Опасность наноматериалов для здоровья: миф или новая угроза?

Перечисленное выше - результаты зарубежных работ. Российский рынок нанотехнологий сейчас находится на начальном этапе становления. Несмотря на это, исследования в области нанотоксикологии проводятся не только за рубежом, но и в ряде российских исследовательских центров. Например, в Тамбовском государственном университете проводятся исследования длительного воздействия многостенных углеродных нанотрубок и наночастиц гидроксиапатита на состояние организма мышей и их способность к размножению. Оказалось, что наночастицы по-разному действуют на самцов и самок. Самки родили жизнеспособное и здоровое потомство. А вот самцы, наоборот, после того, как месяц пили воду с нанотрубками, уже не могли оплодотворить самок. Нанотоксикология изучается и в других регионах России. Так, токсичность наночастиц золота изучают в Волгограде в НИИ гигиены, токсикологии и профпатологии. При Томском политехническом университете создан Центр биотестирования безопасности наноматериалов и нанотехнологий «Биотест-Нано». ГосНИИгенетика занимается разработкой специальных биосенсоров для выяснения механизмов токсического воздействия наночастиц. «Роснано» приняло решение о создании в Дубне центра доклинических исследований специально для тестирования материалов, содержащих наночастицы, на безопасность.

Так выглядят наночастицы серебра (показаны стрелкой), когда они накапливаются внутри клеток кожи млекопитающих.

Возрастающее понимание значимости нанотоксикологии в России привело к проведению в 2010 году представительного семинара «Нанотоксикология и стандарт безопасности». Среди прочего там обсуждалась, необходимость разработки стандартов изучения безопасности наноматериалов. За рубежом 9 сентября 2008 года была создана специальная неправительственная организация, - International Alliance for NanoEHS Harmonization (IANH),- которая должна разработать протоколы токсикологического тестирования наноматериалов на клетках и живых организмах. В том же 2008 году в Евросоюзе вступил в действие "Свод правил по ответственным и безопасным исследованиям в нанонауках и нанотехнологиях" (Code of conduct for Responsible Nanosciences and Nanotechnologies Research). В России на основе "Концепции токсикологических исследований, методологии оценки риска, методов идентификации и количественного определения наноматериалов" с 2009 года действуют методические указания "Токсиколого-гигиеническая оценка безопасности наноматериалов". Однако эти указания практически не содержат методик, специально созданных для учета особенностей возможного вредного воздействия наночастиц. В частности, отдаленные последствия предлагается учитывать лишь в двух поколениях. Это слишком короткий срок оценки, раз уж мы знаем, что наночастицы могут легко проникать практически в любые виды клеток и способны вызывать повреждения генов.

Кроме того, надо помнить, что любое вещество, попав в организм, в большинстве случаев не останется неизменным. Оно подвергается различным видам разрушения (биодеградации) и изменения (биотрансформации). Образующиеся продукты могут быть как менее, так и более опасными, чем исходное вещество. Какие изменения происходят с веществом наноматериалов в организме? Во что они превращаются? Насколько такие изменения опасны? Не так давно считалось, что наночастицы чистого углерода и устойчивых оксидов (кварца SiO2 и двуокиси титана TiO2) в организме не изменяются. Но вот почти одновременно в исследованиях за рубежом (США, Швеция и Ирландия) и в России (НИИ физико-химической медицины в Москве и НИИ экспериментальной медицины в Санкт-Петербурге) выяснилось, что углеродные нанотрубки довольно легко разрушаются под действием миелопероксидазы - обычного фермента клеток крови, защищающего нас от болезнетворных бактерий. Эффект таких биодеградируемых нанотрубок может быть двояким. С одной стороны, биодеградация углеродных наночастиц расширяет число возможных механизмов их токсичности. С другой стороны, если неразрушенные нанотрубки при попадании в дыхательные пути стимулируют воспаление, то биодеградируемые - нет.

Разумеется, когда мы говорим о безопасности наноматериалов, следует иметь в виду возможность их воздействия не только на человека. Попадая во окружающую среду, наноматериалы могут взаимодействовать практически с любыми видами животных и растений. Может ли это навредить природе? Ведь наночастицы благодаря своим размерам могут очень легко проникать в любые организмы через мембрану клеток. Исследователи из МГУ и Тамбовского университета, например, обнаружили, что наночастицы могут всысываться корневой системой растений и переноситься куда угодно, до самых крайних листьев и побегов. Опасно это или нет? Ведь в природе даже гибель одного вида организмов может вызвать цепную реакцию разрушения всей экосистемы. Исследование воздействия наночастиц на природные системы пока только начинает развиваться. В России методические подходы к оценке экологической безопасности наноматериалов разрабатываются в уже упоминавшемся центре «Биотест-Нано». Но большинство вопросов в этой области остается пока без определенных ответов.

Следует отметить, что все сказанное не должно отпугнуть нас от применения наноматериалов. Да, о безопасности наночастиц мы знаем еще слишком мало. Но эксперты считают, что отсутствие токсикологических данных не должно приводить к остановке нанотехнологических исследований. Да на свете и нет ничего абсолютно безопасного. Однако наноматериалы могут открыть такие перспективы, которые не в состоянии нам дать ни одна обычная технология. Использование любого продукта, вещества и материала должно основываться на оценке соотношения предполагаемой пользы и вероятного вреда при решении каждой определенной задачи и при конкретных условиях. Но, чтобы решать этот вопрос для наноматериалов, нужно как можно активнее развивать работы по нанотоксикологии. Это поможет нам не гадать, а точно знать - какие наноматериалы и когда безопасны. А для небезопасных мы сможем установить условия и нормы применения так, чтобы не нанести вреда себе и природе вокруг нас. Как известно, человек всегда боится только того, чего он не понимает. А что понимает - использует себе на благо.

Валерий Зайцев
к.б.н., доцент кафедры теоретической и клинической биохимии
Волгоградского государственного медицинского университета / CNews