Nanotehnologia, unde ne situam?
Nanotehnologia este ultimul racnet, dar modurile sunt numite tranzitorii, va fi acolo, precum si pentru ea sau este aici pentru a ramane? Amintiti-va ca science-fiction de ieri este deja in viata noastra de zi cu zi, avem nevoie de doar gandim de telefoane mobile la computere, etc. Noi nu poate fi atat de departe de Fantastic Voyage 1 Isaac Asimov sau Prey de Michael Crichton...
Nanotehnologia pentru proiectarea, caracterizarea, productia si aplicarea de structuri, aparatele si sistemele de control forma si marimea la o scara nanometrica.
Nanoparticule (NP) poate fi descrisa ca particule avand cel putin o dimensiune mai mica de 100 de nanometri (nm). Unitatea utilizat pentru a descrie nanometru este o masura de ordinul de o miliardime de metru (sau 0.000 000 001 10 -9). Mai precis, un diametru de 30.000 de ori mai mic decat grosimea unui fir de par.
NP, noi particule, da, dar nu toate! Intr-adevar, unii sunt emise pentru o lunga perioada de timp, chiar daca nu ne dam seama, ei pot:
- sa fie naturale, deoarece acestea sunt prezente in mediu, p. ex. : Produse de ardere eliberat in timpul incendiilor de padure sau vulcani;
- provin din activitatea umana, p. ex. : Produse de ardere si a gazelor de esapament ale motoarelor diesel;
- fi fabricat de om, p. ex. : Negru de fum (pneus...), dioxid de titan sau TiO 2 (vopsele albe, pasta de dinti, de protectie solara...).
Cu toate acestea, nebunia curent provine in principal din particule noi de luare de pana proprietatile lor, pe baza dimensiunii lor mici, care permit sa ia in considerare noi perspective industriale si comerciale. De exemplu, se estimeaza ca puterea nanotub de carbon prezent de 100 de ori mai mare decat otelul.
Exemple de NP includ:
- fulerene
custile sunt sferice care contin 28 de atomi de carbon mai mult de 100 de
- nanotuburi de carbon
acestea sunt molecule de carbon laminate intr-o retea hexagonala de atomi de carbon, pentru a forma cilindri gol cu un singur perete (SWCNT pentru Nanotuburile de carbon unic de perete) sau mai multe ziduri (MWCNT Multi Wall nanotuburi de carbon in) cilindri coaxiale diametre cresterea in aceeasi axa
- puncte cuantice sau "quantum dot"
acestea sunt formate dintr-un nucleu inconjurat de o suprafata de acoperire coloidal sau mai mult
- nanocapsules, nanosfere, nanoshells
polimeri organici sunt insolubile
- dendrimers
acestea sunt polimeri stele care contin mai multe sucursale concentrice (arbori)
Exista, de asemenea, nanoparticule de multe alte organice (de exemplu: Polistirol si doxorubicina) si anorganice (din metale, cum ar fi aurul, sau aliaje de diferite produse anorganice, cum ar fi TiO 2).
Exemplu de multi-pereti nanotub |
|---|
|
Fotografie prin amabilitatea prof. univ. O Rochefort a Ecole Polytechnique de la Montreal |
Utilizare
Mai multe agentii estimeaza ca piata globala anuala va fi de ordinul a 1000 miliarde de dolari SUA pana in 2015. NanoQuebec 2 a raportat ca 573 industriala (utilizarea in procese, de fabricatie, de cercetare si dezvoltare, etc.) au fost identificate in Statele Unite si 51 in Canada.
Multe produse ale nanotehnologiei, facute aici sau in alta parte, sunt deja disponibile si utilizate in Quebec. Dezvoltare, productie si aplicatii de nanoparticule si nanomaterialelor sunt de asteptat sa-si diversifice si sa creasca in anii urmatori. Ele pot fi gasite, inclusiv:
- materiale in care isi pot permite pentru a face produsele care au proprietati mecanice noi, cum ar fi:
- rezistenta sporita la uzura din sticla sau zero;
- aderenta mai mare a pneurilor;
- electronice, pentru a dezvolta dispozitive de stocare de date mai mici, mai rapide si mai eficienta a energiei;
- optica pentru microscoape si instrumente noi, p. ex. : Litografie nano-amprenta;
- in produsele destinate consumatorilor, cum ar fi:
- anti-rid creme si produsele de protectie solara;
- ambalaje inteligente, si anume configurabil (identificarea, conditiile de fabricare si transport);
- fibre pentru a imbunatati bete de hochei si de golf (rezistenta, greutate redusa, etc).
- textile cu proprietati pete si riduri rezistente;
- Petele din lemn sunt mai rezistente la uzura;
- anti-graffiti vopsea;
- n e pentru biologiei si medicinei:
- imbunatatirea proiectarii si de droguri de directionare;
- pentru a analiza biomedicale, de exemplu, pentru a caracteriza mai bine microorganisme (de laborator pe un cip "Lab-on-a-chip" cip ADN-ului);
- a face o imagine mai buna de diagnostic;
- auto-asamblare de atomi si molecule de nano-motoare;
- nano-obiecte si nanobots la explorarea cosmosului, ulei, etc.;
- interfata dintre cei vii si p. inert, ex: e-neuron..
Activitatile din industria nanotehnologiei din Canada sunt distribuite in jurul valorii de 5 centre regionale includ:
- Montreal: 40%
- Toronto: 25%
- Ottawa: 15%
- Edmonton 3 10%
- Vancouver: 10%
Nanomaterialele industriale sunt considerate ca fiind revolutia industriala urmator si medicina. In Quebec, textile, farmaceutice, de prelucrare a produselor alimentare, electronice si fotonica sunt zone care sunt bine reprezentate.
Proceselor de fabricatie
Nanotehnologia este manipularea materiei la nivel atomic. Doua metode de a face structuri la scara nanometrica sunt utilizate:
- in partea de jos sau de jos in sus ("bottom-up") sau asamblate din blocuri de materie, atom cu atom sau molecula de molecula, de a construi sisteme mai mari, si,
- de sus in jos sau de sus in jos ("top-down"), reducerea materialelor existente la nano-dimensiuni.
Abordare | Exemple de proces |
|---|---|
Partea de jos ("bottom-up") |
|
Jos ("top-down") |
|
Expusa populatia
La industriale si de productie, NanoQuebec difuze un director din aproximativ 50 de companii Quebec. Cercetare si dezvoltare, Quebec are aproximativ 200 de profesori si aproximativ 1000 de elevi.
Multi lucratori de munca in sinteza, prelucrarea sau utilizarea de NP si numarul lor ar trebui sa creasca in urmatorii ani.
Fizice si fizico-chimice
NP sunt interesante, deoarece acestea se pot achizitiona alte proprietati, schimbare de culoare, cu scaderea in marime, trecerea de la solubil in insolubile, si asa mai departe. De exemplu, puncte cuantice care pot fi utilizate in semiconductori si sa permita, pentru a marca si de a detecta molecule diferite in celula.
Toxicologice
PN au proprietati diferite de cele de particule mai mari de acelasi produs. In general, acestea sunt mai mici, ele sunt mult mai reactive si pot fi toxice.
NP poate avea un impact asupra sanatatii lucratorilor. La aceasta dimensiune, nanoparticule patrunde cu usurinta corpul si de a genera efecte cum ar fi stresul oxidativ, genetice si a interactiunilor de proteine.
Cu toate acestea, ele au fost relativ putine studii. In studiile in vivo la animale sunt putine si aproape non-umane de date. Cu toate acestea, datele disponibile acopera doar o fractiune din informatiile necesare pentru a incheia definitiv cu privire la toxicitatea sau siguranta una dintre ele.
NP de referinta
Este important sa se aiba de referinta NP, in scopul de a face o comparatie mai buna si, astfel, limita partinire posibil, deoarece exista multe diferente pentru NP aceeasi.
Dezvoltarea de referinta NP bine caracterizate (dimensiune, dimensiunea de distributie, suprafata, de concentrare, cristalinitatea, solubilitate, compozitia chimica, sarcina electrica, morfologia, structura, gradul de agregare, mecanice, electrice, magnetice, optice, chimie superficiala, solubilitatea) ar trebui sa permita in cele din urma o mai buna intelegere a comportamentului de NP in aer si in organism.
Prevenirea
Productia si utilizarea de NP poate implica diferite tipuri de risc: produse chimice incompatibile, incendii, explozii, riscurile electrice, efectele asupra sanatatii, etc.
Dezvoltarea si punerea in aplicare a unui program de prevenire se vor acoperi diferite aspecte: identificarea si evaluarea de risc specifici NP utilizate sau produse, evaluarea nivelurilor de expunere profesionala, criteriile si procedurile sa permita instalarea de controale tehnice, informarea si instruirea lucratorilor (riscuri, procedurile de lucru, utilizarea de echipamente, de manipulare de NP, prevenirea si utilizarea echipamentului individual de protectie...) si evaluare a performanta si eficienta strategiilor de control diferite sunt unele expuneri inevitabile. Forma de materiale (praf, suspendarea sau includerea intr-o matrice), precum si riscurile specifice cunoscute (toxicitate, reactivitate, inflamabilitate, explozivitate) ar trebui sa fie luate in considerare in programul de prevenire, inclusiv din foile de date de studiu furnizori.
Metrologie (masura)
Exista mai multe tehnici care pot fi utilizate pentru detectarea de NP. Cele mai multe dintre ele au limitari si necesita o mai mare sensibilitate si capacitate crescuta. Evaluarea expunerii la NP ar trebui sa fie facute cu instrumente portabile si practicile de la locul de munca, dar aceasta nu este posibila in prezent.
Un standard ISO este in prezent in curs de dezvoltare include o sectiune privind metrologia si instrumente.
Regulament
Legea privind sanatatea si securitatea (OHSA) si Regulamentele privind sanatatea si siguranta (RoHS) acopera aspectele generale ale unor obligatii in ceea ce priveste programele in curs de dezvoltare pentru institutiile de prevenire si control a contaminantilor din la locul de munca.
Mai multe substante chimice care sunt componente ale nanomaterialelor multi sunt deja in apendicele I. Dar regulamentul nu ia in considerare dimensiunea particulelor sau posibilitatea de toxicitate difera in functie de marime.
Sistemul de informare privind materialele periculoase utilizate la locul de munca (WHMIS) este un sistem canadian care adera Quebec si furnizorii care necesita pentru produse chimice eticheta si prezinte foile de fapt care descriu diverse produse, principalele lor fizice riscurile pentru masurile de sanatate, siguranta si de prevenire puse in practica. Angajatorii trebuie sa puna la dispozitie inregistrarile si sa instruiasca lucratorii lor. Mai multe alte legi provinciale sau federale, cum ar fi materialele de transport periculoase, pot fi aplicate la NP in care se aplica alte substante chimice, dar nici o lege, la cunostintele noastre, nu se ocupa in special cu NP.
Concluzie
Problema de "nanotehnologie" a inceput sa faca intrare si de a pune intrebari cu privire la sanatatea mediului, sanatatii si mai ales locul de munca.
La locul de munca, aceasta implica expunerea la o varietate de nanoparticule si procese in cazul in care viziune nu este inca suficient de departe pentru a ne permite sa aiba o buna apreciere a intregul fenomen, care este, ca nu am suficienta experienta, in ciuda faptului ca acestea sunt prezente in viata noastra de zi cu zi si mai invazive. Este prea devreme pentru a stabili impactul acesteia asupra sanatatii, deoarece aceasta poate furniza produse care vor avea o cota de piata semnificativa, astfel incat va fi folosit mai mult sau mai putin frecvent si in cantitate mai mare sau mai mica de catre lucratori.
Pericole in anumite activitati pot aparea la mai putin de noi un motiv de ingrijorare, deoarece acestea implica de obicei, lucratori instruiti si informati, p. ex. : Cei care lucreaza in cercetare si dezvoltare. Prin contra, este diferit atunci cand vine vorba de activitati, cum ar fi insacuire, transport, constructii, recuperare, curatenie, intretinere, etc.
Exista putine date disponibile cu privire la toxicitatea nanoparticulelor si chiar mai putin pe produse comerciale si a produselor fabricate sunt compuse sau derivate din procesele de NP cu ajutorul nanotehnologiei.
IRSST a intreprins o revizuire a cunostintelor stiintifice privind NP si mentioneaza in studiul sau cu privire la efectele asupra sanatatii ale Nanoparticulele ca "... avand in vedere multe necunoscute legate de nanoparticule, efectele lor potentiale asupra sanatatii si documentate riscurile de toxicitate de particule ultrafine in om, introducerea de proceduri stricte pentru prevenirea ramane singura modalitate de a preveni riscul de boli in curs de dezvoltare. Astfel, populatiile expusa la nanoparticule ar trebui sa fie prudente si punerea in aplicare a eliminarii in conditii de siguranta la sursa de control al expunerii si protectie personala, atat in??termeni de productie si punerea in aplicare si utilizarea acestor produse. "
(Iulie 2008)
* Pentru mai multe informatii:
- Canadian NanoBusiness Aliantei
http://www.nanobusiness.ca/overview.php - Institutul National de Nanotehnologie
http://nint-innt.nrc-cnrc.gc.ca/about/index_f.html - NanoQuebec
http://nanoquebec.ca/nanoquebec_w/site/index.jsp - NIOSH. Ghidul interimar privind screeningul medical al lucratorilor potential expusi la Nanoparticulele tehnice Docket # NIOSH-115. (2007)
http://www.cdc.gov/niosh/review/public/115/ - Organizatia Internationala de Standardizare. Nanotehnologii, Comitetul Tehnic 229.
http://www.iso.org/iso/fr/iso_technical_committee?commid=381983 - Ostiguy, Nanotehnologia C.: Catre sedinta industria urmatoare. Munca si sanatate. Vol.. 23, No. 4, 2007, p. 11-14. Rating: AP-600268
- Ostiguy, C. et al nanoparticule:. cunostintele actuale cu privire la riscurile si masurile de prevenire in domeniul sanatatii si securitatii Studii si Cercetare / Raport.. Montreal: IRSST. (2006). R-455. [MO-027 143]
http://www.irsst.qc.ca/ - Ostiguy, C. et al efectele asupra sanatatii ale Nanoparticulele. Studii si Cercetari / Raport.. Montreal: IRSST. (2008). R-558, 2-a editie. [MO-027 142]
http://www.irsst.qc.ca/ - Trottier, E. et al etica si nanotehnologie:. sa gaseasca modalitati de a actiona. Comisia pentru etica de Stiinta si Tehnologie (2006), p. 121 [MO-027 492]
http://www.ethique.gouv.qc.ca/IMG/pdf/Avis-Ethique_et_nano_WEB.pdf - Truchon, G. et al., cercetarii in domeniul nanotehnologiei. In cazul in care pentru a incepe? Munca si sanatatea. Vol.. 24 / No. 2, 2008, p. 32-35. [AP-600659]
- Organizatia Internationala de Standardizare. Nanotehnologii, Comitetul Tehnic 229.
http://www.iso.org/iso/fr/iso_technical_committee?commid=381983
* Evaluari in [] este de la Centrul de Documentare ISST bancare ale CSST.
Versiunea PDF a acestui document (100kb)