علی‌رغم بررسی و گزارش‌های مربوط به توسعه‌ی مسئولانه‌ی فناوری نانو، اطلاعات چندانی درمورد سمیت زیستی و خطرات بالقوه‌ي نانوذرات در دست نیست. هرگونه نانوماده‌ي جدید، با در نظر گرفتن اصل احتیاط، سمی و خطرناک محسوب می‌شود و به‌کارگیری آن، پس از ارزیابی دقیق خطر مواجهه باید انجام شود. میزان قرار گرفتن در معرض نانوذرات، با اندازه‌گیری غلظت و مساحت سطح ذرات موجود در محیط، کنترل می‌شود. از طرف دیگر هرگونه سهل‌انگاری در کار با مواد شیمیایی موجود در آزمایشگاه پژوهشی نانو، با احتمال انفجار و یا آتش‌سوزی‌های گسترده، آسیب بسیار جدی برای پرسنل، تاسیسات، آزمایشگاه و ساختمان می‌تواند ایجاد کند. نانوذرات به دلیل اندازه‌ی کمتر از ۱۰۰ نانومتر، قدرت نفوذ بالایی نسبت به سایر مواد دارند[۱]. کاهش اندازه با بروز ویژگی‌های سطحی منحصر به فرد، باعث افزایش نرخ واکنش‌پذیری مواد می‌شود. نوع فرایند سنتز، اثر قابل توجهی برخلوص، کیفیت و ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی ساختارهای نانومتری دارد. قدم نخست برای کنترل خطرات مواجهه‌ی کارکنان، محققان و مصرف‌کنندگان با نانوذرات، آگاهی و درک صحیح از سمیت زیستی و خطرات بالقوه‌ی ذرات، غبار و آئروسل‌های نانومتری موجود در فضای کار، آزمایشگاه و محصولات فناوری‌نانو است.

رایج‌ترین راه ورود نانومواد به بدن انسان از راه استشاق ذرات معلق در فضای محیط کار است. نانوذرات با توجه به ویژگی‌های آئرودینامیک و ترمودینامیک خود، در مجاری تنفسی ته‌نشین می‌شوند. علايم سمی نانوذرات در افرادی که مشکلات تنفسی و ریوی دارند شدیدتر است. تماس پوستی و مسیر گوارشی از دیگر راه‌های نفوذ و گردش نانومواد در سامانه‌های زیستی است. ورود گوارشی در اثر قرارگیری ذرات موجود در هوا بر روی مواد غذایی، تماس تصادفی دست آلوده با دهان و بلعیدن مخاط حاوی نانوذرات در تمام شرایط و فعالیت‌های فردی در محیط کار مرتبط با حوزه فناوری نانو می‌تواند رخ بدهد.

در هنگام آزمایش بر حیوانات مدل، تماس تصادفی سوزن آلوده با پوست، باعث تزریق نانومواد به درون بدن و انتشار آن‌ها در خون می‌شود. با استفاده از دستکش، روپوش، ماسک در هنگام کار با نانومواد تا حد زیادی از مواجهه جلوگیری می‌شود. درصورتی‌که از عینک محافظ مناسب استفاده نشود، نانوذرات معلق در هوا از راه چشم یا در اثر برخورد دست با چشم، وارد می‌شوند. مواجهه با نانوذرات، در اثر فعالیت‌های معمول و یا اتفاقات غیر مترقبه در آزمایشگاه با انتشار نانوذرات در فضا صورت می‌گیرد. فعالیت‌های آزمایشگاهی که می‌تواند خطر احتمالی انتشار نانوذرات را افزایش دهد، عبارت است از دریافت، بسته‌بندی، ذخیره‌سازی، حمل و نقل، تحویل مواد است. عملیات آزمایشگاهی مثل توزین نانومواد پودری، نظافت و نگهداری تجهیزات نانو، مدیریت پسماند و هم‌چنین شرایط اضطراری احتمالی مثل ریختن مواد روی سطح احتمال مواجهه با نانومواد را افزایش می‌دهد

تعیین حد مواجهه با نانومواد

• براساس توصیه‌ی OSHA، میزان مواجهه‌ی کارکنان با نانولوله‌ها و نانوفیبرهای کربنی قابل استنشاق نباید بیشتر از ۰/۱ میکروگرم به ازای هر متر مکعب باشد.
• طبق مقررات OSHA، حد مواجهه با نانوذرات اکسید تیتانیوم، نباید از ۰/۳ میلی‌گرم در متر مکعب باشد.
• محدوده‌ی مقداری که NIOSH برای مواجهه با نانوذرات اکسید تیتانیوم بزرگتر از ۱۰۰ نانومتر پیشنهاد کرده است، حدود ۲/۴ میلی‌گرم در متر مکعب است.

خطرات نانومواد

خطر مواجهه با نانوذرات، تا حد زیادی به وضعیت مواد بستگی دارد. نانومواد موجود در یک ماتریکس جامد، در صورت عدم برش و خردشدن، خطرات بالقوه‌ی کمتری دارند. هنگام کار کردن با نانوذرات موجود در یک محلول، تشکیل آئروسل نانوذرات در اثر هم‌زدن، مخلوط‌کردن یا سونیکاسیون، باعث ایجاد خطر می‌شود. بیشترین خطر مواجهه با نانوذرات در هنگام استفاده از پودر خشک نانومواد، به وجود می‌آید.

تهدیدهای سلامتی

هرچند تعیین دقیق‌ترین پارامتر سمیت‌زای نانوذرات مشکل است، اما با توجه به مطالعات، نانومواد با نسبت سطح بالا (HARNs)و انحلال‌پذیری کم در آب، تاثیرات منفی بر سلامتی بدن ایجاد می‌کنند

قرار گرفتن در معرض نانومواد در سه حالت صورت می‌گیرد. مواجهه شغلی، شامل اشخاصی می‌شود که در کارخانه یا آزمایشگاه‌های تحقیقاتی با نانومواد کار می‌کنند. مواجهه مصرف کننده، برای افرادی است که از محصولات تولید شده با کمک فناوری نانو مثل محصولات آرایشی، بهداشتی، درمانی و غیره استفاده می‌کنند. مواجهه زیست‌محیطی، مربوط به ریز آلاینده‌های آب، هوا و خاک است. برای جلوگیری از خطرات ناشی از مواجهه با نانوذرات باید بدانید که سه راه اصلی برای ورود نانوذرات به بدن انسان وجود دارد: تنفس، تماس پوستی و بلع گوارشی.

تنفس

به‌طور کلی، نانوذراتی که در هوا وجود دارند چه به صورت آئروسل و چه به شکل ذرات معلق از پودرهای خشک، به دلیل اندازه‌ی کوچک به سهولت می‌توانند در مسافت‌های طولانی منتقل شوند. شایع‌ترین راه ورود نانوذرات به بدن انسان از راه تنفس در محیط کار است. ریز ذراتی که با اندازه‌‌‌ی ۲/۵ میکرومتر استنشاق می‌شوند، در مجاری هوایی فوقانی مستقر شده و توسط لایه مخاطی با سرفه، عطسه یا بلع بیرون رانده می‌شوند. ریزذرات کمتر از ۲/۵ میکرومتر می‌توانند به عمق بیشتری در لوله تنفسی نفوذ کنند و فقط با ماکروفاژهای ششی حذف می‌شوند. با این حال، ذرات نانو با اندازه کمتر از ۱۰۰ نانومتر، قابلیت نفوذ و پراکندگی بیشتری در ریه دارند. بنابراین اگرچه دستگاه تنفس با عملکرد فیلتراسیون به عنوان یکی از سدهای اولیه ورود نانوذرات به بدن عمل می‌کند، اما بسته به اندازه، احتمال عبور برخی از نانوذرات وجود دارد.

فیلتراسیون نانوذرات باعث آسیب به ریه‌ها می‌شود. نانوذرات با توجه به شکل، اندازه، میزان آگلومره شدن و بارهای الکتریکی، در خانه‌های ششی رسوب‌های بزرگی ایجاد می‌کنند. با افزایش فعالیت، به علت بالا رفتن تعداد تنفس و تغییر تنفس دهانی به تنفس بینی، تراکم ورودی نانوذرات بیشتر می‌شود.ضخامت دیواره مویرگ‌ها و خانه‌های ششی تقریباً ۰/۵ میکرومتر است و این امر باعث می‌شود ذرات موجود در هوا، با اندازه‌های میکرو و نانو به راحتی وارد گردش خون شوند. در مطالعات حیوانی مشاهده شده‌است که نانوذرات با قطر متوسط ۳۵-۳۷ نانومتر، در بینی ته‌نشین شده و از مسیر عصبی (عصب بویایی و ۳قلو) می‌توانند به مغز راه یابند.

پوست

پوست سالم نسبت به سیستم تنفسی، سد قوی‌تری دربرابر ورود نانوذرات به بدن است. هرچند بریدگی یا خراش پوستی می‌تواند ورود نانوذرات را تسهیل کند. نانوذرات می‌توانند از طریق زخم یا ازکنار برخی ضمائم پوستی نظیر منافذ و فولیکول‌های مو، وارد لایه درم پوست که حاوی عروق خونی است، شوند و از آنجا به درون خون و غده‌های لنفاوی مهاجرت کنند. نانوذرات با افزایش استرس اکسیداتیو و با تولید سیتوکین‌های التهابی، باعث مرگ سلولی ‌می‌شوند بنابراین برای سلول‌ها و بافت‌ها بسیار سمی می‌توانند باشند.

عواملی مانند اندازه، شکل، انحلال‌پذیری در آب و پوشش سطحی، به میزان زیادی بر پتانسیل نانوذرات جهت نفوذ به پوست اثر می‌گذارد. اما به طور متوسط ذرات بزرگتر از ۲۰ نانومتر نمی‌توانند از لایه اپیدرم زنده پوست عبور کنند

بلع و گوارش

بلعیدن و ورود نانوذرات از راه گوارش کمترین خطر در محیط آزمایشگاه محسوب می‌شود و معمولا در اثر تماس تصادفی دست به دهان می‌تواند صورت بگیرد. بنابراین با رعایت مسائل بهداشت و ایمنی محیط کار، استفاده از دستکش و لباس کار مخصوص، شستشوی دقیق دست‌ها پس از اتمام کار، تا حد زیادی از خطرات ناشی از ورود گوارشی نانوذرات جلوگیری می‌شود. با توجه به این‌ که حفره دهان و بینی به هم ارتباط دارد، ورود گوارشی نانوذرات، تا حد زیادی به سیستم تنفسی و استنشاق نانوذرات نیز مرتبط است. نانوذراتی که با فیلتراسیون لایه موکوزی دستگاه تنفسی به سمت بیرون رانده می‌شوند، ممکن است از طریق بلع وارد حفره گوارشی بدن شوند. سرتاسر لوله‌ی گوارش با سلول‌های جذبی مواد غذایی پوشش داده شده است، بنابراین نانوذرات وارد شده به دستگاه گوارش، نسبت به پوست و سیستم تنفسی، با سهولت و به میزان زیادی جذب گردش خون می‌شوند.

مطالعات حیوانی نشان داده ‌است که ذرات نانو، پس از این که از ریه، پوست و سیستم گوارش، وارد خون می‌شوند، توسط سلول‌ها برداشت شده و در قلب، مغز، طحال، کلیه، مغز استخوان و کبد رسوب می‌کنند

خطر انفجار و آتش سوزی

آتش‌سوزی یکی از محوری‌ترین مسائل مربوط به بحث ایمنی، بهداشت و محیط زیست است. مقیاس نانو با تغییر خواص و ویژگی‌های سطحی مواد، موجب افزایش سطح تماس ذرات با هوا، رسانایی الکتریکی و واکنش‌پذیری برخی نانوذرات می‌شود. بنابراین در صورت بی‌توجهی در زمان انبار، حمل و نقل و کار با مواد نانو، امکان انفجار و حریق‌های گسترده وجود دارد. فلز نقره در اثر عوامل مکانیکی و الکتریسیته ساکن، امکان انفجار ندارد و در صورت آتش‌سوزی از اسپری آب و کف برای اطفاء حریق می‌توان استفاده کرد. اما نانوذرات نقره به راحتی در هوا می‌سوزند. در اثر سوختن، گاز سمی اکسید فلز در فضا منتشر می‌شود و برای اطفاء حریق باید از پودر خشک استفاده شود