCENIHR trước (SCENIHR năm 2006, SCENIHR 2007a), các hạt nano độc lập và độ hòa tan thấp (vật liệu nano) là một ưu tiên đáng quan tâm trong tình thế nguy cơ đến con người và môi trường. Nó cần được nhận ra rằng (Đặc biệt là đối với phơi nhiễm qua đường hô hấp) tiếp xúc với các hạt vật chất có thể là do tự nhiên và vô tình gây ra (tức là quá trình đốt cháy) các hạt nano. Đối với các đặc tính của vật liệu nano trong sản xuất có một số vấn đề rất quan trọng. Các loại vật liệu nano được mô tả như là nó được sản xuất bởi các nhà sản xuất, kết quả thông tin có thể được sử dụng để đánh giá an toàn và vật liệu an toàn dữ liệu bảng (MSDS) của (các hạt nano) loại vật liệu nano tự. Ngoài ra, các loại vật liệu nano được mô tả như nó được sử dụng trong các hệ thống sinh học để đánh giá an toàn. Khi vật liệu nano tiếp xúc với một chất lỏng sinh học, nó có thể trở nên tráng protein và các phân tử sinh học khác. Việc chuẩn bị các vật liệu nano để sử dụng trong sinh học hệ thống đáng kể có thể thay đổi thuộc tính loại vật liệu nano, đặc biệt là phân phối các kích thước do tích tụ/ tập hợp của các hạt. Một vấn đề khác là các đặc tính của các loại vật liệu nano như nó thực sự được sử dụng trong các sản phẩm, và người tiêu dùng có thể được tiếp xúc. Đối với các đánh giá rủi ro các đặc tính thứ hai là liên quan cao nhất. Một sự đồng tình hiện nay đang nổi lên liên quan đến tính chất vật lý, hóa học cần phải được xác định các đặc tính của vật liệu nano và những đặc tính có thể cần được quan trọng trong việc đánh giá rủi ro của các vật liệu nano. Đối với (một phần) hòa tan vật liệu nano độc tính có thể được điều chỉnh ít nhất một phần bởi các loại hòa tan thoát ra từ loại vật liệu nano. Đối với độ hòa tan thấp hoặc phát tán chậm, các hạt chất của các chất có thể có liên quan đối với sự phân phối và phát tán tại nơi của các loài độc hại sau đó nên được xem xét Đánh giá rủi ro các sản phẩm của công nghệ nano Nhóm vô cực Trang 7 trong đánh giá rủi ro của các vật liệu nano. Như vậy có cần thiết phải tham khảo từ vật liệu nano, cho phép đánh giá kết quả và hoạt động cũng như các hiệu ứng, mà sau này có thể liên quan đến đặc tính và đặc điểm của vật liệu. Nó cũng sẽ cho phép so sánh giữa các vật liệu nano khác nhau. Một số vật liệu nano tham khảo có sẵn, nhưng chúng là những vật liệu mô hình hình cầu có xác nhận chủ yếu cho kích thước và được sử dụng chủ yếu để hiệu chỉnh các công cụ trong việc đo kích thước hạt. Sự vắng mặt của các tham số được xác định để đo lường và tiêu chuẩn hóa giao thức thử nghiệm được xác định là một trở ngại lớn cho các tài liệu tham khảo sản xuất. Hiện nay định nghĩa về "nano" là những gì vẫn còn đang được tranh luận. Nói chung vật liệu nano được định nghĩa là nhỏ hơn khoảng 100 nm ít nhất trong một chiều. Hiện nay định nghĩa này được đề xuất sử dụng như là một điểm khởi đầu kích thước của các hạt cơ bản và kết cấu của chúng. Tuy nhiên, khi loại vật liệu nano là ở dạng hạt, các hạt có thể có mặt như là hạt đơn lẻ mà còn có thể có mặt như tích tụ lại / tổng thể. Tùy thuộc vào loại vật liệu nano, phần lớn các hạt thực sự có thể được tích tụ lại. Điều này có thể dẫn đến hiểu sai rằng tích tụ/ tập hợp của các hạt nano có kích thước cũng có thể vượt ra ngoài kích thước 100nm và không được coi là vật liệu nano. Nhưng chúng vẫn giữ được đặc tính hóa lý cụ thể đặc trưng cho một vật liệu nano, có thể là do diện tích bề mặt của chúng củ thể tương đối lớn (SSA). Do đó, khi mô tả một loại vật liệu nano điều quan trọng là không chỉ để mô tả kích thước hạt trung bình mà cũng là kích thước của các hạt sơ cấp. Ngoài ra, thông tin về sự hiện diện của sự tích tụ/ tập hợp củng nên được trình bày. Khi kích thước hạt có nghĩa là lệch (Tức là lớn hơn) từ các kích thước hạt cơ bản này sẽ cho thấy sự hiện diện của một tổng thể tích tụ. Ngoài kích thước diện tích bề mặt cụ thể được xác định bởi phương pháp BET là một thước đo tốt để mô tả về các hạt, như số liệu này chính là do nhà nước ban hành. Do đó, việc mở rộng định nghĩa hiện hành dựa trên kích thước vật lý bằng cách cho thêm một giới hạn về diện tích bề mặt cụ thể trên 60 m²/g khối lượng vật liệu (giá trị của 60 g/m² tương ứng với diện tích bề mặt cụ thể của 100 nm lĩnh vực mật độ rắn của đơn vị) phải được xem xét. Đánh giá rủi ro các sản phẩm của công nghệ nano Nhóm vô cực Trang 8 Một trong những hạn chế chủ yếu trong đánh giá rủi ro của các vật liệu nano nói chung là thiếu chất lượng cao về mức độ tiếp xúc và dữ liệu đo liều lượng cho cả với con người lẫn môi trường. Một trong vấn đề là những khó khăn trong việc xác định sự hiện diện của vật liệu nano, và đo đúng cách chúng trên cơ sở thường xuyên trong các chất nền khác nhau. Trái ngược với tình hình cho các tuyến đường tiếp xúc khác, cho vật liệu nano trong không khí, dụng cụ phân tích nói chung có sẵn để xác định tiếp xúc (kích thước phân bố khối lượng và số lượng). Đây là đặc biệt đúng trong bối cảnh của quá trình thử nghiệm. Tuy nhiên, sự khác biệt giữa nền và tiếp xúc ngẫu nhiên nói chung là không thể hình thành trong đời thường như phương pháp làm việc chủ yếu là thước đo sự hiện diện của (siêu mịn) hạt và không phân biệt giữa các loại hạt có thể có mặt. Cần tiếp tục thiết lập các kỹ thuật đo lường đáng tin cậy, tiêu chuẩn hóa, trong việc phát triển chiến lược đo lường, và tiếp tục thực hiện kiểm tra/ giám sát các kích thước hạt nano trong khu vực làm việc nhạy cảm. Những thách thức hiện thấy, đặc biệt là trong phát hiện và đánh giá của các hạt nano được sản xuất trong môi trường. Tương tự như vậy, ước tính tiếp xúc dành cho người tiêu dùng từ các sản phẩm thực phẩm và người tiêu dùng vẫn còn khó khăn. Thông tin về sự hiện diện của vật liệu nano được sản xuất chỉ duy nhất dựa trên thông tin được cung cấp bởi nhà sản xuất. Ngoài ra, dự toán tiếp xúc cũng bị cản trở do thiếu thông tin về sử dụng sản phẩm và sử dụng nhiều sản phẩm có chứa sản xuất vật liệu nano. Trong một trưng bày tương tự với không khí đo đạc, xác định vật liệu nano được sản xuất trong các sản phẩm tiêu dùng bị khó khăn trong việc phân biệt giữa các nền tảng và sự cố ý gia tăng sản xuất vật liệu nano. Phối hợp nỗ lực và chiến lược nghiên cứu cho một đánh giá toàn diện tiếp xúc sản xuất vật liệu nano vẫn phải được xác định. Khi vật liệu nano kết hợp với một chất lỏng sinh học, nó có thể phủ lên với các protein và các phân tử sinh học. Khi lớp protein có ảnh hưởng đến hoạt động của các hạt nano bao gồm cả hiệu ứng sinh học của nó, các hạt nano cũng có thể có hoạt động trên tiêu cực protein . Các hạt nano được tìm thấy có tiềm năng thúc đẩy và làm chậm quá trình lắp ráp thành sợi protein trong ống nghiệm. Những thí nghiệm này được thực hiện bằng cách sử dụng bằng cách ủ bệnh của các hạt nano với một số protein tinh khiết. Cho Đánh giá rủi ro các sản phẩm của công nghệ nano Nhóm vô cực Trang 9 dù quá trình quan sát hình thành nhân cũng xảy ra trong một trong cơ thể bình thường hoặc trong nhiều chất lỏng sinh học phức tạp, nơi có cạnh tranh giữa các liên kết có thể diễn ra vẫn còn phải được xác định. Cần lưu ý rằng từ phổi và đường tiêu hóa chỉ có chịu đựng tối thiểu khoảng 1% hoặc ít hơn liều dùng nhập vào hệ tuần hoàn. Tuy nhiên, mặc dù tỷ lệ phần trăm tối thiểu, điều này có thể dẫn đến một hệ thống sẵn có với một số lượng đáng kể các hạt nano. Gan và lá lách là hai cơ quan chính để phân phối. Đối với một số hạt nano có thể có nguy cơ cho cả các bộ phận trong cơ thể,và theo kết quả điều tra cho đến nay là nó có nguy cơ cho tấc cả các bộ phận trên cơ thể, hoặc là thành phần hóa học của các hạt nano hay bản thân các hạt nano có thể được phát hiện, cho thấy các hạt nano phân phối tiềm năng ảnh hưởng đến các cơ quan này. Các cơ quan này bao gồm não bộ và hệ thống sinh sản (tức là tinh hoàn). Để phân phối cho thai nhi trong tử cung kết quả trái ngược với quan sát. Các kiến thức về dược động học đã được tăng lên cho thấy rằng các hạt nano đặc biệt là nhỏ hơn, có một số cơ quan phân phối rộng lớn hơn nhiều so với các hạt nano khác. Có dấu hiệu cho thấy sau khi lắng đọng ở niêm mạc mũi khứu giác các hạt nano có thể di chuyển vào não bộ. Điều này có thể cung cấp một tuyến đường tiềm năng của các mục nhập cho các sản phẩm thuốc vào não. Mặt khác quan sát này cũng có thể nâng cao một số mối quan tâm trong quan điểm của các bệnh chứa tinh bột của não bộ trong bối cảnh khả năng của các hạt nano để làm rung protein trong ống nghiệm. Điều này chắc chắn rằng cần phải có một khu vực nghiên cứu bổ sung rất cấp thiết. Dựa trên những quan sát về hậu quả của hạt có trong ô nhiễm không khí, một số tồn tại về ảnh hưởng có thể của các hạt nano trên hệ thống tim mạch. Tuy nhiên, điều này chưa được chứng minh rõ ràng là trường hợp cho các hạt nano được sản xuất từ trước cho đến nay. Nhìn chung, thông tin về các mối nguy hiểm này có thể xảy ra khi các hạt nano cho các hiệu ứng tim mạch là khá hạn chế và nhu cầu còn mở rộng. Khi các ống nano đã được tìm thấy có đặc điểm tương tự với một số loại nguy hại là a-mi-ăng, nó đã được chứng minh rằng phản ứng tương tự như viêm có thể được gây ra bởi các ống nano cụ thể gây ra do amiăng. Các đặc điểm chính của các chất gây nên Đánh giá rủi ro các sản phẩm của công nghệ nano Nhóm vô cực Trang 10 những phản ứng này là hình thức mỏng dài xơ (chiều dài> 20 micromet), độ cứng và khó phân rã. Cho dù các ống nano như vậy sẽ gây ra rủi ro đối với con người mặc dù không biết, như thêm vào các đặc điểm vật liệu nanô cụ thể, hít phải hoặc tiếp xúc với các cấu trúc như vậy sẽ là điều cần thiết. Các kết luận chính của các nghiên cứu trên các ống nano carbon cụ thể liên quan đến nguy cơ cho biểu mô u trung đó là nguy cơ không thể loại trừ. Vì vậy, khi sản xuất một trong những ống nano cần phải nhận thức rằng những đặc điểm nhất định (ví dụ như chiều dài, độ cứng, phân hủy) có thể gây ra rủi ro. Các khả năng cho tình trạng viêm mãn tính và u trung biểu mô cảm ứng do đó cần được xem xét trong việc đánh giá an toàn mà đặc biệt là quá trình sản xuất vật liệu nanô. Các tác hại cho di truyền của các hạt thông thường được điều khiển bởi hai cơ chế genotoxicity trực tiếp và genotoxicity (viêm qua trung gian) gián tiếp. Các hạt nano có thể hoạt động thông qua một trong những con đường kể từ khi chúng gây ra viêm nhiễm và cũng có thể nhập các tế bào và gây stress oxy hóa. Có một số kết quả cho rằng kích thước nhỏ cho phép các hạt nano để thâm nhập vào tế bào khoang phụ như ty thể và hạt nhân. Các sự hiện diện của vật liệu nano trong ty thể và nhân mở khả năng gây ra stress oxy hóa trung gian genotoxicity, và tương tác trực tiếp với DNA, tương ứng. Đối với một số hoạt động sản xuất các vật liệu nano có hại cho di truyền đã được báo cáo, chủ yếu là liên quan đến thế hệ ROS, trong khi đối với những người khác đã thu được kết quả trái ngược. Trong quan điểm về việc sử dụng ngày càng tăng, việc sản xuất và xử lý vật liệu nano sản xuất, sẽ có sự gia tăng tiếp xúc với môi trường. Như trong trường hợp rủi ro sức khoẻ con người, sự hiểu biết về kết quả và hoạt động của sản xuất vật liệu nano trong môi trường là rất quan trọng để dự đoán những ảnh hưởng tiềm năng nhiều hệ sinh thái độc hại trong môi trường. Tầm quan trọng lớn là các ước lượng của các hạt nano về sự phát tán và hậu quả của nó, tiếp xúc trong môi trường. Đối với các rủi ro môi trường đánh giá dự toán của nồng độ nước là cần thiết. Đánh giá nồng độ tiếp xúc của vật liệu nano phân tán đòi hỏi cái nhìn chi t