1. Vältimatu "kriitiline küsimus"
CNT-de paljude eeliste taga jääb üks küsimus vastuseta: kas need on tegelikult ohutud?
Alates CNT-de avastamisest 1991. aastal pole vaidlused nende toksilisuse üle kunagi lakanud. Ühest küljest on nende nõelakujuline kiuline vorm hämmastavalt sarnane asbestiga; teisalt on nad nanomeditsiini kõige lootustandvamate ravimikandjate hulgas. Kas CNT-d on "järgmine asbest" või on need juhitavad tööstuslikud materjalid?
Tänapäeval käsitleb see artikkel seda tundlikku teemat selgelt, ilma kõrvalehoidumise ja liialdusteta ning tuginedes autoriteetsetele uuringutele ja rahvusvahelistele standarditele.
2. Toksilisuse arutelu tuum: miks need on nagu asbest?
2.1 Morfoloogilisest sarnasusest tulenevad mured
Asbesti patogeensus tuleneb peamiselt selle pikast, õhukesest, jäigast kiulisest vormist. See morfoloogia raskendab makrofaagide puhastamist kopsudes, mis põhjustab pikaajalisest-peetusest tingitud kroonilist põletikku, mille tulemuseks on asbestoosi, kopsuvähi ja mesotelioomi teke.
CNT-del on juhuslikult sarnased omadused: suur kuvasuhe, nõelakujuline struktuur ja kõrge biopüsivus. 2008. aastal avaldati uuringLooduse nanotehnoloogiakinnitas esmalt, et hiirte kõhuõõnde süstitud kindla pikkusega CNT-d põhjustasid tõepoolest asbesti põhjustatud granuloomide ja põletikureaktsioonide teket.
See avastus käivitas ülemaailmse ohutushoiatuse ja sai lähtepunktiks arutelule, kas CNT-d on ohutud.
2.2 Toksilisus ei ole "olemas või puudub", vaid mitme teguri tulemus
Akadeemilised uuringud näitavad keerulisemat tõde: CNT-de toksilisust mõjutavad mitmed tegurid ja seda ei saa üldistada.
(1) Toru pikkus on peamine muutuja
Kuvasuhe on toksilisuse määrav põhiparameeter. Uuringud on näidanud, et 825 nm pikkused CNT-d põhjustavad oluliselt tugevamat kopsupõletikku kui lühemad 220 nm torud. Põhjus on arusaadav: makrofaagidel on raskem pikemaid torusid täielikult neelata, mis viib "pettunud fagotsütoosini"-makrofaagid ei suuda neid puhastada, vaid vabastavad märkimisväärses koguses põletikulisi tegureid, põhjustades püsivaid kahjustusi.
(2) Metalli lisandid on "nähtamatud tapjad"
CNT sünteesi käigus kasutatud metallkatalüsaatorid (raud, koobalt, nikkel jne), kui neid põhjalikult ei puhastata, võivad jätta metallijääkosakesi, mis katalüüsivad reaktiivsete hapnikuliikide (ROS) tootmist, kutsudes esile oksüdatiivse stressi ja rakukahjustuse. Seetõttu on kõrge -puhtusastmega CNT-de toksilisus oluliselt madalam kui madalama puhtusastmega-toodete toksilisus.
(3) Pinna funktsionaalsed rühmad võivad toksilisust muuta
Pinna keemiline modifitseerimine võib oluliselt muuta CNT-de biosobivust. Funktsionaliseerimine nagu karboksüülimine (-COOH) või hüdroksüülimine (-OH) võib parandada CNT-de dispergeeritavust vees ja vähendada nende afiinsust rakumembraanide suhtes, vähendades seeläbi tsütotoksilisust.
(4) SWCNT-d vs. MWCNT-d: kumb on ohtlikum?
Uuringud näitavad, et sama annuse korral on ühe{0}seinaliste CNT-de (SWCNT) toksilisus üldiselt kõrgem kui mitmeseinalistel CNT-del (MWCNT). Selle põhjuseks võib olla asjaolu, et SWCNT-d on väiksema läbimõõduga ja suurema eripinnaga, mistõttu nad tungivad tõenäolisemalt läbi rakumembraanide.
2.3 Toksilisuse mehhanismid
Ülevaateartiklite kohaselt saavutatakse CNT-de rakuline toksilisus peamiselt järgmiste mehhanismide kaudu:
| mehhanism | Kirjeldus |
|---|---|
| Oksüdatiivne stress | Ajendab rakke tootma reaktiivseid hapniku liike (ROS), rünnates DNA-d, valke ja rakumembraane |
| Lüsosomaalne kahjustus | Pärast rakkude neelamist sisenevad CNT-d lüsosoomidesse, häirides lüsosomaalse membraani stabiilsust ja käivitades autofagilise rakusurma |
| Põletikuline reaktsioon | Aktiveerib põletikke, vabastades{0}}inflammatoorsed tegurid, nagu IL-1 |
| Mitokondriaalne apoptoos | Vähendab mitokondriaalse membraani potentsiaali, vabastab tsütokroom C, aktiveerides kaspaasi kaskaadi |
| DNA kahjustus | Pikaajaline{0}}kokkupuude võib kahjustada geneetilist materjali |
Peamine järeldus:Need toksilised mõjud on suhteliselt hästi-määratletud suurte annuste ja pikaajalise-kokkupuute tingimustes, kuid nende risk madala-doosi ja lühiajalise- kokkupuutestsenaariumide korral on endiselt vaieldav.
3. Käitlemiskaitse juhend: tööalane kokkupuude on peamine oht
Tavatarbija jaoks on CNT-sid sisaldavate valmistoodete (nt liitiumakud ja komposiittooted) kasutamine ohutu-CNT-d immobiliseeritakse maatriksis ega eraldu ega eraldu. Tõeline probleem on tööalane kokkupuuterisk: tootmise, kaalumise, hajutamise, puhastamise ja muude ülesannetega seotud töötajad.
3.1 Mida ütlevad rahvusvahelised standardid?
USA EPA mitme seinaga CNT-de olulise uue kasutuse reegel (SNUR) nõuab selgelt:
Tehnilised kontrollid prioriteedina:Kasutage füüsilist isolatsiooni, kohalikku väljatõmbeventilatsiooni, suletud süsteeme ja muid meetmeid, et vältida kokkupuudet nii palju kui võimalik.
Hingamisteede kaitse:Kui tehnilised kontrollimeetmed ei ole kokkupuuteriski kõrvaldamiseks piisavad, tuleb kasutada NIOSH-i poolt sertifitseeritud respiraatoreid, mille kaitsefaktor (APF) on 50 või kõrgem, sealhulgas:
Täis{0}}näoga N100/P100/R100 filtreerivad respiraatorid
Mootoriga õhku{0}}puhastavad respiraatorid (PAPR) HEPA-filtritega
Eriti tuleb märkida, et tavalistel N95 maskidel on nanoosakeste filtreerimise efektiivsus ebapiisav; Kasutada tuleb P100 või N100 taseme filtrikandjat.
3.2 Tehase praktika: seitse "Elu{1}}päästmise" soovitust
Akadeemiliste uuringute järeldustele ja tööstusharu praktikale tuginedes tuleks CNT-de käsitsemisel järgida järgmisi põhimõtteid:
Esiteks tuleb kuiva pulbriga toimingud läbi viia suletud süsteemides või tõmbekappides.
Kõige kergemini tekitab tolmu CNT kuivpulbri kaalumisel ja ülekandmisel. Toiminguid tuleks teha negatiivse-survega tõmbekappides või kasutada kindalaekasid ja kinniseid toitesüsteeme. CNT kuivpulbri kallamine või sõelumine avatud keskkonnas on rangelt keelatud.
Teiseks eelistage eelnevalt{0}}dispergeeritud pastasid, et eemaldada tolm tekkekohas.
See on kõige tõhusam kaitsemeede. Eelnevalt-dispergeeritud pastades olevad CNT-d on kapseldatud vedelikuga, ei tekita tolmu ja vähendavad oluliselt kokkupuute ohtu. Paljud intsidendid leiavad aset just selles etapis, kus kliendid CNT pulbrit ise laiali ajavad.
Kolmandaks kandke õigeid isikukaitsevahendeid.
| Kaitse tüüp | Soovitatav varustus |
|---|---|
| Hingamisteede | P100 või N100 täis-näoga respiraator |
| Silm | Õhukindlad kaitseprillid |
| Keha | Anti-staatiline kaitseriietus |
| Käed | Nitriilkindad |
Neljandaks kasutage märgpuhastust; kuivpühkimine või suruõhu puhumine on rangelt keelatud.
Kasutage puhastamiseks niiskeid lappe või tööstuslikke tolmuimejaid (varustatud HEPA filtritega), et vältida settinud tolmu uuesti õhku pääsemist.
Viiendaks jälgige regulaarselt töökoha õhukvaliteeti.
Kasutage kaasaskantavaid aerosoolmonitore tagamaks, et õhus leviva CNT kontsentratsioon on alla töökeskkonna piirnormi (praegu on USA NIOSH-i soovitatud kokkupuute piirmäär 1 ug/m³).
Kuuendaks kehtestada töötervishoiu järelevalve programm.
Töötajatel, kes on pikaajaliselt{0}}CNT-ga kokku puutunud, tehke regulaarselt kopsufunktsiooni teste ja rindkere kujutise hindamisi.
Seitsmendaks, visake jäätmed korralikult ära.
CNT jäätmeid tuleks käsitleda ohtlike jäätmetena ja neid ei tohi lasta otse keskkonda.
4. Regulatiivsed arengud: CNT-d, mis sisalduvad kemikaalide juhtimises
Viimastel aastatel on suuremad maailmamajandused lisanud CNT-d kemikaalide juhtimissüsteemidesse.
| Piirkond | Regulatiivne meede |
|---|---|
| USA EPA | MWCNT-d, mis on klassifitseeritud "uuteks kemikaalideks"; kasutamine üle 120 000 kg aastas nõuab teavitamist |
| Hiina | Välja antud riiklik standard "Carbon Nanotube Conductive Paste" (GB/T 33818-2017); keskkonnamõju hindamine nõuab tolmuheitmete ja orgaaniliste heitgaaside ranget kontrolli |
| EL | REACH-määruse alla kuuluvad CNT-d |
See tähendab, et CNT tootjad peavad looma põhjalikumad EHS (Environment, Health, Safety) juhtimissüsteemid.
5. Shandongi Tanfengi tootja eelised: "null-tolmu" kasutamise lubamine klientidele
CNT tootjana oleme sügavalt teadlikud, et ohutus on industrialiseerimise alus. Me ei vastuta mitte ainult oma töötajate eest, vaid ka selle eest, et allkliendid saaksid oma tooteid ohutult kasutada.
Esiteks kontrollige rangelt metalli lisandeid tekkekohas.
Jääkmetallkatalüsaatorid aitavad oluliselt kaasa CNT toksilisusele. Optimeeritud puhastusprotsesside abil kontrollime jääkmetalle, nagu Fe, Co ja Ni, kuni ppm tasemeni, vähendades oluliselt meie toodete potentsiaalset biotoksilisust.
Teiseks varuge eelnevalt{0}}dispergeeritud juhtivad pastatooted.
See on meie suurim panus klientide turvalisusesse. Eelnevalt-dispergeeritud pastades olevad CNT-d on kapseldatud vedelikuga (NMP või vesi), mis ei tekita kasutamise ajal tolmu, nii et kliendid ei seisa silmitsi kuiva pulbri käitlemisega seotud riskidega. Praegu on üle 70% meie saadetistest pasta kujul.
Kolmandaks looge terve{0}}protsessi EHS-i haldussüsteem.
Oma tootmistsehhides rakendame rangelt kinniseid automatiseeritud juhtimisseadmeid ning oleme varustatud tolmukogumissüsteemide ja heitgaaside töötlemise seadmetega. Korraldame oma töötajatele regulaarset töötervishoiu kontrolli ja ohutuskoolitust, et tagada nõuetele vastavus.
Neljandaks esitage ohutuskaardid (SDS) ja kasutusjuhised.
Iga tootepartiiga on kaasas täielik ohutuskaart, milles on selgelt määratletud kaitsenõuded ja hädaabimeetmed. Kui kliendid puutuvad kokku ohutusega{1}}seotud tööga seotud küsimustega, anname tehnilisi juhiseid.
6. Ratsionaalne vaade: riskid on kontrollitavad, paanikat pole vaja
Tulles tagasi algse küsimuse juurde: kas CNT-d on tegelikult mürgised?
Vastus on:Teatud tingimustel on võimalikud riskid, kuid need on kontrollitavad.
| Kokkupuutestsenaarium | Riskitase | Soovitus |
|---|---|---|
| Tööalane kokkupuude (tootmine, teadus- ja arendustöötajad) | Võimalik risk | Nõutav range kaitse; ülaltoodud seitsme soovituse järgimine võib vähendada riski väga madalale tasemele |
| Tarbija (kasutades CNT-sid sisaldavaid tooteid) | Sisuliselt riskivaba | Immobiliseeritud CNT-d ei eraldu ega eraldu |
| Keskkonnasõbralik | Madal | Nanoosakeste vabanemise vältimiseks tuleb jäätmed nõuetekohaselt kõrvaldada |
CNT-d ei ole "järgmine asbest". Asbesti kahju seisneb selles, et selle biopüsivust ei saa muuta, samas kui CNT-de toksilisust saab vähendada selliste meetmetega nagu toru pikkuse kontrollimine, lisandite puhastamine ja pinna muutmine. Teadusringkondades valitseb konsensus, et CNT-de ohutusriskid on inseneriprobleem, mitte põhitakistus.
Tulevikus koos roheliste sünteesitehnoloogiate, funktsionaalsete modifikatsioonide ja rangemate regulatiivsete meetmetega paraneb CNT-de ohutus jätkuvalt. See "supermaterjal" realiseerib lõpuks oma tõelise kasutuspotentsiaali ohututes ja kontrollitavates tingimustes.
Kui teil on CNT-de ohutu käsitsemise kohta rohkem küsimusi või vajate tolmuohu vältimiseks{0}}eeljaotatud pastatooteid, võtke meiega ühendust. Vastutustundliku CNT tootjana oleme valmis teiega koostööd tegema, et seda "supermaterjali" ohutult kasutada.