Toxicología de los fullerenos

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Ha habido mucha investigación sobre el Nanotoxicología de Fullerenos tales como buckyballs y nanotubos de carbono.

Contenido

  • 1 Buckyballs
  • 2 Nanotubos de carbono
    • 2.1 Toxicidad
    • 2.2 Epidemiología y gestión de riesgos
    • 2.3 Seguridad y prevención de la exposición
  • 3 Referencias
  • 4 Lectura adicional

Buckyballs

Una revisión de trabajos sobre la toxicidad del fullerene de Lalwani et al encontraron pocas pruebas de que C60 es tóxico.[1] La toxicidad de las nanopartículas de carbono varía con la dosis, duración, tipo (por ejemplo, C60, C70, M@C60, M@C82, grupos funcionales utilizados para water-solubilize estas nanopartículas (por ejemplo, OH, COOH) y método de administración (p. ej., intravenoso, intraperitoneal). Los autores recomiendan evaluar la farmacología de cada Fullereno o metallofullerene basado en complejas como un compuesto diferente.

Moussa et al. (1996-97)[2] estudió la en vivo toxicidad de C60 después intra-peritoneal Administración de grandes dosis. Se encontró ninguna evidencia de toxicidad y los ratones toleraron una dosis de 5 g/kg de peso corporal. Mori et al. (2006)[3] no se encontró toxicidad en roedores para C60 y C70 mezclas después de la administración oral de una dosis de 2 g/kg de peso corporal y no se observó evidencia de genotóxico o mutagénico potencial en vitro. Otros estudios no pudieran establecer la toxicidad de los fullerenos: por el contrario, el trabajo de Gharbi et al. (2005)[4] sugerido que la acuosa C60 suspensiones, pudiendo producir toxicidad aguda o subaguda en roedores también podrían proteger el hígado de manera dependiente de la dosis contra radicales libres daño. En un estudio primario de 2012 de un aceite de oliva / C60 suspensión administrada a ratas por administración intraperitoneal u oral por sonda nasogástrica, una vida útil prolongada de casi duplicar la vida útil normal de las ratas fue vista y no se observó toxicidad significativa.[5] Investigador de este estudio, el profesor Moussa, generalizada de sus hallazgos en un vídeo de la entrevista y dijo que puro C60 no es tóxico.[6]

Al considerar los datos toxicológicos, se debe tener cuidado para distinguir según sea necesario entre lo que se conoce normalmente como fullerenos: (C60, C70, ...); derivados del Fullereno: C60 u otros fullerenos con covalentemente grupos químicos; complejos de Fullereno (p. ej., water-solubilized con tensioactivos, como C60-PVP; host-guest complejos, tales como con ciclodextrina), donde el Fullereno es supermolecular enlazado a otra molécula; C60 nanopartículas, que son agregados de fase sólida de C60 cristalitos; y nanotubos, que son moléculas generalmente mucho más grandes (en términos de tamaño y peso molecular) y son diferentes en forma a los fullerenos esferoidales C60 y C70, además de tener propiedades químicas y físicas diferentes.

Las moléculas de arriba son todos Fulerenos (moléculas de carbono todo enjaulado cerca) pero es poco confiable para extrapolar resultados de C60 a nanotubos o viceversa, ya que van desde materiales insolubles en medio hidrofílico o lipofílico, hidrofílico, lipofílico, o incluso anfifílicas moléculas y con otros diferentes propiedades físicas y químicas. Un análisis cuantitativo estructural relación (QSAR) estudio puede analizar sobre cómo las moléculas bajo consideración están en propiedades físicas y químicas, puede ayudar.

Nanotubos de carbono

Un nanotubo de carbono pirólisis atraviesa un célula epitelial alveolar.

A partir de 2013, los Estados Unidos Instituto Nacional de salud y seguridad ocupacional no tenía conocimiento de ningún informe de efectos adversos para la salud en los trabajadores utilizando o producir nanotubos de carbono o nanofibras de carbono. Sin embargo un revisión sistemática del animal de laboratorio 54 estudios indicaron que podría causar efectos pulmonares adversos incluyendo inflamación, granulomas, y fibrosis pulmonar, que fueron de potencia similar o mayor en comparación con otras conocidas fibrogénicos materiales tales como sílice, amiantoy ultrafino negro de carbón.[7]

Con referencia a los nanotubos, un estudio de 2008[8] en carbono nanotubos en la cavidad abdominal de los ratones llevaron a los autores a sugerir comparaciones"amianto-como patogenicidad ". Cabe señalar que esto no era un estudio de inhalación, aunque ha habido varios realizados en el pasado, por lo tanto es prematuro concluir que los nanotubos deben considerarse para tener un perfil toxicológico similar al asbesto. Por el contrario y tal vez ilustrativo de cómo las diferentes clases de moléculas que caen debajo del general término fullerene cubierta una amplia gama de propiedades, Sayes et al. encontró que en vivo inhalación de C60(OH)24 y nano-C60 en ratas no dieron ningún efecto, mientras que en cuarzo de comparación las partículas producción una respuesta inflamatoria en las mismas condiciones.[9] Como se indicó anteriormente, los nanotubos son bastante diferentes en propiedades químicas y físicas a C60, es decir, peso molecular, forma, tamaño, características físicas (tales como solubilidad) todos son muy diferentes, desde un punto de vista toxicológico, diferentes resultados para C60 y nanotubos no son sugestivos de cualquier discrepancia en los resultados.

Un estudio 2016 informó a los trabajadores en una planta de fabricación MWCNT a gran escala en Rusia con niveles relativamente altos de exposición ocupacional, encontrando que la exposición a ello causaron aumento significativo de varias citoquinas inflamatorias y otros biomarcadores para la enfermedad pulmonar intersticial.[10]

Toxicidad

La toxicidad de los nanotubos de carbono ha sido una cuestión importante en nanotecnología. En fecha 2007, este tipo de investigación acaba de empezar. Los datos son todavía fragmentarios y objeto de crítica. Resultados preliminares resaltan las dificultades en la evaluación de la toxicidad de este material heterogéneo. Parámetros como la estructura, tamaño distribución, área de la superficie, química, de la superficie carga de superficie, y aglomeración estado así como de la pureza de las muestras, tienen considerable impacto en la reactividad de nanotubos de carbono. Sin embargo, los datos disponibles demuestran, bajo ciertas condiciones, nanotubos pueden cruzar barreras de membrana, que sugiere que, si prima llega a los órganos, puede inducir efectos nocivos tales como reacciones inflamatorias y fibróticas.[11][12]

Bajo ciertas condiciones CNTs pueden entrar en las células humanas y se acumulan en el citoplasma, causando la muerte celular.[13]

Resultados de la estudios de roedores colectivamente demuestran que sin importar el proceso por el cual CNTs se sintetizaron y los tipos y cantidades de metales contenían, CNTs eran capaces de producir inflamación, granulomas epitelioides (nódulos microscópicos), fibrosisy los cambios bioquímicos/toxicológicas en los pulmones.[14] Estudios de toxicidad comparativa en que ratones recibieron pesos iguales de materiales de prueba demostrados que NTCSPs eran más tóxicos que cuarzo, que se considera un riesgo grave de salud crónica inhalación. Como control, ultrafino negro de carbón fue demostrado para producir respuestas pulmonar mínima.[15]

Nanotubos de carbono se depositan en el conductos alveolares alineando a lo largo con las vías respiratorias; los nanotubos se combinan a menudo con metales.[16] La forma de la aguja fibra de CNTs es similar a fibras de asbesto. Esto plantea la idea de que el uso generalizado de nanotubos de carbono puede llevar a pleural mesotelioma, un cáncer del revestimiento de los pulmones, o mesotelioma peritoneal, un cáncer del revestimiento del abdomen (causados por la exposición al asbesto). Un estudio piloto publicado recientemente apoya esta predicción.[17] Los científicos que exponen los mesoteliales guarnición de la body cavity de los ratones durante mucho tiempo los nanotubos de carbono pirólisis y comportamiento observado como asbesto, dependiente de la longitud, patógeno que incluyen inflamación y formación de lesiones denominadas granulomas. Autores del estudio concluyen:

Esto es de considerable importancia, porque las comunidades de investigación y negocios continúan realizando grandes inversiones en nanotubos de carbono para una amplia gama de productos bajo la premisa de que son no más peligrosos que el grafito. Nuestros resultados sugieren la necesidad de más investigación y mucha cautela antes de introducir dichos productos en el mercado si daño a largo plazo debe ser evitada.[17]

Aunque se requiere investigación adicional, los datos disponibles sugieren que bajo ciertas condiciones, especialmente los relacionados con la exposición crónica, nanotubos de carbono pueden suponer un grave riesgo para la salud humana.[11][13][15][17]

En 2014, expertos de la International Agency for Research on Cancer (IARC) evaluó la carcinogenicidad de los CNTs, incluyendo NTCSPs y ello. No humanos epidemiológicos o datos del cáncer fue para el grupo de trabajo de la IARC en el tiempo, por lo que la evaluación se centró en los resultados de en vivo evaluación de la carcinogenicidad de NTCSPs y ello en roedores los estudios en animales.

El grupo de trabajo concluyó que había pruebas suficientes para el tipo específico de MWCNT "MWCNT-7", evidencia limitada de los otros dos tipos de ello con dimensiones similares a MWCNT-7 y evidencia insuficiente de NTCSPs. Por lo tanto, se convino en clasificar específicamente MWCNT-7 como posiblemente carcinógeno a los seres humanos (Grupo 2B) mientras que las otras formas de CNT, es decir, SWCNT y otros tipos de MWCNT, excluyendo MWCNT-7, se consideran no clasificables en cuanto a su carcinogenicidad para los seres humanos (Grupo 3) debido a la falta de evidencia coherente.[18]

Epidemiología y gestión de riesgos

Actualmente, existe una falta de evidencia epidemiológica exposición al CNT a efectos sobre la salud humana. Hasta la fecha, ha habido muy pocos estudios epidemiológicos publicados que únicamente han examinado los efectos de salud relacionados con la exposición de la CNT, mientras que otros estudios están actualmente en marcha y aún por publicarse.[19][20][21] Con la limitada cantidad de datos humanos, los científicos son más dependientes de los resultados de los estudios actuales de toxicidad animal para predecir efectos adversos para la salud, así como aplicar lo ya conocido sobre las exposiciones a otras materias fibrosas, como amianto o fino y ultra fino partículas. Esta limitación de datos humanos ha llevado a la utilización del principio precautorio, que insta a los lugares de trabajo para limitar los niveles de exposición a la CNT como posiblemente alcanzable en la ausencia de datos de efectos de salud conocido.[22]

Hasta la fecha, se han desarrollado varias agencias gubernamentales internacionales, así como autores individuales, límites de exposición ocupacional (OEL) para reducir el riesgo de efectos de salud humana asociados con exposiciones de trabajo a la CNT. La Instituto Nacional de salud y seguridad ocupacional (NIOSH) realizaron una evaluación del riesgo utilizando animales y otros datos toxicológicos relevantes para evaluar los potenciales efectos respiratorios adversos no malignos de CNT y propuso un OEL de 1 μg/m3 carbono elemental como una concentración de masa de 8 horas promedio ponderado en el tiempo (TWA) respirable.[7] Varios autores también han realizado evaluaciones de riesgo similares utilizando datos de toxicidad animal y han establecido límites de exposición a inhalación desde 2,5 hasta 50 ug/m3.[23]

Seguridad y prevención de la exposición

Exposiciones ocupacionales que potencialmente podrían permitir que la inhalación del CNT es la mayor preocupación, especialmente en situaciones donde la CNT se maneja en forma de polvo que fácilmente puede ser aerosolized e inhalado. También de interés son los procesos de alta energía que se aplican a diversas preparaciones de la CNT como la mezcla o sonicación de CNT en líquidos así como procesos que cortan o taladre en CNT basado en compuestos de productos rio abajo. Estos tipos de procesos de alta energía que nebulizar CNT que luego puede ser inhalado.

Guía para reducir al mínimo la exposición y riesgo para la CNT han sido publicados por varios organismos internacionales que incluye varios documentos de los británicos Ejecutivo de seguridad y salud titulado "uso de nanomateriales en el trabajan incluyendo los nanotubos de carbono y otros bio-persistente alto cociente de aspecto nanomateriales" y el "riesgo gestión de nanotubos de carbono"[24][25] Seguridad en el trabajo España también ha publicado la guía titulada "Manejo y uso de nanotubos de carbono" que describe dos enfoques para la gestión de los riesgos que incluyen la gestión del riesgo con evaluación de riesgo detallada análisis y exposición, así como gestión del riesgo mediante Bandas de control.[26] El Instituto Nacional para seguridad y salud ocupacional ha publicado un documento titulado "Actual inteligencia Boletín 65: trabajo exposición a nanotubos y nanofibras de carbono" describe las estrategias para el control de riesgos de trabajo e implementar un programa de vigilancia médica.[7]

Estos documentos de orientación generalmente abogan por instituir los principios de la Jerarquía de Control de riesgo que es un sistema utilizado en la industria para minimizar o eliminar exposición a riesgos. Los controles de riesgo en la jerarquía son, en orden decreciente de efectividad:

  • Eliminación
  • Sustitución
  • Controles de ingeniería
  • Controles administrativos
  • Equipo de protección personal

Referencias

  1. ^ G. Lalwani y B. Sitharaman, metallofullerene y Fullereno multifuncional basado en nanobiomaterials, NanoLIFE 08/2013; 3:1342003. DOI: 10.1142/S1793984413420038 Texto completo PDF
  2. ^ Moussa, f el.; Trivin, f el.; Céolin, R.; Hadchouel, M.; Sizaret, p. Y.; Greugny, V.; Fabre, C.; Rassat, A.; Szwarc, H. (1996). "primeros efectos de la C60 Administración en ratones suizos: una cuenta preliminar en Vivo C60 Toxicidad". Fullereno ciencia y tecnología. 4: 21 – 29. doi:10.1080/10641229608001534. 
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Lectura adicional

  • NIOSH actual inteligencia Boletín 65: Exposición ocupacional nanotubos y nanofibras

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