Znajdź zawartość

Wystawiona na oddziaływanie promieniowania ultrafioletowego nanopostać tlenku tytanu(IV) jest toksyczna dla organizmów morskich, a konkretnie dla fitoplanktonu (PLoS ONE). Produkcja i wykorzystanie nanomateriałów w dobrach konsumenckich szybko rośnie, ale istnieją obawy, że materiały te, włączając w to nanocząstki, szkodzą środowisku. Oceany mogą być najbardziej zagrożone, bo ścieki przemysłowe [...] ostatecznie kończą właśnie tutaj - twierdzi Robert Miller z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara. Gdy na nanotlenek tytanu(IV) działa promieniowanie UV, powstają reaktywne formy tlenu (RFT). Z tego powodu TiO2 wykorzystuje się w powłokach antybakteryjnych czy w oczyszczaniu ścieków. Dotąd żadne z badań nie wykazało, że w warunkach normalnego poziomu promieniowania UV fotoaktywność TiO2 wiąże się ze środowiskową toksycznością. Wcześniejsze eksperymenty sugerowały, że TiO2 nie wpływa na wodne organizmy, ale przeprowadzano je przy użyciu sztucznego promieniowania, o natężeniu UV o wiele niższym niż w promieniowaniu słonecznym. W najnowszych badaniach posłużyliśmy się światłem symulującym naturalne światło słoneczne. Okazało się, że takie warunki są niebezpieczne dla fitoplanktonu. Bez UV tlenek tytanu(IV) w żaden sposób nie oddziaływał na fitoplankton, ale w obecności promieniowania UV o niskim natężeniu im większe było stężenie nanotlenku tytanu(IV), tym więcej powstawało RFT. Należy pamiętać, że dalszy wzrost poziomu stresu oksydacyjnego może prowadzić do spadku elastyczności morskich ekosystemów.

Naukowcy opracowali nowy rodzaj bawełny, która samooczyszcza się pod wpływem światła słonecznego. Wygląda więc na to, że kiedy w przyszłości pobrudzimy się na dworze, nie trzeba nawet będzie zdejmować ubrania, bo po upływie niezbyt długiego czasu wszystko (brud i bakterie) samo zniknie. Słowo pranie zmieni znaczenie, bo spodnie, bluzy i swetry nie będą trafiać do wody, ale od razu na sznurki. Mingce Long i Deyong Wu, których artykuł ukazał się w piśmie Applied Materials & Interfaces, tłumaczą, że czyszczenie bawełny za pomocą światła widzialnego jest możliwe dzięki zastosowaniu powłoki z kompozytu tlenku tytanu(IV) modyfikowanego azotem (N-TiO2) oraz jodku srebra (AgI). Właściwości fizyczne wynalazku przetestowano za pomocą wielu różnych metod, w tym rentgenografii strukturalnej, mikroskopii skaningowej czy rentgenowskiej spektrometrii fotoelektronów XPS. Funkcjonowanie fotokatalityczne materiału (azot był materiałem domieszkującym indukującym fotokatalizę w świetle widzialnym) sprawdzano za pomocą oranżu metylowego. Znaczną poprawę właściwości fotokatalitycznych tkaniny AgI–N–TiO2, w porównaniu do bawełny powlekanej tylko tlenkiem tytanu(IV), można przypisać efektowi synergistycznemu AgI oraz N-TiO2 (akademicy tłumaczą, że na styku półprzewodników dochodzi do separacji par elektron-dziura). Aktywność fotokatalityczna bawełny AgI–N–TiO2 utrzymuje się po kilku cyklach "naświetlania". Co więcej, powłoka wytrzymuje zwykłe pranie i suszenie. Za pomocą rentgenografii strukturalnej przed i po reakcji ustalono, że jodek srebra jest stabilnym elementem kompozytu. Duet naukowców podkreśla, że już wcześniej wychodzono z propozycjami samoczyszczących się bawełn, ale zawsze wymagało to wystawienia na oddziaływanie promieniowania ultrafioletowego. Long i Wu powlekali tkaninę nanocząstkami kompozytu AgI–N–TiO2. Zademonstrowali, że na słońcu materiał usuwa oranż metylowy.

Niemieccy naukowcy wykazali, że nanocząstki bezpośrednio wpływają na tętno i rytm serca. Wyniki badań zespołu z Technicznego Uniwersytetu Monachijskiego oraz Centrum Helmholtza w Monachium ukazały się w piśmie ACSNano. Akademicy podkreślają, że w związku z rosnącym zapotrzebowaniem na nanocząstki w medycynie i przemyśle, należy stwierdzić, jak oddziałują one na funkcje organizmu. Badania na pacjentach z chorobami serca od dawna wskazywały, że cząstki stałe z zanieczyszczonego powietrza wpływają niekorzystnie na układ krążenia. Dotąd trudno było jednak ustalić, czy nanocząstki prowadzą do uszkodzeń w wyniku bezpośredniego działania, czy też dochodzi do tego pośrednio, np. w wyniku zmian metabolicznych lub reakcji zapalnych. By rozstrzygnąć tę kwestię, Niemcy posłużyli się tzw. modelem Langendorffa – badanie przeprowadzano na izolowanym, perfundowanym sercu szczura (perfuzja to zabieg, którego skutkiem ma być wywołanie obiegu krwi w wyizolowanym narządzie). Okazało się, że serce reagowało na niektóre rodzaje powszechnie wykorzystywanych nanocząstek podwyższonym tętnem, arytmią i zapisem EKG typowym dla chorób tego narządu. Zastosowaliśmy serce jako czujnik. W ten sposób mogliśmy sprawdzić, czy specyficzne nanocząstki oddziałują na pracę tego mięśnia. Dotąd nie odwoływano się do takiej opcji badawczej – podkreśla z dumą prof. Reinhard Nießner. Naukowcy zmodyfikowali model Langendorffa, dzięki czemu mogli ustalić, w jaki sposób nanocząstki kształtują tętno. Andreas Stampfl i Nießner podejrzewają, że najprawdopodobniej główną rolę w tym procesie odgrywa noradrenalina, która po wydzieleniu z zakończeń nerwowych wnikających do ściany serca przyspiesza jego rytm. Niemcy sądzą, że nanocząstki mogą też uszkadzać ośrodkowy układ nerwowy, ponieważ noradrenalina jest wykorzystywana jako neuroprzekaźnik pnia mózgu. Zespół Stampfla testował działanie następujących nanocząstek: sadzy, tlenku tytanu(IV), węgla powstającego w silniku o zapłonie iskrowym, dwutlenku krzemu, aerosilu (wypełniacza z tabletek) oraz polistyrenu. Sadza, węgiel z silników iskrowych, tlenek tytanu(IV) oraz dwutlenek krzemu zwiększały tętno aż o 15%, a zapis EKG nie normalizował się nawet po zakończeniu ekspozycji na nanocząstki. Aerosil i polistyren nie wpływały na działanie serca. Zespół z Monachium podkreśla, że obecnie nanocząstki coraz częściej testuje się jako przenośniki leków do konkretnych miejsc, np. guza. Większość prototypów takich nanopojemników bazuje na węglu lub na krzemianach. Teraz dopiero widać, że to niekoniecznie dobre rozwiązanie. Duża powierzchnia cząsteczki tlenku tytanu(IV), która zapewnia wysoki współczynnik załamania światła, sprawia, że substancja ta jest często wykorzystywana w śnieżnobiałych farbach oraz jako filtr chemiczny w kosmetykach do opalania. Sadzę dodaje się do gumy do produkcji opon. Widać więc jak na dłoni, że nieświadomie cały czas stykamy się z jakimiś nanocząstkami. Serce stanowi szczególnie dobry model do badań nanocząstek, gdyż ma m.in. własny generator impulsów. Poza tym zmiany w jego działaniu łatwo rozpoznać dzięki tętnu i elektrokardiogramowi.

Obecnie filtry w papierosach produkuje się z octanu celulozy, który absorbuje nikotynę, substancje smoliste i wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne. Chińczycy odkryli jednak, że dodatek nanomateriałów z tlenku tytanu(IV) może zatrzymać jeszcze więcej szkodliwych związków (Chemical Communications). Naukowcy już wcześniej próbowali wykorzystywać w filtrach nanomateriały. Nanorurki węglowe i mezoporowate nanostruktury krzemionkowe sprawdzały się dobrze w tej nowej roli, jednak w dużej mierze dyskwalifikowała je wysoka cena. Poza tym wspominano o możliwych zagrożeniach dla zdrowia. Mingdeng Wei z Uniwersytetu w Fuzhou nawiązał współpracę ze specjalistami z Fujian Tobacco Industrial Corporation. Naukowcy ustalili, że nanorurki i nanopłachty dobrze przefiltrowują dym papierosowy, są stosunkowo tanie i co najważniejsze, TiO2 stosuje się już w przemyśle kosmetycznym i spożywczym, wiadomo więc, że jest bezpieczny dla zdrowia. Zespół z Państwa Środka porównywał papierosy z nanorurkami i nanopłachtami z tlenku tytanu(IV). Wykorzystano maszynę do palenia papierosów, a następnie wysokosprawną chromatografię cieczową (ang. high performance liquid chromatography, HPLC) oraz chromatografię jonową. Dzięki tym metodom oceniono ilość wychwyconych substancji, w tym cyjanowodoru czy amoniaku. Okazało się, że nanorurki są 2-krotnie wydajniejsze od nanopłacht. Wydaje się, że warto by było też porównać papierosy z filtrem dopełnionym nanorurkami z TiO2 z popularnymi ostatnio e-papierosami. Lekarze podkreślają jednak, że i tak najskuteczniejszą metodą ograniczenia ilości szkodliwych substancji nadal pozostaje rzucenie palenia.