Гигиеническая оценка производства многослойных углеродных нанотрубок с изучением медико-биологических эффектов фактических ингаляционных экспозиций

• Автор: Халиуллин, Тимур Оскарович
• Шифр специальности: 14.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 109 с. : 28 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЭКСПОЗИЦИЯ НА РАБОЧИХ МЕСТАХ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ МНОГОСЛОЙНЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1.1 Идентификация опасности и оценка риска на рабочих местах, имеющих контакт с УНТ

1.2 Биологические эффекты УНТ в опытах in vivo

1.3 Биологические эффекты МУНТ в опытах in vitro. Молекулярные механизмы токсичности

1.4 Гипотезы воздействия на организм человека

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2 Л Общая схема организации исследования

2.2 Исследование отрасли наноиндустрии
2.3 Гигиеническое исследование на базе ООО «Нанотехцентр» (г. Тамбов) и ВлГТУ
2.3.1 Определение участков технологического процесса, на которых возможна экспозиция к аэрозолю МУНТ
2.3.3 Отбор проб воздуха для термоаналитического анализа и ПЭМ
2.3.4 Определение содержания элементного углерода в отобранных образцах методом термооптического анализа
2.3.4 Просвечивающая электронная микроскопии
2.3.5 Отбор проб воздуха для оценки удельной поверхности аэрозоля МУНТ
2.4 Изучение биологических эффектов МУНТ в токсикологических экспериментах in vivo и in vitro
2.4.1 Изучение биологических эффектов легочной экспозиции МУНТ у мышей
2.4.2 Оценка токсических эффектов углеродных нанотрубок в культурах клеток RAW 264.7 макрофагов и бронхиального эпителия BEAS-2B

2.5 Проведение панельного биомарерного исследования среди работников
2.5.1 Анкетный опрос и интервью
2.5.2 Отбор лиц для исследования
2.5.3 Отбор проб крови, назального лаважа и индуцированной мокроты у работников
2.5.4. Определение биохимических показателей и маркеров экспозиции к МУНТ в сыворотке крови, назальном лаваже и образцах индуцированной мокроты
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Результаты оценки экспозиция к МУНТ в условиях предприятия
3.2 Результаты in vivo исследования на мышах линии C57/BL6
3.3 Результаты оценки токсических эффектов углеродных нанотрубок в культурах клеток макрофагов и бронхиального
эпителия
3.4 Результаты панельного исследования среди работников предприятиий-производителей МУНТ
4 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ВЫВОДЫ
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Углеродные наноразмерные структуры, похожие на трубки, впервые были обнаружены в 1952 г. и описаны Радушкевичем и соавт. [6]. В частности, среди наблюдавшихся частиц сажи они описали частицы, имеющие «...вытянутую червеобразную форму с характерными окончаниями, свидетельствующими о направленности роста». Кроме того, авторы отметили, что частицы, «...выращенные в некоторых случаях на отдельных крупинках железа в атмосфере окиси углерода, имеют правильную нитевидную форму с плотными окончаниями». К сожалению, дальнейшие изыскания в этой области на тот момент прекратились. В 1975 году Endo были описаны углеродные трубки диаметром менее 100 ангстрем, полученные методом конденсации паров [79], но более детального изучения не последовало. В итоге официальным открывателем углеродных нанотрубок считается Iijima, наблюдавший коаксиальные многослойные углеродные нанотрубки с различным внутренним диаметром и числом слоев через просвечивающий электронный микроскоп [60].
Углеродная нанотрубка представляет собой свернутый в один или несколько слоев лист графена, который, в свою очередь, является двумерным кристаллом, состоящим из одиночного слоя атомов углерода, собранных в гексагональную решётку. В зависимости от количества структурообразующих слоев выделяют одно- и многослойные УНТ. Иногда в литературе также встречается термин «двуслойные» УНТ [46].
Эти наночастицы обладают уникальными физико-химическими свойствами. Они чрезвычайно устойчивы к механическим нагрузкам [113], могут являться как проводниками, так и полупроводниками, в зависимости от формы структурообразующего листа графена, обладают хорошей теплопроводностью, способны поглощать некоторые виды ЭМ излучений, в частности, микроволновое.

лона для отсева частиц размером более 1 мкм и без оного. Циклон был необходим для учета респирабельной фракции аэрозоля, то есть той, что непосредственно проникает в глубоколежащие отделы дыхательного тракта.
В качестве фильтродержателей использовались сборные пластиковые кассеты (SKC inc.®, США). После установки фильтров кассеты герметично закрывалась и плотно окаймлялась эластичной пленкой во избежание протечек воздуха (процедура осуществлялась заранее производителем кассет во избежание излишней контаминации по заказу). В качестве устройства для отбора проб воздуха использовались переносной пробоотборник ПУ-4Э и индивидуальный пробоотборник Casella® (Великобритания).
Отбор проб воздуха проводился в зоне дыхания работника как индивидуальными, так и переносными пробооборниками в четырех точках на различных различных участках технологического процесса: во время выгрузки готового продукта из реактора, в процессе дезинтеграции продукта на механической электромельнице и на фасовочном участке в процессе упаковки продукта, в лабораторном помещении, где велось исследование навесок МУНТ, а также в помещении цеха, но в нерабочее время (рис.2.3.1). Отбор контрольной пробы в цехе проводился в выходной день при выключенном производственном оборудовании. В каждой точке было отобрано не менее 210 л воздуха при скорости отбора 2-4 л/мин.
Кроме того, для учета фоновых концентраций в схему отбора дополнительно были включены контрольные точки, расположенные в «чистом» помещении (комната отдыха работников) и на улице. Было исключено нахождение поблизости от точек отбора работающих двигателей внутреннего и внешнего сгорания, открытого пламени, курящих людей. По окончании отбора входные и выходные отверстия кассет закрывались и транспортировались к месту проведения анализов в зафиксированном вертикальном состоянии для уменьшения потерь частиц аэрозоля с поверхности фильтров в результате механических воздействий. Для идентификации частиц к отобран-