Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Nanotoxikologie. Nanočástice průměr částic menší než 100 nm (nm = 10 -9 m) biologické nano-objekty –DNA - průměr 2-12 nm –virus ebola – délka 1000 nm,

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Nanotoxikologie. Nanočástice průměr částic menší než 100 nm (nm = 10 -9 m) biologické nano-objekty –DNA - průměr 2-12 nm –virus ebola – délka 1000 nm,"— Transkript prezentace:

1 Nanotoxikologie

2 Nanočástice průměr částic menší než 100 nm (nm = m) biologické nano-objekty –DNA - průměr 2-12 nm –virus ebola – délka 1000 nm, průměr 50 nm –bakterie – průměr 30 – nm –červená krvinka – průměr nm –lidský vlas – průměr 10 – nm velký povrch na jednotku hmotnosti –vysoká reaktivita kvantové jevy –změny v optických, elektrických, mechanických a magnetických vlastnostech

3 Nanočástice kondenzace produktů hoření (UFPs) –C, SiO 2, TiO 2, těžké kovy (7 – 40 nm) dlouhodobě záměrně vyráběné nanočástice –pigmenty (80 – 100 nm) –katalyzátory – Pd, Pt, zeolyty svařování –10 – 50 nm před aglomerací historické využití kovových nanočástic –Lycurgus cup (4. st.n.l) – Ag, Au –barvy Mayských kreseb –okna středověkých katedrál –fotografie - Ag

4 Moderní nanočástice Nanotrubice (CNT) –duté trubičky s průměrem pod 1 nm a délkou několik mm –otevřené nebo uzavřené –jedna či více stěn (SWNTs nebo MWNTs) –výborné vodiče tepla a elektřiny –výborné mechanické vlastnosti –polovodičové součástky –vysoká kapacita pro molekulární absorpci Fullereny (C 60 ) –sférický tvar tvořený 28 – 100 C atomy –materiály extrémně odolné tlaku –lubrikanty –záměna C za N – extrémní tvrdost při zachování pevnosti –potenciální využití – katalyzátory, elektronika –transport léčiv na místo účinku

5 Moderní nanočástice Nanokrystaly (quantum dots) –sférické struktury o velkosti 1 – 10 nm –počet atomů – –vlastnosti na pomezí molekulární entity a rozsáhlé pevné struktury –kvantové vlastnosti závislé na dimenzi – emise světla požadované vlnové délky –polovodiče Nanopěna –ostrůvky atomů uhlíku o velikosti 6-9 nm náhodně pospojované do formy lehké pevné pěnovité struktury –vykazuje proměnné magnetické vlastnosti –využití jako polovodič

6 Nanočástice ve farmacii a biomedicíně specifická distribuce léčiv –liposomální struktury diagnostika nádorů –distribuce nanočástic s fluorescenční látkou na povrchu nádoru tepelná destrukce nádorů –distribuce Si kuliček o průměru 100 nm potažených 10 nm vrstvou Au uvnitř nádoru –nanostřely potažené příslušnou protilátkou

7 Nanočástice ve farmacii a biomedicíně koloidní roztoky vitamínů, léků, potravních doplňků –aplikace sprejů na sliznici pod jazykem analýza krve a moči –fluorescenční částice pro detekci infekčních a genetických chorob –výzkum léčiv biokompatibilní povrchy pro implantáty antialergické adhezivní povrchy tkáňové inženýrství neuron-tranzistorové rozhraní sluneční krémy a kosmetika –nanoprášky TiO 2, ZrO 2 a Fe 2 O 3

8 Toxikologie nanočástic (experimentální toxikologie) při stejné dávce mají NSPs vyšší schopnost vyvolat zánětlivou reakci než částice větších rozměrů – vliv povrchu – TiO 2 (anatas) 20 a 250 nm – intratracheální aplikace – potkan –po 24 h měřena plicní zánětlivá neutrofilní reakce –pro částice stejného složení a různého povrchu je lepší mírou dávky celkový povrch částic, než jejich hmotnost či počet

9 Toxikologie nanočástic (experimentální toxikologie) za určitých podmínek jsou NSPs schopné vyvolat těžké poškození plic – vliv chemického složení –chemie NSPs (povrchové složení) je dalším důležitým faktorem ovlivňujícím toxicitu –při zahřívání PTFE nad 480 °C uvolňovány částice o průměru 18 nm –vysoký počet úmrtí pokusných zvířat během 4h po 15 min expozici (60 ng) - příčinou těžké poškození plic –plynná fáze netoxická –výrazné snížení toxicity po 3 min – aglomeráty nad 100 nm méně toxické vznik fibróz – vliv tvaru –většina in-vivo studií s nanotrubicemi (SWNTs i MWNTs) kde byl pozorován vznik granulomů byly prováděny s nefyziologicky vysokými dávkami NTs –potřeba dalšího výzkumu

10 Toxikologie nanočástic (ekotoxikologické studie) test nepotahovaných ve vodě rozpustných koloidních fullerenů ( n C 60 ) na Daphnia magna – 48h LC 50 = 800 ppb test n C 60, okounek pstruhovitý (Micropterus salmoides) – 0,5 ppm, 48 h – peroxidace lipidů v mozku, vyčerpání gluthathionu v žábrách baktericidní účinky fullerenů a nanovláken – antimikrobiální ponožky vliv počasí na potahované a kovalentně modifikované povrchy NSPs

11 Toxikologie nanočástic (mechanismus vzniku ROS) NSPs různých tvarů, velikostí a složení se přednostně hromadí v mitochondriích C 60 – podpora produkce superoxidového iontu Možné mechanismy rozvoje oxidačního stresu vlivem NSPs foto-excitace fullerenů a SWNTs způsobující mezi-systémové přechody produkující volné elektrony metabolismus NSPs produkuje redox-aktivní meziprodukty (CYP 450) zánětlivá reakce in-vivo způsobující uvolňování oxy-radikálů prostřednictvím makrofágů vliv viditelného a UV světla, přítomnosti přechodných kovů apod.

12 Mechanismus vzniku ROS

13 Toxikologie nanočástic (místa vstupu – dýchací systém) matematický model depozice NSPs v dýchacích cestách (mechanismus – difúze)  distribuce inhalovaných inertních NSPs do vnitřních orgánů –transcytóza přes buňky epitelu do krve –příjem nervovými zakončeními a axonální translokace do ganglií a CNS fagocytóza NSPs makrofágy je málo účinná

14

15 Toxikologie nanočástic (místa vstupu – dýchací systém) povrchová úprava NSPs (např. potažení albuminem) ovlivňuje mechanismus, rychlost i účinnost transmembránového přestupu NSPs se z krve distribuují do jater (Kupfferovy buňky), sleziny (ne při potažení polyethylénglykolem) depozice NSPs v kostní dřeni

16 Toxikologie nanočástic (místa vstupu – dýchací systém) potažení NSPs apolipoproteinem urychluje endocytózu přes hepato- encefalickou bariéru transport do CNS přes čichový nerv – neurodegenerativní onemocnění

17 Toxikologie nanočástic (místa vstupu – trávící trakt, kůže) v GI se NSPs vstřebávají v závislosti na velikosti a povrchové úpravě, většinou však málo (polystyrénové NSPs 50 nm – 6,6 %, 100 nm – 5,8 % a 1000 nm – 0,8 %) přes póry v kůži mohou prostupovat částice až 1  m studium možnosti transportu prostřednictvím nervových zakončení

18 Literatura 1.Oberdörster G., Oberdörster E., Oberdörster J., Nanotoxicology: An Emerging Discipline Evolving from Studies of Ultrafine Particles, Environmental Heealth Perspectives 113, 823 – 839, (2005) 2.Balbus J.M., Florini K., Denison R.A., Walsh S.A., Protecting Workers and the Environment: An Environmental NGOs Perspective on Nanotechnology, Journal of Nanoparticle Research 9, 11-22, (2007) 3.Salata O.V., Applications of Nanoparticles in Biology and Medicine, Journal of Nanobiotechnology 2, 3-9, (2004) 4.Donaldson K., Tran L., Jimenez L.A., Duffin R., Newby D.E., Mills N., MacNee W., Stone W., Combustion Derived Nanoparticles: A Rewiew of Their Toxicology Following Inhalation Exposure, Particle and Fibre Toxicology 2, 10 – 24, (2005)


Stáhnout ppt "Nanotoxikologie. Nanočástice průměr částic menší než 100 nm (nm = 10 -9 m) biologické nano-objekty –DNA - průměr 2-12 nm –virus ebola – délka 1000 nm,"

Podobné prezentace


Reklamy Google