II. Polimerik Kompozitler Semp.-İzmir 2

Transkript

1 NANOMALZEMELERİN SAĞLIK VE ÇEVRESEL ETKİLERİ: NANOMALZEMELER NE KADAR GÜVENLİ? Veli DENİZ Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği Bölümü Kasım 2008 (İZMİR)

2 NANOMALZEMELER NE KADAR GÜVENLİ? DDT BİLİYOR MUSUNUZ? Dikloro Difenil Triklor etan II. Polimerik Kompozitler Semp.-İzmir 2

3 Bir zamanlar DDT(1945) Kaynak: National Geographic, Feb. 1996, Sayfa II. Polimerik Kompozitler Semp.-İzmir 3

4 Bir zamanlar DDT(1945) DDT harika böcek öldürücü.insan sağlığına zararlı değildir

5 Günümüzde DDT Macaristan da yasaklandı Norveç ve İsveç te yasaklandı Birleşmiş Milletler tarımda kullanımını yasakladı. 2001,22 Mayıs- STOCKHOLM SÖZLEŞMESİ(Convention) tarafından kalıcı organik kirleticiler listesine alındı (Kirli Düzine).17 Mayıs 2004 te yürürlüğe girdi. Konvansiyon TR dahil 152 ülke tarafından imzalandı

6 Son söz Sunuşum bitmiştir. Beni dinlediğiniz için çok teşekkürler! II. Polimerik Kompozitler Semp.-İzmir 6

7 Atmosferik tanecikler - boyut ve tanımlar TSP: Toplam AKM PM10,PM2.5 : Boyutları 2,5 mm ve 10 mm dan küçük olan katı tanecikler UFP: Çok ince tanecikler Nanotanecik: Boyutları 50 nmden küçük tanecikler II. Polimerik Kompozitler Semp.-İzmir 7

8 Nanotanecikler Günlük yaşamımızda maruz kaldığımız Doğal nanotanecikler nelerdir? Yapay endüstriyel Nanotanecikler Nanoyapı Örnek Malzeme veya Uygulama Asbest Cam elyafı Silika tozu Un tozu Yanma Ürünleri Kaynak dumanı Dizel ekzozu Asfalt dumanı Kayak cilası dumanı Nanotüpler (nanotubes) Nanoteller (nanowires) Nanokristaller, kuantum işaretleri Diğer nanotanecikler Karbon (Fullerenler) Metaller, yarıiletkenler, oksitler, sülfitler, nitritler Yalıtkanlar, yarıiletkenler, metaller, manyetik malzemeler Seramik oksitler, metaller

9 Nanotanecikler canlı organizmayı nasıl etkiler? Nanotanecikler, biyolojik moleküllerle (örn. protein) aynı büyüklüktedir. Vücutta büyük moleküllerin yüzeyine kolayca tutulabilir(adsorplanabilir) ve hücre duvarlarından geçebilir, vücut sıvısına karışabilir. Etkileşim alınan doz ve nanotaneciğin çözünürlüğüne bağlıdır.bazıları vücut sıvılarında çözünür ancak bazıları biyodayanıklıdır ve biyolojik sistemlerde birikir.

10 Nanotaneciklerin biyokinetiği Oberdörster, G. ve diğ. Particle and Fiber Toxicology, 2:8,(2005).

11 Taneciklerin solunum sistemindeki birikimi II. Polimerik Kompozitler Semp.-İzmir 11

12 Taneciklerin solunum sistemindeki birikimi Bronşcuk içinde hava ve kanın ayrılması ve bronşcuk SEM fotoğrafı Hoet P.HM. ve diğ. Journal of Nanobiotechnology,2:12, pp 1-15 (2005) II. Polimerik Kompozitler Semp.-İzmir 12

13 Küçük tanecikler- Büyük problemlere sebep olur! II. Polimerik Kompozitler Semp.-İzmir 13

14 Asbest Lifi ve Mezotelyoma Krizotil tipi asbest lifleri akciğerde parçalanır ve nm kalınlığında yerdeğiştirebilir lifler meydana gelir (Amfibol tipi asbestlerde nm) II. Polimerik Kompozitler Semp.-İzmir 14

15 Lifli yapılar niçin daha tehlikelidir? II. Polimerik Kompozitler Semp.-İzmir 15

16 Amfibol tipi asbestlerin neden olduğu akciğer hastalıkları Hastalıklar Lif boyutu Lif uzunluğu (µm) Lif çapı (µm) Özelliği Asbestosis >2 >0.15 biyodayanıklı Mezotelyoma (Mesothelioma) Akciğer kanseri >5 <0.1 yerdeğiştirebilir >10 >0.15 biyodayanıklı Lippmann, M., Environ. Health Perspect., 88: ,1990 Esmen, N.A., Environ. Health Perspect., 88: ,

17 Nanomalzemeler niçin tehlikelidir? II. Polimerik Kompozitler Semp.-İzmir 17

18 Nanomalzemeler niçin tehlikelidir? a) Krizolit asbest b) nanotüp/fiber (K.F.Soto ve diğ. Journal of Nanoparticle Research (2005) 7: ) II. Polimerik Kompozitler Semp.-İzmir 18

19 Nanotanecikler Nanotanecikler alveol duvarlarından geçtiğini kanıtlayan birçok çalışma yapılmıştır: II. Polimerik Kompozitler Semp.-İzmir 19

20 Titanyum di oksit Normal titanyum dioksit zehirli değildir, fakat boyutu küçüldükçe çözünürlüğünün de az olması nedeniyle zehir etkisi artmaya başlar. Titanyum di oksite maruz kalmış farelerde akciğer iltihabı, kanser, fibröz (fibrosis) gibi birçok solunum yolu hastalığına neden olduğu kanıtlanmıştır(powell, M. C ). Kozmetik ürünlerinde kullanılanların ise deri yoluyla vücuda girdiği belirlenmiştir. Güneş ışığı etkisi altında oluşan serbest radikaller hücre zehiri (cytotoxic) etki gösterir ve DNA da da bozunma başlar(kreyling, W. G. ve diğ )..

21 Fullerenler Fullerenler, yapıları itibariyle hem yükseltgen (oksidant), hem de yükseltgenme önleyici (anti-oksidant) özellik gösterirler. Bu nedenle biyolojik sistemlere karşı hayli etkindirler (reaktif) ve kan-beyin engellerini kolayca geçerler. Beyinde lipid peroksidasyonunu artırdığı ve balık solungaçlarında glutasyon düzeyini azalmaktadır (E.Oberdorster, EHP, 112:1058, 2005) Potasyum alışverişini yavaşlatır (K.H. Park, JBC, 278:50212, 2003) Suda çözünen Fullerenler mitokondriya da (mitochondria) birikir (S.Foley, et al.,bbrc 294:116, 2002). Fotoaktivasyondan sonra oksidatif baskılayıcıdır (Tsuchiya, T. et al., FEBS Lett., 393:139, 1996)

22 Fullerenler Son yapılan çalışmalarda fullerenlerin hücre zehiri (cytotoxic) olduğu bulunmuştur. Fullerenler ışık etkisiyle DNA nın kırılmasına neden olmakta, embriyo gelişimine etki etmekte ve/veya vücuttaki birçok hücrenin yıkımına sebep olmaktadır. Fullerenlerin hücre zehiri etkisinin hücre zarındaki yağ dokularını (lipid) peroksitlemesi ve böylece hücre zarının zayıflamasından kaynaklandığı ileri sürülmüştür [Powell, M. C. Wisconsin Medical Journal, Vol 105, No 2, pp (2006) ] II. Polimerik Kompozitler Semp.-İzmir 22

23 Karbon nanotüpler Tek duvarlı(a) ve çok duvarlı(b) karbon nanotüp yapısı ve SEM görüntüleri II. Polimerik Kompozitler Semp.-İzmir 23

24 Karbon nanotüpler Karbon siyahının yapısı amorftur. Fakat KNT ler lif oluşturacak şekilde paralel olarak sicim veya iplik düzeninde paketlenmiş yapıdadır Tek duvarlı KNT ler, farelerde hızlı bir akciğer iltihaplanmasına ve gronülamaya neden olduğu bulunmuştur. (C.-W. Lam, Toxicol.Sci.77:126, 2004),(D.B. Warheit, Toxicol Sci. 77:117, 2004) KNTler, aynı dozdaki karbon siyahı ve silikadan daha yüksek akciğer sorunları yaratır (NOISH) II. Polimerik Kompozitler Semp.-İzmir 24

25 Karbon nanotüpler KNT ile farelerde 90 günde Gronüloma oluşumu (C.-W. Lam, Toxicol.Sci.77:126, 2004) II. Polimerik Kompozitler Semp.-İzmir 25

26 Kuantum işaretler(quantum dots) Uyarıldığında etrafı üç boyutlu bir alanla kaplanan bir yarı iletkendir. Merkezde bir metal çekirdek -kurşun, kadmiyum veya geçiş metalleri- ve etrafında biyolojik sistemlerle uyumlu bir kabuk -poli(etilen glikol), çinko sülfür veya poli akrilatlarla poli(etilen glikol), çinko sülfür veya poli akrilatlarlar- vardır. 26

27 Kuantum işaretler(quantum dots) Kadmiyum ve kurşun düşük dozlarda bile zehirlidir. (RoHS) Işığa maruz kaldığında ve/veya oksitleyici bir ortamda kuantum işaretlerinin kabuğu bozunur ve metal açığa çıkar. Ayrıca kaplamada kullanılan kabuk maddelerinin kendileri de zehirlidir. Yapılan çalışmalar, kuantum işaretlerin de hücreyi etkilediğini göstermiştir [Hardman, N. Environmental Health Perspectives, 114, Number 2, (2006) ]. 27

28 Nanomalzemelerin sağlık tehlikesi Geleneksel Kimyasalların Sağlık Tehlikesi = F (doz) Nanomalzemelerin Sağlık Tehlikesi = F (kütle,boyut, yapı, yüzey alanı, etkinlik vb. + BİYODAYANIKLILIK

29 Nanorisk değerlendirmesi Tehlikenin belirlenmesi, Doz-tepki değerlendirmesi, Maruziyet değerlendirmesi, Risklerin tanımlanması, RİSK YÖNETİMİ

30 Sorunlar Malzemenin tanımlanması ve zehirlilik verileri yetersizdir.nanomalzemelerin potansiyel etkileri ve maruziyet yolları, Solunum yolu dışındaki ve uzun süreli sağlık etkileri ve çoklu maruziyet Mevcut ve gelecekteki işyerleri ve halkın maruziyeti Mevcut ve gelecekteki üretim miktarları ve yayınımlar (emissions) Çevre zehirliliği (ecotoxicological) etkiler ve benzeri konularda görüşbirliği yoktur.

31 Öneriler 1. Çalışılan nanomalzemelerin aşağıdaki fizikokimyasal özellikleri mutlaka belirlenmelidir: Yığışım(aglomeration) durumu Yapı(shape) Kristal düzeni Kimyasal bileşim (uzaysal dağılımı dahil) Yüzey alanı Yüzey kimyası Yüzey yükü Gözeneklilik 2. Laboratuar deneyleri(in vitro assays) ve 3. Canlı deneyleri(in vivo assays) ile veriler toplanmalıdır.

32 Nanoteknoloji güvenliği için 10 kritik konu belirlemiştir. Toxicity & Internal Dose Risk AssessmentEpidemiology & Surveillance Engineering Controls & PPE Measurement Methods Exposure Assessment Applications Fire & Explosion Safety Recommendations & Guidance Communication & Information

33 SCIENTIFIC COMMITTEE ON EMERGING AND NEWLY IDENTIFIED HEALTH RISKS (SCENIHR) Görüş bildirdi- SCENIHR/002/05 (Eylül 2005) Görüş revize edildi(mart 2006) Sentez raporu yayınlandı 2006) II. Polimerik Kompozitler Semp.-İzmir 33

34 Ya bizim ülkemizde? Henüz hiçbir şey

35 SAĞLIKLI BİR NANODÜNYA DİLEKLERİMLE! II. Polimerik Kompozitler Semp.-İzmir 35