******************************************************************* * П Р О Б Л Е М Ы Х И М И Ч Е С К О Й Б Е З О П А С Н О С Т И * ******************************************************************* **** Х И М И Я * И * Ж И З Н Ь *************** ******************************************************************* ** Сообщение UCS-INFO.1831, 1 февраля 2008 г. * ******************************************************************* Горизонты химии НАНОПОМЕШАТЕЛЬСТВО НА МАРШЕ Ученые не в курсе Новая волна беспокойства вокруг рисков нанотехнологий Сонмы микромашин, способных проникать в человеческий организм... Словом, туча микросаранчи, от которой не бывает спасения, - это почти реальность. В последнем номере журнала Nature Nanotechnology профессор Дитрэм Шойфель из Университета Висконсин-Мэдисон опубликовал результаты своего телефонного исследования, в ходе которого он пытался понять, как относятся к самой модной сейчас науке - нанотехнологии - ученые и простые люди. Его группа обзвонила множество американцев и среди них около 400 ведущих ученых и инженеров. Выяснилось, что те, кто разбирается в этой технологии, кто понимает, насколько громаден ее потенциал, ничего не знают о том, какие она может вызвать проблемы экологического и медицинского характера. Правда, они не знают и того, может ли она вообще вызывать такие проблемы. <Ученые просто не в курсе, - говорит Шойфель. - Они отвечают: <Мы не знаем. Такие исследования не проводились>. В последнее время мы привыкли к тому, что народ опасается глобальных нововведений намного больше, чем специалисты. Особенно ярко это видно на примерах ядерной энергетики и генетически модифицированных продуктов. А здесь: просто даже удивительно. Технология, основанная на только что обнаруженной возможности манипулировать веществом на мельчайших, квантовых размерах, размерах отдельных молекул и атомов, технология с широчайшим спектром возможных применений, от новых (и уже существующих) антимикробных покрытий до квантовых компьютеров будущего, технология, уже сегодня используемая в быту (теннисные ракетки или велосипедные рамы) - и вдруг никаких опасений, даже никаких исследований на предмет ее безопасности! Опрос показал, что, хотя ученые весьма оптимистично смотрят на будущие выгоды от применения нанотехнологий, они выражают куда больше озабоченности по поводу их экологической чистоты и в особенности по поводу связанных с ними медицинских проблем. 20% опрошенных ученых весьма озабочены появлением новых форм экологического загрязнения окружающей среды, тогда как всего 15% людей, не связанных с наукой и техникой, вообще признают, что такие проблемы могут существовать. Более 30% ученых опасаются того, что нанотехнологии могут нанести вред здоровью, и только 20% остальных разделяют их страхи. Единственное, в чем страхи населения США больше опасений, разделяемых учеными, - это социальные проблемы, такие как потенциальная потеря рабочих мест и вторжение в частную жизнь. Однако это парадоксальное несоответствие кажется парадоксальным только на первый взгляд. Атомная энергетика и производство генетически модифицированных продуктов с самого своего рождения имеют сильных врагов. Их появление означает вторжение на уже занятые рынки, поэтому враждебное отношение к ним нисколько не удивительно. Нанотехнологии, несмотря на то что они грозят пронизать в будущем всю нашу жизнь, таких врагов не имеют - это нечто совершенно новое, не имеющее аналогов в прошлом. Они пока никого не теснят с рынков, напротив, они дают ведущим игрокам новые возможности и тем самым плодят могущественных друзей. Ученые обеспокоены, но молчат, как считает Шойфель, потому что они не имеют обыкновения приставать со своими опасениями к журналистам. И это, по его мнению, вполне можно исправить. И все-таки это уже второй звонок. Первый прозвучал в 2000 году, когда Билл Джой, создатель и один из совладельцев знаменитой компьютерной корпорации Sun Microsystems, опубликовал пространную статью, которая изрядно переполошила специалистов. Собственно, в статье Джой не сказал ничего принципиально нового, он только свел вместе уже имевшиеся к тому моменту мрачные предсказания и заявил, что если человечество не одумается, то в течение ближайших десятилетий его ждет гибель от своих собственных созданий. Созданий - три. Это разумные машины, вмешательство в геном и нанотехнологии. Если отвлечься от первых двух, нанотехнологии позволят создать сонмы микромашин, способных передвигаться, проникать в человеческий организм... Словом, туча микросаранчи, от которой не бывает спасения. <Если существующие тенденции не претерпят изменения, то, по всей видимости, я буду вынужден оставить свою работу, - заявил Билл Джой, - ибо она может гибельно сказаться на жизни всего человечества>. Важно было не только то, что сказано, но и то, кем это сказано. Джой известен коллегам как технократ, ярый сторонник компьютерного прогресса, человек очень спокойный, вдумчивый и совершенно не склонный к скоропалительным утверждениям. Джой не говорил об экологии и проблемах здравоохранения, он говорил о новом страшном оружии, которое может попасть в руки террористов, ящике Пандоры, который кто-нибудь может открыть просто по незнанию. А перспективы этого незнания так же необъятны, как и перспективы нанотехнологий, - напомним, ученые не знают ни одного исследования, посвященного связанным с ними рискам. Г.Колпаков, "Независимая газета", 12.12.2007 http://www.ng.ru/science/2007-12-12/15_scientists.html Британская сертификационная организация запретила наночастицы Британская неправительственная организация Soil Association, занимающаяся сертификацией органических продуктов, отказалась сертифицировать продукты, содержащие искусственно созданные наночастицы, сообщается в ее пресс-релизе. Soil Association (название буквально переводится как "Почвенная ассоциация") устанавливает стандарты для органических продуктов в сельском хозяйстве, пищевой, косметической, отчасти фармацевтической промышленностях. Считается, что стандарты SA жестче, чем официальные стандарты Великобритании и Евросоюза. 15 января SA объявила, что искусственно созданные наночастицы могут представлять опасность для здоровья человека, поэтому содержащие их продукты впредь не смогут получать сертификат SA. Это относится в первую очередь к санитарно-гигиеническим и косметическим средствам (солнцезащитной косметике, кремам от морщин), но касается также пищевых продуктов и одежды. "Запрещенными" являются материалы, если они содержат частицы размером менее 125 нанометров (нанометр, напомним, - одна миллиардная метра), а также если средний размер их частиц составляет менее 200 нанометров. SA подчеркивает, что частицы столь малого размера принципиально изменяют свои физические и химические свойства, начиная отчасти подчиняться не классической, а квантовой физике. Возможное влияние свойств наночастиц на человеческий организм пока мало изучено. Наночастицы имеют чрезвычайно высокую проникающую способность, что повышает их потенциальную опасность. SA ссылается, в частности, на отчет Лондонского королевского общества от 2004 года. В отчете предлагалось серьезно ограничить использование нанотехнологий до дальнейших исследований, однако никаких фактических шагов предпринято не было. Многие британские аналитические обозреватели, занимающиеся нанотехнологиями, в частности, Тим Харпер, встретили заявление SA критически. Lenta.ru, 16.01.2008 http://lenta.ru/news/2008/01/16/nanoban/ <Токсичные> нанотехнологии В масштабе нанометров даже не ядовитое вещество может вдруг оказаться настоящим ядом 10 ноября 2004 года, выступая в Технологическом институте Нью-Джерси (New Jersey Institute of Technology) на форуме <Технологии и общество>, известный американский ученый Фримен Дайсон (Freeman Dyson ) в частности говорил о нанотехнологиях и связанных с ними опасностях. <Сейчас нанотехнологии вошли в моду, - объяснял он, - и новые nanotech-компании множатся, как грибы после дождя, как множились internet-компании десять лет назад. Вообще их есть две разновидности, которые я предпочитаю называть истинными технологиями и "дутыми". Первые имеют дело с микроскопическими механическими устройствами и новыми материалами. Микроскопические механические устройства оказываются полезными во многих приложениях, особенно когда речь идет о микроскопических количествах жидкости, что нередко при химических анализах и в медицине. Новые материалы производятся путем соединения микроскопических компонентов непривычным образом. Истинные нанотехнологии - приземленные, не очень романтичные и не очень опасные>. Под <дутыми> Дайсон понимал те, которые позволят создавать микроскопического сборщика, способного к самовоспроизводству. Однажды возникнув, такие сборщики якобы будут множиться и множиться до тех пор, пока не вытеснят с земли все живое, превратив биосферу в <серую слизь> (grey goo), - хороший сюжет для ужастика. Для того чтобы показать, что эта опасность не существует, Дайсон воспользовался теорией конечных автоматов Джона фон Неймана: оказывается, худшее, что можно создать на таком пути, - это искусственная бактерия, очень похожая на возбудителя какого-то тяжелого заболевания. Вещь, конечно, неприятная, но до <серой слизи> тут ещё далеко. К вопросу о <приземленных и не очень романтических> истинных нанотехнологиях Дайсон не стал возвращаться. Зачем, если и так ясно, что они <не очень опасны>? Дело в размере Мода на нанотехнологии докатилась и до России . И представляется вполне своевременным разговор о рисках, с ними связанных. А основания считать, что такие риски вполне реальны, уже появились. Конечно, до <серой слизи> им в любом случае далеко, но токсичность структур нанометровых размеров (1 нм = 10-9 м) может существенно отличаться от токсичности того же самого по химическому составу вещества, когда оно имеет форму вполне макроскопических частиц. Объекты, с которыми имеют дело нанотехнологи, настолько малы, что ничего меньшего и быть не может. Обычно, говоря о наночастицах, подразумевают нечто размером от 0,1 нм до 100 нм, при том, что размеры большинства атомов лежат в интервале от 0,1 нм до 0,2 нм, Ширина молекулы ДНК примерно 2 нм, характерный размер клетки крови приблизительно 7500 нм, человеческого волоса - 80 000 нм. В зависимости от контекста, говоря о нанообъекте, можно иметь в виду и отдельный атом, и органическую молекулу, содержащую более 109 атомов и размером более 1 мкм (10-6 м). В пробирке слева - коллоидный раствор наночастиц золота в воде. В пробирке слева - кассиев пурпур, возникающий после того, как в левую пробирку добавляют 5-10 капель насыщенного раствора поваренной соли. Фото: University of Wisconsin На этих масштабах активность элементов сильно меняется с изменением размера. Например, инертность золота и серебра хорошо известна, однако кластеры, состоящие из нескольких их атомов, демонстрируют уникальные каталитические свойства, а наночастицы серебра демонстрируют отчетливо выраженные антибактериальные свойства. И эти специфические свойства несложно объяснить. При уменьшении размера частиц растет отношение поверхности к объему (например, площадь поверхности шара пропорциональна квадрату его радиуса, а объем шара - кубу радиуса - а значит, такое отношение обратно пропорционально радиусу). Именно по этой причине <внутренность> наночастицы оказывается ближе к её поверхности, на которой и протекают химические реакции. Но дело не только в этом: на расстояниях меньше 100 нм в игру вступают квантовые эффекты, заметно влияющие на оптические, электрические и магнитные свойства материалов. Например, как уже говорилось, частицы золота нанометровых размеров могут обладать сильными каталитическими свойствами. Но это так, только если частицы состоят из восьми или двадцати двух атомов; частицы же в золота, состоящие из семи или, к примеру, двадцати атомов, каталитическими свойствами уже не обладают. Эффект тонкой стенки Особое место среди наноструктур занимают нанотрубки и фуллерены. В каком-то смысле эти наноструктуры похожи на полимеры. Поверхности графитовой нанотрубки и графитового фуллерена подобны кристаллической поверхности идеально чистого графита, но имеют другую топологию. Кристаллическая поверхность кристалла графита - это плоскость, нанотрубка имеет топологию цилиндра, а фуллерен - сферы. Первые экспериментально полученные фуллерены содержали по шестьдесят атомов углерода, объединенных в одну молекулу, но были получены фуллерены из семидесяти, семидесяти двух и даже пятисот сорока атомов. Поскольку стенки в этих структурах имеют атомарную толщину, можно ожидать их необычной химической активности. В природе ни нанотрубки, ни фуллерены, по общему мнению, сами по себе возникать не могут. А рассчитать последствия, которые могут повлечь их необычные свойства, если они покинут пределы лаборатории, совсем не просто. При этом, достаточно внести незначительные изменения в технологии изготовления нанотрубок, чтобы их характеристики весьма существенно изменились. В общей сложности в настоящее время насчитывается около 50 000 разновидностей нанотрубок, и токсичность одной нанотрубки не означает токсичности другой, пусть даже и похожей на первую. Обычно, когда в лаборатории изучается токсичность определенного вещества, исследуется, как это вещество воздействует на то или иное подопытное животное. Однако в случае с наноматериалами такой подход становится неэффективным. Химические их свойства сильно зависят не только от входящих в состав наночастицы атомов, но и от размеров этих частиц и их структуры. И токсикологам иногда бывает достаточно трудно установить, какой именно материал они изучают в данный момент. Так, например, в январе этого года в журнале появилась статья группы исследователей из Швейцарии и Германии, где сообщалось о более высокой токсичности скрученных углеродных нанотрубок по сравнению с дисперсными частицами. А всего через месяц в том же самом журнале появилась другая статья, на этот раз группы американских токсикологов, пришедших к прямо противоположному выводу: сильно размельченные нанотрубки, даже в небольших концентрациях, оказались токсичнее, нежели крупные кластеры. В целом результаты токсикологических тестов в отношении углеродных нанотрубок неутешительны. Иногда нанотрубки даже сравнивают с асбестом, во многих случаях ответственным за возникновение онкологических заболеваний легких (длинные и тонкие волокна асбеста, попадая в легкие, судя по всему, не разрушаются, и становятся причиной воспалительного процесса, последствия которого проявляются спустя много лет). Специальный обзор по токсичности углеродных нанотрубок - учитывающий и исследования на животных, и лабораторные исследования - опубликовал в прошлом году Лам Чувинг (Chiu-Wing Lam), член токсикологической группы NASA и сотрудник Джонсоновского центра космических исследований (Johnson Space Center ) в Хьюстоне штата Техас. Он и его коллеги пришли к выводу, что углеродные нанотрубки способны <запускать> воспалительный процесс в легких. Наноболезни Кроме сходства с асбестом, эксперты отмечают необычайное сходство нанотрубок с частицами, содержащимися в выхлопах дизельных двигателей. Вдыхание таких частиц считается - в той же степени, что и курение, - фактором, заметно влияющим на здоровье человека и, в первую очередь, на его сердечно-сосудистую систему. Судя по всему, нанотрубки действуют на организм человека похожим образом - к такому выводу пришли исследователи из Национального института производственной безопасности и здравоохранения США (National Institute for Occupational Safety and Health, NIOSH) в городе Моргантаун штата Западная Виргиния. В серии экспериментов на мышах в их легкие была произведена инъекция углеродных нанотрубок, после чего в аортах у мышей обнаружили следы свободных радикалов - ответственных, как известно, за повреждение клеток. Когда же в качестве подопытных использовались мыши с генетической предрасположенностью к атеросклерозу, то результатом эксперимента стало образование у них большого числа артериальных бляшек, ответственных за возникновение инфарктов. В настоящее время исследователи NIOSH пытаются установить, могут ли углеродные нанотрубки проникать в кровоток и непосредственно повреждать кровяные сосуды. Именно таким свойством обладают частицы дизельного выхлопа. Процесс образования фуллерена из одноатомного слоя графита с последующим его тепловым разрушением был заснят при помощи трансмиссионного электронного микроскопа (ТЭМ) в Национальной лаборатории Сандия. Фото: Sandia/Los Alamos CINT center/DoE Если предположение подтвердится, это будет означать, что мы в данном случае скорее всего имеем дело не просто с похожими, а с идентичными объектами. Иными словами, что частицы дизельного выхлопа и есть углеродные нанотрубки. Лоуренс Мурр (Lawrence Murr), специалист по охране окружающей среды и материаловедению из Техасского университета в Эль-Пасо (University of Texas at El Paso), уже обнаружил нанотрубки в пробах городского воздуха и в выбросах из газовых печей. <Мы начали находить углеродные нанотрубки просто повсюду, - прокомментировал он свое открытие. - Скорее всего, они являются неотъемлемой составляющей процесса горения>. Можно ли, однако, с уверенностью утверждать, что по воздействию на человека те нанотрубки, которые Лоренс Мурр нашел в окружающей среде, идентичны тем, которые изучаются в лабораторных условиях? Вопрос остается открытым. Разумеется, <лабораторные> нанотрубки отличаются существенно большей степенью чистоты, и именно в этом смысле можно говорить об их меньшем воздействии на наш организм - в сравнении, к примеру, со всем известной копотью. Допустим все же, что исследования подтвердили высокий уровень токсичности углеродных нанотрубок. В этом случае нам придется искать ответ на ещё один вопрос: насколько часто мы вступаем с нанотрубками в непосредственный контакт? Остается неясным также и <уровень загрязнения> наноматериалами той среды, которая нас окружает в повседневной жизни. На окна и даже на стены на станциях метро нередко наносят покрытия с различными наноматериалами - и с антибактериальными целями, и для того, чтобы продлить их срок службы. Могут ли подобные покрытия представлять опасность? Материаловеды Технологического института Джорджии искусственно воспроизвели самоочищающуюся поверхность листа лотоса. Только если у настоящего листа лотоса самоочищение происходит благодаря уникальному сочетанию микрометровых неровностей и нанометровых воскообразных капелек, у искусственного - эти капельки заменяются пучками нанотрубок. Фото:Gary Meek/Georgia Tech Соответствующие эксперименты были проведены в Промышленном технологическом исследовательском институте (The Industrial Technology Research Institute) на Тайване . В отношении кафеля, покрытого веществом с содержанием наночастицы диоксида титана, было имитировано действие солнечного излучения и действие ветра. В результате удалось установить, что некоторое число наночастиц <слетает> с кафельных покрытий. Подобным исследованиям многие эксперты придают особое значение. Действительно, люди могут быть предельно осторожны в отношении высокотоксичных веществ (при том, что концентрация их в окружающей среде никогда не будет достаточно высокой) и не отдавать себе отчета, насколько опасны вещества малой токсичности, в больших количествах уже скопившиеся в окружающей среде. О широком использовании нанотехнологий эксперты говорят как о ближайшем будущем, а потому человечеству следует как можно быстрее выявить - и, разумеется, снизить до минимально возможного уровня - ту вполне прозаическую и <лишенную всякого романтизма> опасность, скрытую в высокой эффективности наноматериалов. Б.Булюбаш , 18.01.2008 http://www.vokrugsveta.ru/telegraph/theory/527/ Создана нанокраска, уничтожающая бактерий Как сообщает CNews, американские исследователи из университета Райса и Сити-колледжа Нью-Йорка сообщили о создании новой краски, обладающей сильным антимикробным действием. Антибактериальным агентом в составе краски является серебро, которое образует дисперсию частиц размером в несколько нанометров. Серебро применяют для обеззараживания уже не одну сотню лет, но американским ученым впервые удалось ввести его в состав масляных красок без использования токсичных растворителей и многостадийных химических реакций. Краска активна в отношении многих микроорганизмов, в частности, кишечной палочки (E. coli) и золотистого стафилококка (S. aureus), и предназначена для окрашивания стен в больницах и других местах с большим скоплением людей, где возможно распространение инфекционных заболеваний. Технология изготовления антимикробной краски оказалась простой и недорогой, поэтому разработчики надеются на ее скорое появление в продаже. 31 января 2008, Полит.ру http://www.polit.ru/science/2008/01/31/nanodye.html ************************************************************** * Бюллетень выпускается Союзом "За химическую Безопасность" * * (http://www.seu.ru/members/ucs) * * Редактор и издатель Лев А.Федоров. Бюллетени имеются на * * сайте: http://www.seu.ru/members/ucs/ucs-info * * *********************************** * * Адрес: 117292 Москва, ул.Профсоюзная, 8-2-83 * * Тел: (7-495)-129-05-96, E-mail: lefed@online.ru * ************************** Распространяется * * "UCS-PRESS" 2008 г. * по электронной почте * ************************************************************** =-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=