• Нанотехнологија је истраживање и развој технологије на атомском, молекуларном и макромолекуларном нивоу у опсегу величина од1 -100 nm. За следећих петнаест година предвиђа се да ће око два милиона радника у свету бити запослено на подржавању и производњи нанотехнологије. Наноматеријали се данас користе у електроници, у биомедицини, фармацији, козметици, енергетици, као каталитички материјал итд. За сада нису довољно познати могући штетни ефекти наночестица на здравље људи. Ни у једној земљи не постоје стандарди за МДК наночестица у радној средини. . Циљ овог рада је повећање безбедности у раду запослених, при руковању наноматеријалима и смањење ризика од оштећења здравља запослених.

• Наночестице постоје одувек, али од индустријске револуције су излагања наночестицама драматично порасла. Природни извори наночестица су вулкани, пожари, вируси, микрочестице, а антрипогени извори наночестица су: мотори с унутрашнјим сагоревањем, електране и други извори термичке разградње, дизајниранје честице тачно одређене величине и облика- нановлакна и наноцеви).

• Према дефиницији нанотехнологија је истраживање и развој технологије на атомском, молекуларном и макромолекуларном нивоу у опсегу величина од око 1 -100 nm (1 nm-10- 9 m), да би се креирале и користиле структуре, средства и системи на наноскали који имају нова својства и функције због своје мале или средње величине.

• Нанотехнологија се развила данас највише у области израде електронских кола и других уређаја од појединачних атома и молекула. Примарни задатак нанотехнологије је производња комјутерских чипова и осталих средстава који су хиљаду пута мањи од садашњих.

• У нанопроизводе спадају они који имају бар једну димензију у опсегу од 1 -100 пт.Наночестице имају повећану биолошку активност која је пожељна код примене у медицини, дијагностици, терапији, потпомажу тумачење молекуларних процеса и структура у живим бићима. Иста својства која наночестице чине пожељнима могу бити и штетна.

• На тржишту је данас доступан велики број производа и материјала који су добијени нанотехнологијом, као што су пудери, раствори и суспензије, као и композитни материјали. Титанијум диоксид нанодимензија користи се као пунилац у козметици, док се наночестице силицијума користе као пуниоци за разне материјале. Велики број других нових и побољшаних производа појавио се на тржишту као, на пример, текстилни материјали, који се не флекају или се не гужвају, или дуготрајне тениске лоптице од композитног материјала, бутил гуме и наноглине. Нанопремази и нанокомпозити се данас употребљвају у многим производима, почев об бицикла до аутомобила.

• Истраживање у нанотехнологији и развој укључује руковање и контролу структурама на наноскали и њихову интеграцију у веће компоненте материјала, система и архитектуре. У већим саставима контрола и конструкција у њиховим структурама и компонентама остају на нанометарском нивоу. У неким посебним случајевима дужина материјала може бити испод 1 пт (манипулација са атомом на око 0,1 пт). To су полимери, ојачани наночестицама, који имају величину од око 200-300 пт и који су у функцији локалних мостова или веза наночестица са полимером. За следећих 15 година предвиђа се да ће око два милиона радника у свету бити запослено на подржавању и производњи нанотехнологије.

• Наночестице нису још добро дефинисане јер поједини аутори у појам ултраситних или веома ситних честица сврставају све оне мање од 100 пт. Ултраситне честице (чак и мање од 0,01 пт), присутне су стално у урбаној средини у форми дима од сагоревања, у издувним гасовима из дизел машина и из појединих индустријских процеса, као што је, на пример, заваривање.

•

• Нанопрозводи се праве из два основна разлога: добија се велико повећање површине по јединици масе и дејство квантних појава. Каталитички процеси и други хемијски процеси одигравају се на површини тако да смањење честица доводи ди повећања њихове реактивности. Пошто наночестице имају велике додирне површине, нанокристали од метала имају и велику чврстину. Тако нанокристални никл има далеко већу чврстоћу од обичног никла и јак је као најтврђи челик.

• Квантне појаве мењају оптичка, магнетска и електрична својства наночестица и оне све више почињу да се понашају као таласи. Ово им даје сасвим нова корисна употребљива својства.

• Постоји преко 200 врста нанопроизвода данас у свету. Садашњи комерцијални материјали на тржишту су већином наноглина, оксиди у нано облику и наноцевчице. Наноглина од зеолита се користи за разне врсте филтера и у разним композитним материјалима, на пример, у полимерима за материјал за паковање.

• Једна од класификација нано производа дели их на:танки премаз, влакна ноно димензија (влакна, жице и цевчице) и честице. Најважнији материали који се користе у нанотехнологији данас су угљеничне цеви, титанијум-диоксид, силицијум, германијум, материјали на бази калцијум оксида, честице пресвучене леталом и протеини или DNK.

• Могу се навести следећи примери нанопроизвода:• Гроздови, нанокристали, (пречника 1-10 пт) -изолатори, полупроводници,

метали, магнетски материјали;• Друге наночестице (пречника 1-100 nm) - керамички оксиди,• Нанопроводници (пречника 1-100 пт)- метали, полупроводнички, оксиди,

сулфиди, нитрити;• 4. Наноцеви (пречника од 1 -100 пт) - угљеник – наноцеви.• Гроздови се формирају од честица угљеника, цинка и молекулa злата да би се

користили за даљу употребу. Наноцеви од угљеника су веома мали, танки, шупљи цилиндри соји су настали увијањем једног слоја угљеника.

• Могу добро да складиште водоник и литијум. Користе се као композитна влакна у полимерима и у бетонима да побољшају механичке особине. Наночестице од угљеника употребљавају се и за производњу нано жица у комбинацији са златом и цинк оксидом. Синтетизоване су и неорганске нано честице. Наноцеви од титанијум диоксида показују особину одличног складиштења енергије и добри су фотокатализатори.

• Угљеничне наноцеви у виду сламчице имају веома корисне електричне особине, и употребљавају се у области производње електронских кола. Тако се користе као танки транзистори и као једнодимензионална бакарна жица. Имају велики значај у производњи равних видео дисплеја, микроталасних генератора, средстава за заштиту уређаја од велике промене напона у струјној мрежи и за израду лампи високог интензитета. Новооткривене могућности наноцевчица да служе као извор електрона дају велики потенцијал, тако да ћe једног дана за-менити металне филаменте у машинама за проиводњу Х-зрачења, који веома брзо прегоревају. Сада се квантне тачке у виду кристала уграђују у композитне материјале, полимере, епоксиде, силиконе, гелове и оксиде.

• Наноматеријали, због својих веома добрих особина и нових ка-рактеристика, користе се данас у многим индустријама - за примену у електроници, као магнети, у медицини, фармацији, козметици, енергетици, као каталитички материјали и у друге сврхе. Садашњи чипови за личне рачунаре имају 65 пт, 90 пт и 130 пт. Ускоро ћe се уграђивати они величине 45 пт. Велика употреба је у механичком и хемијском полирању материјала, у производњи трака за магнетске, за облагање електропроводним материјалом, за оптичка влакна и др. Прототипови средстава за складиштење електронских података имају и 100 пута већу густину за складиштење од данашњих комерцијалних. Предвиђа се употреба наноматеријала за соларне ћелије на крововима, које ће обезбеђивати енергију за станове, за обућу бољег квалитета и др. Треба навести и употребу ових материјала за разне видове производа, као што су: у аутомобилској индустрији - прагови за кола, боје и премази који штите од корозије, огреботина, гуме за аутомобиле са побољшаном отпорношћу на заношење и хабање, за бојење каросерије и као и други делови.

• Нанопроизводи користе се за израду заштитних премаза и премаза против бљештања на наочарима, за инкапсулирана мастила за фотокопир апарате, алате за сечење метала, за лаке и чврсте тениске рекете, постељину која се не флека, материјале за везивање у стоматологији, материјале за покривање рана и опекотина, филтере за воду

• Када се стакло прекрије слојем нанокристала титанијум диоксида, они по глаткој површини дају велики број шиљака. Вода која доспе на стакло не може да се задржава по површини јер је додирна површина тада веома мала тако да се то стакло не кваси. Смањује се и додирна површина између стакла и прашине, те честице не могу да се задрже и вода их лако спира. Неким детерџентима се додају наночестице сребра које показују антибактеријска и антигљивична својстава. Наночестице сребра додају се и у материјал за одела астронаута, пошто она не могу да се перу. Праве се текстилни материјали са наночестицама који се не прљају.

• Додавањем наночестица у бетон смањује се порозност бетона и потребна количина воде када се он прави. По очвршћавању такав бетон има особину да су напрезања боље распоређена, те је бетон петнаест пута чвршћи од обичног и не мора да му се додаје арматура.

• Када се наночестице од цезијум оксида додају дизел гориву, смањује се штетни утицај на животну средину. Ове честице везују се за загађиваче у гориву и смањују им термичку отпорност, те их топлота приликом сагоревања горива уништава. Додавањем нано честица моторном уљу побољшава се подмазивање мотора, а тиме му се продужава век и смањује потрошња горива.

• Нано електрични-механичкр сензори могу да детектују и идентификују један молекул бојног отрова и погодни су за уређаје за де текцију бојних отрова на бојном пољу Наночестице гвожђа могу да уклоне и 95% контаминанта из воде у земљишту тj. у близини индустрије.

• У медицинске сврхе нано честице биће коришћене као средство за преношење и ослобађање лековитих супстанци у организм, укључујући имлантирана средства која аутоматски одређују потребан ниво лека за медицинска дијагностичка средства (као биосензори) као што су обележивачи малигних ћелија. Квантне тачке имају особине полупроводничких кристала и могу да се побуде ласером и тако да флуоресцеирају, односно, светле.

• У току су пројекти или се планирају пројекти везани за начин да се преко наночестица уносе циљано у организам цитостатици који делују на тачно одређеној локацији (што може да има веома мале токсичне ефекте), а и да се наноцеви у виду влакана користе за замену крвних судова у васкуларној хирургији, односно, хирургији bay-passa, у правцу побољшања особина контраста у радиологији и др. Нанотехнологија ће омогућити да се проучавају физиолошки путеви у организму и како функционише поједини молекул у ћелијама

• Титанијум диоксид наноди-мензија користи се у препаратима за заштиту од сунчевог зрачења, док се наночестице силицијума користе за дентална пуњења.

• Токсикологија наноматеријала бави се штетним утицајима наноматеријала на здравлје људи. Сматра се да је изложеност људи на радном месту до неколико стотина микрограма по кубном метру. Са смањивањем величине честице повећава се њена реактивност. Повећање реактивности може да повећа штетне ефекте супстанце. Због овог нано технологијом могу настати штетни производи од супстанци које су у уобичајеном облику нешкодљиве. Наночестице имају релативно велику површину, што им омогућава да реагују у већој мери са околином и са другим супстанцама.

• Досадашња истраживања на животињама говоре да су наночестице потенцијално опасне по живе организме и да могу да изазову оштећења, првенствено на плућима, централном нервном систему и крвним судовима. Ултраситне честице представљају већи ризик у односу на оне крупније јер у већој мери изазивају запаљенски одговор у плућном ткиву. Показало се да оне имају способност да пролазе кроз крвно мождану баријеру и тако показују по-тенцијал да дају штетне ефекте централном нервном систему. Такође, удисање наночестица повећава ризик од смрти од срчаних обољења. На пример ултра фине Ti02 честице (20nm) узрокују интензивнији упални процес него иста доза финих Ti02 честица (250 nm ).

• Пут уношења наночестица може да буде удисањем, преко органа за варење или преко коже. Наночестице релативно лако пролазе баријеру површинског слоја коже, а и мождано крвну баријеру.

• Пут преко органа за дисање. Познато је да фракција прашине (честице мање од 5 микрометра) доспева удисањем у плућа до алвеола. Међутим, веома ситне честице прашине, пречника мањег од 2 џш, а нарочито од 0,1-0,2 џт ношене ваздушном струјом удахнутог ваздуха доспеју у плућа, али се велики део ових честица, ношен издахнутом струјом, врати назад, тако да се не задржи у плућима. Честице величине 1 nm , 90% удахнутих се задржава у носном делу , а 10% у душнику. Експериментално се показало да повећањем величине на 5 – 20 nт повећава се заступљеност у алвеолама , код 20 nт. Чак 50%. Поједине студијe показују да наночестице, које су удахнуте преко слузокоже носа, могу доспети у мозак пролазћи мождано крвну баријеру. Трансцитозом преко плућног епитела у међустанични простор продире директно у крвне судове или путем лимфе се простире по целом телу.

• Пут преко органа за варење. Наночестице могу се унети гутањем путем воде за пиће, преко адитива у храни, атмосферске прашине у храни, путем пасте за зубе, (зубног пуњења и имплантата. Кад уђу у органе за варење, даље се разносе крвотоком.

• Пут преко пробавног система. Наночестице могу директно доћи у пробавни систем путем контаминиране хране, воде или ако се налазе у козметици и лековима. Већина истраживања показују да оне пролазе кроз пробавни сустем- око 98% и излуче се фецесом и урином.

• Пут преко коже. Нано честице могу да уђу у кожу и да буду даље разнете крвотоком. Наночестице у кожу лакше продиру на мјестима гдје је кожа тања, оштећена (рана). Честице улазе у лимфу и лимфне чворове, а преко њих продиру у крв.

• Пут преко крвних судова зависи од хемијских карактеристика честица, од површине честица као и од њихове величине.

Слика1. Пут продиранја наночестица зависи од величине честица

Слика 2. Продирање наночестица кроз кожу

• За сада нису довољно познати могући штетни ефекти нано честица на здравље људи. Из тих разлога у току су истраживања и у плану су пројекти већег броја истраживања у свету који се односе на експозицију, путеве уноса наночестица, транспорт, токсичност, трансформацију, биолошки циклус, и биолошке ефекте мешавине честица.

• Потенцијални штетни ефекти нанотехнологије могу бити резултат природе самих честица, особине производа који садрже ове честице или процеса производње. Наночестице карактерише велика површина, а поједине кристална структура и велика реактивност, што може да олакшава дејство на живи организам, а због мале величине интеракцију са ћелијским материјалом и транспорт у радној и животној средини. Ултра ситне честице, које имају малу ра-створљивост, су далеко више токсичне, него веће честице по укупној маси.

• Студије на радницима који су изложени аеросолу на производњи ситних (микроскопских) и веома ситних честица (наночестица) говоре да код њих долази до погоршања плућних функција и појаве респираторних симптома, али није довољно јасан значај улоге тих веома ситних честица у односу на друге контаминанте у тој радној средини који изазивају штатне здравствене ефекте. За сада нема довољно поузданих доказа да је дошло до појаве обољења код људи изаваних наночестицама, али је веома извесно да до тога може доћи.

• У марту 2006. година најмање 77 особа у Немачкој жалило се на јаке респираторне симптоме, укључујући 6 особа које су примљене у болницу због едема (отока) плућа пошто су употребљавале "Magic Nano" средство за чишће-ње купатила.

• Стандардизација у нанотехнологији практично још увек није уведена. Треба регулисати следеће области:

• Увести општу терминологију, укључујући термин "нано";• Увести систематску терминологију за материјале, састав, морфологију,

величину честица и др.;• Извршити стандардизацију токсичних ефеката, утицаја на животну средину,

заштиту и увођење референтних стандарда за тестирање;• Увести методологију, методе за анализу честица, укључујући величину, облик,

број и дистрибуцију.• Данас се истражују потенцијални поступци, методе и инструменти

за мерење наноматеријала у ваздуху. Садашњи уређаји за мерење прашине у радној средини нису ефикасни за одређивање концентрације наночестица. Такође, постоји проблем око метода узимања узорака у ваздуху, а и стандарда. Сада у свету ни у једној земљи не постоје стандарди за максимално дозвољене концентрације наночестица у радној средини МДК за угљеникове наночестице, који се односи на графит, не може се применити због веома различитих токсичних својстава.

• Нанотехнологија ће омогућити развијање високо ефикасних филтра, респиратора, радне одеће која ћe одбијати таложење прашиине по њој и појаву флека, материјала који ће бити добри изолатозри за буку, они који су отпорни на пожар, заштитних екрана за превенцију пада са крова, завеса за контролу вентилације у рудницима, катализатора за смањење емисије токсичних супстанци и средстава за лакше уклањање полутаната у радној средини. Сензори на бази нанотехнолошких материјала и комуникациона средства омогућаваће да се боље реагује у ургентним ситуацијама и смањи ризик од повреда. Гориве ћелије, прецизни анализатори и оптоелектронска средства, добијени нанотехнолошким поступцима, имају такође велики потенцијал везан за безбедност и здравље на раду.

• Велика површина наночестица повећава њихову реактивност тако да се може претпоставити да ћe постојати опасност од експлозије облака прашине наночестица супстанци које иначе нису експлозивне (као код прашине угља или прашине у силосима) када се наночестице буду појавиле у одређеној концентрацији у ваздуху.

• Мада постоје информације које се односе на предвиђање појаве пожара и експлозије, везане за нанопрашковите супстанце, може се сматрати да запаљиви материјали на нано скали могу да представљају већи ризик него исти материјали у облику крупнијих честица сличне концентрације масе у ваздуху. Поједини наноматеријали могу да иницирају каталитичке реакције за разлику од истих хемијских супстанци у другом облику.

• Ризик од излагања запослених наночестицама постоји код прављења композита са наноматеријалом, облагања материјала нано честицама или код производње наноструктура, као што су интегрисана кола.

• Лица на следећим радним местима могу у већој мери бити изложена наночестицама:• Рад на производњи наночестица у гасној фази у систему који није затворен јер се повећава

могућност отпуштања аеросола у радну атмосферу;• Употреба наноматеријала у прозводњи у виду праха или раствора и суспензија представља већи

ризик за отпуштање наночестица у радну средину;• Одржавање система за производњу, укључујући чишћење и одлагање материјала из система за

прикупљање прашине, може да резултира већим излагањем наноч-естицама удисањем јер се тако подиже наталожени наноматеријал;

• - Рад са наноматеријалом у течном медију без адекватне лич не заштите (без заштитних рукав ица) јер може доћи до апсорпције преко коже;

• - Рад са наноматеријалом у течности током операције меша ња, пресипања или код процеса где се смеша агресивно механички третира (мешање, мућење, центрифугирање и сл.) јер се тада формирају респирабилне капљице;

• Рад на руковању са наноструктурисаним пудерима води ка могућности аеросолизације у радној средини;

• Чишћење просутог наноматеријала или отпада у производњи представља потенцијални ризик за раднике који обављају ове послове;

• Механичка обрада материјала који садржи наночестице - дробљење, бушење, млевење, сечење и слични поступци повећавају могућност појаве аеросола у ваздуху.

• Суве наночестице се сматрају далеко више токсичним од влажних. Танки филмови од наноматеријала сматрају се више безбедним са аспекта уношења у организам и утицаја на животну средину јер се не отпуштају лако са површине на коју су нанети. Могу се применити следеће мере заштите:

• • Техничке мере заштите• Изолација извора стварања наночестица и локална исисна

вентилација на месту загађења која може да ефикасно уклони наночестице са филтером високе ефикасности на завршном делу вентилације да се сакупљене наночестице не би шириле у околну средину.

• Добра радна пракса подразумева чишћење радних простора усисивачима са филтером, влажно брисање раних површина, забрану конзумирања хране и пића на радном месту и обезбеђивање погодних услова за прање руку, туширање и примену радног одела после посла.

• За сада не постоје одговарајћа упутства која одела и рукавице за личну заштиту треба користити да би се спречило продирање нано честица путем коже. Треба напоменути да стандарди за нека заштитна одела подразумевају и тестирање на наночестице. Употреба респиратора је неопходна када се мехничким и административним мерама заштите не може обезбедитиефикасна контрола изложености наночестицама на радном месту. Постоје само прописане максимално дозвољене концентрације у радној средини за веће честице истог хемијског састава, али не зa наночестице. Прелиминарна сазнања говоре да би медијум за респираторни филтер требало да будe онај за класична влакна за честице величине од 2,5 nm. Ова претпоставка даје такав филтер да штити радника од инхалирања наночестицама, тек треба да добије научнупотврду. Један број врста наночестица се производи у вакууму, што може да елиминише потребу зa ношењем респиратора.

• Још увек нису донете препоруке које се односе на праћење здравственог стања радника, који су у радној средини изложени наночестицама, односно, о садржају периодичног лекарског прегледа.

• Веома ситне честице и наночестице као загађивачи у радној средини изазивају штетне ефекте. Удахнуте наночестице могу да буду окидач за запа-љенски процес у плућима. Кад наночестице доспеју у секундарни циљни орган, као што су кардиоваскуларни систем или мозак, могу такође да иницирају запаљенски процес у ткиву. Недостатак токсиколошких података о наночестицама онемогућава прецизнију процену ризика од примене истих.

• Америчко Удружење за срце (American Heart Association) изнело је став да излагање ултраситним честицама у ваздуху представља потенцијално повећани ризик за појаву смрти од срчаних обољења.

• Засад се не зна које су могуће последице дуготрајне експозиције наночестицама у радној средини и њихове апсорпције и какав ће бити утицај на биолошке организме код појаве загађења наночестицама у животној средини, што је предмет будућих истраживања.