КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ
БЕЗОПАСНОСТИ
В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ
Доктор биологических наук, кандидат технических наук
Соловьев Владимир Юрьевич
(ФМБЦ им. А.И.Бурназяна ФМБА России)
2-я ежегодная научно-техническая конференция НОР,
г. Москва, РНЦ «Курчатовский институт»
14-15 октября 2010 г.
Круглый стол
Соловьев В.Ю. КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ.
2-я ежегодная научно-техническая конференция НОР, г.Москва, РНЦ «Курчатовский институт» 14-15 октября 2010
ШКАЛА ДЕТЕКТИРОВАНИЯ (граница “нано-”)
ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ И ДЕТЕКТИРОВАНИЕ
Электронный микроскоп
Глаз человека
Световой
микроскоп
Вирусы
Клетка
Яблоко
Небольшие
молекулы
Муравей
Человек
Пчела
Электронные
орбиты
Атомы
Волосы
Бактерии
ДНК
Florida State University (website)
Соловьев В.Ю. КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ.
2-я ежегодная научно-техническая конференция НОР, г.Москва, РНЦ «Курчатовский институт» 14-15 октября 2010
Выход на международный рынок с продукцией
нанотехнологий потребует, безусловно,
сертификата ее безопасности
По оценкам экспертов на вопросы связанные с
обеспечением безопасности в сфере нанотехнологий
необходимо тратить около 10% суммарного бюджета на
исследования в области нанотехнологий
Соловьев В.Ю. КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ.
2-я ежегодная научно-техническая конференция НОР, г.Москва, РНЦ «Курчатовский институт» 14-15 октября 2010
НОРМАТИВЫ
в сфере нанотехнологий
(проблемы)
В настоящее время пока не выработано надежных критериев безопасности
нанопродуктов
Нормы радиационной безопасности:
начало 50-х годов – 1000 мЗв/год (1 р / день)
(современные нормы – 20 мЗв/год)
Неионизирующее излучение:
отечественные нормативы – на 2 порядка более жесткие,
чем международные
Соловьев В.Ю. КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ.
2-я ежегодная научно-техническая конференция НОР, г.Москва, РНЦ «Курчатовский институт» 14-15 октября 2010
Гематоэнцефалический барьер
(BBB - Blood Brain Barrier)
ГЭБ - физиологический механизм, регулирующий обмен веществ
между кровью, спинномозговой жидкостью и мозгом
Защищает мозг от проникновения чужеродных веществ,
введенных в кровь, в том числе от продуктов нарушенного
обмена веществ
Выделяют три рубежа защиты
Модель: глиосаркома у крыс
Декстран в оболочке spion в кол-ве 0.11% от введенной дозы
проникает через ГЭБ и распределяется: 65% -опухоль,
21% - макрофаги и 6.5% - клетки эндотелия
Соловьев В.Ю. КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ.
2-я ежегодная научно-техническая конференция НОР, г.Москва, РНЦ «Курчатовский институт» 14-15 октября 2010
Гематоэнцефалический барьер
Клинические наблюдения:
Тс-99m с фуллереновыми капсулами использовался для
диагностики проницаемости сосудов у пациентов в
предоперационный период.
В результате исследований обнаружено: активность
регистрировалась также в области головного мозга,
что является доказательством преодоления ГЭБ
F.G. Blankerberg et al., 2006
S.Sheetal et al, 2005 (эксперименты на кроликах)
Соловьев В.Ю. КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ.
2-я ежегодная научно-техническая конференция НОР, г.Москва, РНЦ «Курчатовский институт» 14-15 октября 2010
Источники и спектры аэрозольных частиц
Число частиц
Спектры частиц – из L.Moravska, M.R.Moore, Z.D.Ristovski.
Health Impacts of Ultrafine Particles. ISBN 0642550557, 2004
Табачный дым
Дым лесных пожаров
Диаметр частиц, мкм
Выхлопы автотранспорта
Бензиновые двигатели
Дизели
Соловьев В.Ю. КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ.
2-я ежегодная научно-техническая конференция НОР, г.Москва, РНЦ «Курчатовский институт» 14-15 октября 2010
Концентрация наночастиц в воздухе
Нормируется весовая
концентрация
фон ~ 0.5-2,0 мкг/м3
в ряде случаев может
возрастать
до 10 мкг/м3
Число частиц фиксированного размера
при концентрации 10 мкг/м3 в воздухе
нм
(5 нм)
Нормирование с учетом
размеров наночастиц
(5 μм)
G.Oberdorster et al, 2005
Соловьев В.Ю. КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ.
2-я ежегодная научно-техническая конференция НОР, г.Москва, РНЦ «Курчатовский институт» 14-15 октября 2010
Риск смерти за счет увеличения
концентрации мелкодисперсной фракции
При увеличении концентрации мелкодисперсной фракции
(<2.5 мкм) загрязнителей атмосферного воздуха на 10 мкг/м3
ассоциированный риск смерти увеличивается примерно на 6%
Причины смерти
Относительный риск
(средний за 1979-2000 гг.)
Все причины (в сумме)
1.06 (1.02-1.11)
в т.ч. сердечно-легочные
1.09 (1.03-1.16)
рак легких
1.14 (1.04-1.23)
все другие причины
1.01 (0.95-1.06)
C.Arden Pope III e.a., 2002
Соловьев В.Ю. КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ.
2-я ежегодная научно-техническая конференция НОР, г.Москва, РНЦ «Курчатовский институт» 14-15 октября 2010
ОПАСНОСТЬ НАНОЧАСТИЦ
Риск для здоровья человека от наночастиц растет
с увеличением экспозиции,с уменьшением размера
и отклонением их формы от сферической
размер, d
форма, lmax/lmin
экспозиция,с
Соловьев В.Ю. КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ.
2-я ежегодная научно-техническая конференция НОР, г.Москва, РНЦ «Курчатовский институт» 14-15 октября 2010
Программа исследований в США
В США в рамках Национальной Нанотехнологической Инициативы (NNI –
National Nanotechnology Initiative), представляющей собой долгосрочную
программу научных исследований в области нанотехнологий, выделен
специальный раздел, связанный с безопасностью наноматериалов (EHS –
Environmental, Health and Safety – окружающая среда, здоровье и
безопасность)
Работы в этом направлении ведутся с 2001 г. Сформирована
инфраструктура, способная решать данную проблему.
На 2006 г. бюджет программы (246 проектов) по разделу EHS составлял
$68,000,000. Исследования проводились по пяти разделам:
1) приборы, метрология и аналитические методы (78 проектов,
$26,600,000)
2) наноматериалы и здоровье человека (100 проектов, $24,100,000)
3) наноматериалы и окружающая среда (49 проектов, $12,700,000);
4) мониторинг содержания нанопродуктов у человека и его окружения (5
проектов, $1,100,000);
5) оценка и управление риском (14 проектов, $3,300,000)
Соловьев В.Ю. КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ.
2-я ежегодная научно-техническая конференция НОР, г.Москва, РНЦ «Курчатовский институт» 14-15 октября 2010
НАНОТЕХНОЛОГИИ И БЕЗОПАСНОСТЬ
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
Токсичность и доза от поступления в организм
Оценка риска
Эпидемиологические исследования
Контроль на производстве
Методы измерения
Оценка дозы (экспозиции)
(7) Области использования продукции
нанотехнологических производств
(8) Огнестойкость и взрывоопасность
(9) Рекомендации и справочники (нормативы)
(10) Распространение знаний и образование
NIOSH –National Institute
for Occupational Safety
and Health (USA)
Соловьев В.Ю. КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ.
2-я ежегодная научно-техническая конференция НОР, г.Москва, РНЦ «Курчатовский институт» 14-15 октября 2010
ПРОГРАММА развития нанотехнологий в РФ
ФЦП “Развитие инфраструктуры наноиндустрии в РФ на 2008-2010 гг.”
(бюджет – 27,700,000,000 руб.)
Цель: создание в РФ инфраструктуры национальной нанотехнологической
сети
Задачи:
1) … оснащение специальным оборудованием …
2) … создание системы обмена информацией…
3) … формирование системы методического обеспечения, регламентирующей
безопасность создания и применения нанотехнологий …
4) … создание системы методического обеспечения механизмов регулирования
наноиндустрии ...
Координатор Программы - Роснаука
... В рамках решения третьей задачи осуществляется разработка методических
материалов по оценке и подтверждению соответствия продукции и
технологий наноиндустрии требованиям и нормам безопасности различных
наноматериалов для здоровья разработчиков, производителей и
потребителей наноматериалов
Соловьев В.Ю. КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ.
2-я ежегодная научно-техническая конференция НОР, г.Москва, РНЦ «Курчатовский институт» 14-15 октября 2010
Оборудование для нанотехнологических исследований
Оборудование для
- детектирования ультра-дисперсных аэрозольных частиц и оценки эффективности
средств защиты
- исследования распределения наночастиц по размерам
- исследования формы наночастиц
- определения удельной поверхности наночастиц
- определения химического состава частиц наноматериала
- исследования фазового состава наночастиц
- оценки взаимодействия наночастиц с биологическими макромолекулами
(нуклеиновыми кислотами, белками, липидами и биологическим мембранами)
- экспериментальных исследований биокинетики нанопродуктов у лабораторных
животных с помощью технологии меченых атомов
- работы с культурами клеток
- токсикологических исследований наноаэрозолей
Соловьев В.Ю. КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ.
2-я ежегодная научно-техническая конференция НОР, г.Москва, РНЦ «Курчатовский институт» 14-15 октября 2010
ДОРОЖНАЯ КАРТА
по безопасности в сфере
нанотехнологий
- подробный план мероприятий с прогнозными сроками
- возможность контроля промежуточных результатов и
корректировки плана
Кто
Где
Что
Что
мы?
мы находимся
и когда мы хотим сделать
для этого нужно
Соловьев В.Ю. КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ.
2-я ежегодная научно-техническая конференция НОР, г.Москва, РНЦ «Курчатовский институт» 14-15 октября 2010
Эксперимент 2009 г.
Институт питания РАМН
РНЦ “Курчатовский институт”
ФМБЦ им. А.И.Бурназяна ФМБА России
Наночастицы окиси цинка ZnO (20-60нм)
Основной результат:
Наночастицы ZnO преодолевают гематоэнцефалический барьер
Технология исследования на 2 порядка дешевле альтернативных
Соловьев В.Ю. КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ.
2-я ежегодная научно-техническая конференция НОР, г.Москва, РНЦ «Курчатовский институт» 14-15 октября 2010
ПРОВЕДЕНИЕ САНИТАРНО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ
ПРОДУКЦИИ,ПОЛУЧЕННОЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАНОТЕХНОЛОГИЙ И
НАНОМАТЕРИАЛОВ
МУ 1.2.2636-10
Производитель (поставщик) продукции наноиндустрии, подлежащей санитарноэпидемиологической экспертизе, предоставляет в Федеральную службу по надзору в
сфере защиты прав потребителей:
…
- сведения о содержании наночастиц в составе материала (масса и/или число частиц в
расчёте на единицу массы/объёма продукции);
- сведения о химическом составе …;
- сведения о среднем размере … ;
- сведения о химической структуре компонентов наноматериала …;
- сведения о распределении частиц по размерам, удельная поверхность … на единицу
массы наночастиц;
…
- класс опасности продукции наноиндустрии;
- сведения о возможных техногенных рисках (при их наличии);
- сведения о токсиколого-гигиенической характеристике продукции наноиндустрии
(общетоксическое и раздражающее действие, аллергенность, канцерогенность,
мутагенность, репродуктивная токсичность, эмбриотоксичность, тератогенность)
- ...
Соловьев В.Ю. КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ.
2-я ежегодная научно-техническая конференция НОР, г.Москва, РНЦ «Курчатовский институт» 14-15 октября 2010
Резюме
Не надо преувеличивать степень опасности нанопродуктов для
задоровья человека,
но
игнорирование и/или недостаточное внимание к проблеме
опасности наночастиц/нанопродуктов для здоровья
человека и среды обитания может привести к
катастрофическим последствиям:
- появление у персонала нанопроизводств специфических
профессиональных заболеваний, не поддающихся эффективному
лечению;
- повышение риска развития у населения онкологических заболеваний
за счет контакта с нанопродуктами;
- ухудшение качества жизни за счет необратимого изменения среды
обитания
Соловьев В.Ю. КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ.
2-я ежегодная научно-техническая конференция НОР, г.Москва, РНЦ «Курчатовский институт» 14-15 октября 2010
Предложения
в проект решения Конференции
обратиться с инициативой в ГК «Роснанотех» с
предложением:
Разработать дорожную карту «Обеспечение
безопасности в сфере наноиндустрии для
здоровья человека и среды обитания»
Создать научно-практический, испытательный,
консультативный и обучающий центр по
безопасности нанотехнологий и продукции
наноиндустрии
Соловьев В.Ю. КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ.
2-я ежегодная научно-техническая конференция НОР, г.Москва, РНЦ «Курчатовский институт» 14-15 октября 2010
Лекция закончена.
Благодарю за внимание !
Соловьев В.Ю. КЛЮЧЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ.
2-я ежегодная научно-техническая конференция НОР, г.Москва, РНЦ «Курчатовский институт» 14-15 октября 201020