Влияние нанотехнологий

Влияние нанотехнологий распространяется не только на медицинские , этические , ментальные , юридические и экологические приложения, но и на такие области, как инженерия, биология, химия, вычислительная техника, материаловедение и коммуникации.

К основным преимуществам нанотехнологий относятся усовершенствованные методы производства, системы очистки воды, энергетические системы, физическое улучшение , наномедицина , лучшие методы производства продуктов питания, питание и крупномасштабное автоматическое изготовление инфраструктуры. ^[1] Уменьшение размера нанотехнологий может позволить автоматизировать задачи, которые ранее были недоступны из-за физических ограничений, что, в свою очередь, может сократить трудозатраты, земельные ресурсы или требования к обслуживанию, предъявляемые к людям.

Потенциальные риски включают проблемы окружающей среды, здоровья и безопасности; переходные эффекты, такие как вытеснение традиционных отраслей промышленности, поскольку продукты нанотехнологий становятся доминирующими, что вызывает беспокойство у защитников прав на неприкосновенность частной жизни. Они могут быть особенно важны, если потенциальные негативные эффекты наночастиц игнорируются.

Заслуживают ли нанотехнологии специального государственного регулирования — это спорный вопрос. Регулирующие органы, такие как Агентство по охране окружающей среды США и Управление здравоохранения и защиты прав потребителей Европейской комиссии, начали заниматься потенциальными рисками наночастиц. Сектор органических продуктов питания был первым, кто действовал с регулируемым исключением искусственных наночастиц из сертифицированных органических продуктов, сначала в Австралии и Великобритании , ^[2] и совсем недавно в Канаде , а также для всех продуктов питания, сертифицированных по стандартам Demeter International ^[3]

This section does not cite any sources. Please help improve this section by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. (June 2016) (Learn how and when to remove this message)

Наличие наноматериалов (материалов, содержащих наночастицы ) само по себе не является угрозой. Только некоторые аспекты могут сделать их опасными, в частности, их подвижность и повышенная реактивность. Только если бы определенные свойства определенных наночастиц были вредны для живых существ или окружающей среды, мы столкнулись бы с настоящей опасностью. В этом случае это можно назвать нанозагрязнением.

При рассмотрении воздействия наноматериалов на здоровье и окружающую среду нам необходимо различать два типа наноструктур: (1) нанокомпозиты, наноструктурированные поверхности и нанокомпоненты (электронные, оптические, датчики и т. д.), где наночастицы включены в вещество, материал или устройство («фиксированные» наночастицы); и (2) «свободные» наночастицы, где на каком-то этапе производства или использования присутствуют отдельные наночастицы вещества. Эти свободные наночастицы могут быть наноразмерными видами элементов или простыми соединениями, но также и сложными соединениями, где, например, наночастица определенного элемента покрыта другим веществом («покрытая» наночастица или наночастица «ядро-оболочка»).

Похоже, существует консенсус в отношении того, что, хотя следует помнить о материалах, содержащих фиксированные наночастицы, наибольшую обеспокоенность вызывают свободные наночастицы.

Наночастицы сильно отличаются от своих повседневных аналогов, поэтому их неблагоприятные эффекты не могут быть выведены из известной токсичности макроразмерного материала. Это создает существенные проблемы для решения проблемы воздействия свободных наночастиц на здоровье и окружающую среду.

Чтобы еще больше все усложнить, говоря о наночастицах, важно, чтобы порошок или жидкость, содержащие наночастицы, почти никогда не были монодисперсными, а содержали вместо этого диапазон размеров частиц. Это усложняет экспериментальный анализ, поскольку более крупные наночастицы могут иметь свойства, отличные от свойств более мелких. Кроме того, наночастицы проявляют тенденцию к агрегации, и такие агрегаты часто ведут себя иначе, чем отдельные наночастицы.

This section needs more reliable medical references for verification or relies too heavily on primary sources. Please review the contents of the section and add the appropriate references if you can. Unsourced or poorly sourced material may be challenged and removed. Find sources: "Impact of nanotechnology" – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (June 2016)

Влияние нанотехнологий на здоровье — это возможные эффекты, которые использование нанотехнологических материалов и устройств будет иметь для здоровья человека . Поскольку нанотехнологии являются новой областью, ведутся жаркие споры о том, в какой степени нанотехнологии принесут пользу или создадут риски для здоровья человека. Влияние нанотехнологий на здоровье можно разделить на два аспекта: потенциал для нанотехнологических инноваций иметь медицинское применение для лечения болезней и потенциальные опасности для здоровья, создаваемые воздействием наноматериалов .

Что касается текущей глобальной пандемии, исследователи, инженеры и медицинские специалисты используют чрезвычайно развитую совокупность подходов нанонауки и нанотехнологий для изучения того, как она может потенциально помочь медицинскому, техническому и научному сообществам бороться с пандемией. ^[4]

Наномедицина — это медицинское применение нанотехнологий . ^[5] Подходы к наномедицине варьируются от медицинского использования наноматериалов до наноэлектронных биосенсоров и даже возможных будущих применений молекулярной нанотехнологии . Наномедицина стремится предоставить ценный набор исследовательских инструментов и клинически полезных устройств в ближайшем будущем. ^{[6] [7]} Национальная нанотехнологическая инициатива ожидает новых коммерческих приложений в фармацевтической промышленности, которые могут включать в себя передовые системы доставки лекарств, новые методы лечения и визуализацию in vivo . ^[8] Нейроэлектронные интерфейсы и другие датчики на основе наноэлектроники являются еще одной активной целью исследований. Далее по линии спекулятивная область молекулярной нанотехнологии полагает, что машины для восстановления клеток могут произвести революцию в медицине и медицинской сфере.

Исследования в области наномедицины финансируются напрямую, при этом в 2005 году Национальные институты здравоохранения США профинансировали пятилетний план по созданию четырех центров наномедицины. В апреле 2006 года журнал Nature Materials подсчитал, что во всем мире разрабатывается 130 нанотехнологических препаратов и систем доставки. ^[9] Наномедицина — крупная отрасль, объем продаж наномедицины в 2004 году достиг 6,8 млрд долларов. С более чем 200 компаниями и 38 продуктами по всему миру, в НИОКР в области нанотехнологий ежегодно инвестируется не менее 3,8 млрд долларов. ^[10] Поскольку индустрия наномедицины продолжает расти, ожидается, что она окажет значительное влияние на экономику.

Нанотоксикология — это область, которая изучает потенциальные риски для здоровья от наноматериалов. Чрезвычайно малый размер наноматериалов означает, что они гораздо легче усваиваются организмом человека, чем частицы большего размера. То, как эти наночастицы ведут себя внутри организма, является одним из важных вопросов, которые необходимо решить. Поведение наночастиц является функцией их размера, формы и поверхностной реактивности с окружающей тканью. Например, они могут вызывать перегрузку фагоцитов , клеток, которые поглощают и разрушают инородные тела, тем самым вызывая реакции стресса, которые приводят к воспалению и ослабляют защиту организма от других патогенов.

Помимо того, что происходит, если неразлагаемые или медленно разлагаемые наночастицы накапливаются в органах, еще одной проблемой является их потенциальное взаимодействие с биологическими процессами внутри организма: из-за своей большой поверхности наночастицы при воздействии на ткани и жидкости немедленно адсорбируют на своей поверхности некоторые макромолекулы, с которыми они сталкиваются. Это может, например, повлиять на регуляторные механизмы ферментов и других белков. Большое количество переменных, влияющих на токсичность, означает, что трудно делать обобщения о рисках для здоровья, связанных с воздействием наноматериалов — каждый новый наноматериал должен оцениваться индивидуально, и все свойства материала должны быть приняты во внимание. Вопросы здоровья и окружающей среды сочетаются на рабочих местах компаний, занимающихся производством или использованием наноматериалов, и в лабораториях, занимающихся исследованиями в области нанонауки и нанотехнологий. Можно с уверенностью сказать, что текущие стандарты воздействия пыли на рабочем месте не могут быть применены напрямую к пыли наночастиц.

Национальный институт охраны труда и здоровья провел начальное исследование того, как наночастицы взаимодействуют с системами организма и как работники могут подвергаться воздействию наночастиц при производстве или промышленном использовании наноматериалов. В настоящее время NIOSH предлагает временные руководящие принципы по работе с наноматериалами, соответствующие лучшим научным знаниям. ^[11] В Национальной лаборатории технологий индивидуальной защиты NIOSH были проведены исследования по изучению проникновения наночастиц в фильтры сертифицированных NIOSH и маркированных ЕС респираторов , а также несертифицированных пылезащитных масок . ^[12] Эти исследования показали, что наиболее проникающий диапазон размеров частиц составлял от 30 до 100 нанометров, а размер утечки был самым большим фактором в количестве наночастиц, обнаруженных внутри респираторов испытательных манекенов. ^{[13] [14]}

Другие свойства наноматериалов, которые влияют на токсичность, включают: химический состав, форму, структуру поверхности, поверхностный заряд, агрегацию и растворимость, ^[15] а также наличие или отсутствие функциональных групп других химических веществ. ^[16] Большое количество переменных, влияющих на токсичность, означает, что трудно делать обобщения относительно рисков для здоровья, связанных с воздействием наноматериалов — каждый новый наноматериал должен оцениваться индивидуально, и все свойства материала должны быть приняты во внимание.

Обзоры литературы показывают, что высвобождение искусственных наночастиц и вызванное ими персональное облучение могут происходить во время различных видов профессиональной деятельности. ^{[17] [18] [19]} Такая ситуация требует от регулирующих органов разработки профилактических стратегий и правил на рабочих местах в сфере нанотехнологий.

Воздействие нанотехнологий на окружающую среду — это возможные эффекты, которые использование нанотехнологических материалов и устройств окажет на окружающую среду . ^[20] Поскольку нанотехнологии являются новой областью, ведутся споры о том, в какой степени промышленное и коммерческое использование наноматериалов повлияет на организмы и экосистемы.

Воздействие нанотехнологий на окружающую среду можно разделить на два аспекта: потенциал нанотехнологических инноваций для улучшения окружающей среды и возможный новый тип загрязнения, который нанотехнологические материалы могут вызвать в случае попадания в окружающую среду.

Зеленая нанотехнология относится к использованию нанотехнологий для повышения экологической устойчивости процессов, создающих отрицательные внешние эффекты . Это также относится к использованию продуктов нанотехнологий для повышения устойчивости . Это включает в себя создание зеленых нанопродуктов и использование нанопродуктов в поддержку устойчивости. Зеленая нанотехнология была описана как разработка чистых технологий , «чтобы минимизировать потенциальные риски для окружающей среды и здоровья человека, связанные с производством и использованием продуктов нанотехнологий, и поощрять замену существующих продуктов новыми нанопродуктами, которые являются более экологически чистыми на протяжении всего их жизненного цикла ». ^[21]

Зеленая нанотехнология преследует две цели: производство наноматериалов и продуктов без нанесения вреда окружающей среде или здоровью человека и производство нанопродуктов, которые обеспечивают решения экологических проблем. Она использует существующие принципы зеленой химии и зеленой инженерии ^[22] для производства наноматериалов и нанопродуктов без токсичных ингредиентов, при низких температурах, используя меньше энергии и возобновляемые ресурсы, где это возможно, и используя мышление жизненного цикла на всех этапах проектирования и разработки.

Нанозагрязнение — это общее название всех отходов, образующихся в результате работы наноустройств или в процессе производства наноматериалов . Наноотходы — это в основном группа частиц, которые выбрасываются в окружающую среду, или частицы, которые выбрасываются, когда они еще находятся на своих продуктах.

Помимо токсичных рисков для здоровья человека и окружающей среды, которые связаны с наноматериалами первого поколения, нанотехнологии оказывают более широкое общественное воздействие и создают более широкие социальные проблемы. Социологи предположили, что социальные проблемы нанотехнологий следует понимать и оценивать не просто как «нисходящие» риски или воздействия. Скорее, проблемы следует учитывать в «восходящих» исследованиях и принятии решений, чтобы гарантировать разработку технологий, которая соответствует социальным целям ^[23]

Многие социологи и организации гражданского общества предполагают, что оценка и управление технологиями также должны включать общественное участие. Изучение восприятия заинтересованных сторон также является важным компонентом в оценке большого количества рисков, связанных с нанотехнологиями и нано-связанными продуктами. ^{[24] [25] [26] [27] [28]}

В 2003 году было выдано более 800 патентов, связанных с нанотехнологиями, а к 2012 году их число возросло до почти 19 000 по всему миру . ^[29] Корпорации уже получают широкомасштабные патенты на открытия и изобретения в области нанотехнологий. Например, две корпорации, NEC и IBM , владеют основными патентами на углеродные нанотрубки , один из нынешних краеугольных камней нанотехнологий. Углеродные нанотрубки имеют широкий спектр применения и, похоже, станут решающими для нескольких отраслей промышленности: от электроники и компьютеров до упрочненных материалов, доставки лекарств и диагностики. ^{[ требуется цитата ]}

Нанотехнологии могут предоставить новые решения для миллионов людей в развивающихся странах , которые не имеют доступа к базовым услугам, таким как безопасная вода, надежная энергия, здравоохранение и образование. Целевая группа ООН по науке, технологиям и инновациям 2004 года отметила, что некоторые из преимуществ нанотехнологий включают производство с использованием небольшого количества рабочей силы, земли или обслуживания, высокую производительность, низкую стоимость и скромные требования к материалам и энергии. Однако часто высказываются опасения, что заявленные преимущества нанотехнологий не будут распределены равномерно, и что любые преимущества (включая технические и/или экономические), связанные с нанотехнологиями, дойдут только до богатых стран. ^[30]

Долгосрочные опасения сосредоточены на влиянии новых технологий на общество в целом, и могут ли они привести либо к постдефицитной экономике, либо, наоборот, усугубить разрыв в уровне благосостояния между развитыми и развивающимися странами. Влияние нанотехнологий на общество в целом, на здоровье человека и окружающую среду, на торговлю, на безопасность, на продовольственные системы и даже на определение «человека» не было охарактеризовано или политизировано.

Значительные дебаты ведутся по вопросу о том, заслуживают ли нанотехнологии или продукты на основе нанотехнологий специального государственного регулирования . Эти дебаты связаны с обстоятельствами, при которых необходимо и целесообразно оценивать новые вещества до их выпуска на рынок, в общество и окружающую среду.

Регулирующие органы, такие как Агентство по охране окружающей среды США и Управление по контролю за продуктами и лекарствами в США или Управление по защите прав потребителей и здравоохранения Европейской комиссии, начали заниматься потенциальными рисками, которые представляют наночастицы. До сих пор ни сконструированные наночастицы, ни продукты и материалы, которые их содержат, не подлежат какому-либо особому регулированию в отношении производства, обращения или маркировки. Паспорт безопасности материала , который должен быть выпущен для некоторых материалов, часто не делает различий между насыпным и наномасштабным размером рассматриваемого материала, и даже когда это происходит, эти паспорта безопасности носят только рекомендательный характер. Новые достижения и быстрый рост в области нанотехнологий имеют большие последствия, которые, в свою очередь, приведут к регулированию традиционных продовольственных и сельскохозяйственных секторов мира, в частности, к изобретению интеллектуальной и активной упаковки, нанодатчиков, нанопестицидов и наноудобрений. ^[31]

Ограниченная маркировка и регулирование нанотехнологий могут усугубить потенциальные проблемы со здоровьем и безопасностью человека и окружающей среды, связанные с нанотехнологиями. ^[32] Утверждалось, что разработка всеобъемлющего регулирования нанотехнологий будет иметь жизненно важное значение для обеспечения того, чтобы потенциальные риски, связанные с исследованиями и коммерческим применением нанотехнологий, не затмевали их потенциальные преимущества. ^[33] Регулирование также может потребоваться для удовлетворения ожиданий общества относительно ответственного развития нанотехнологий, а также для обеспечения того, чтобы общественные интересы были включены в формирование развития нанотехнологий. ^[34]

В 2008 году Э. Марла Фелчер «Комиссия по безопасности потребительских товаров и нанотехнологии» предположила, что Комиссия по безопасности потребительских товаров , которая отвечает за защиту населения от необоснованных рисков травм или смерти, связанных с потребительскими товарами, плохо подготовлена ​​к надзору за безопасностью сложных высокотехнологичных продуктов, изготовленных с использованием нанотехнологий. ^[35]

• Предохранители в нанотехнологиях
• Международный центр оценки технологий

• Фриц Альхофф, Патрик Лин и Дэниел Мур, Что такое нанотехнология и почему она важна?: От науки к этике . (Оксфорд: Wiley-Blackwell, 2010).
• Фриц Альхофф и Патрик Лин (ред.), Нанотехнологии и общество: текущие и возникающие этические проблемы (Дордрехт: Springer, 2008).
• Фриц Альхофф, Патрик Лин, Джеймс Мур и Джон Векерт (ред.), Наноэтика: этические и социальные последствия нанотехнологий (Хобокен: John Wiley & Sons, 2007). Альтернативная ссылка.
• Калдис, Байрон. «Эпистемология нанотехнологий». Энциклопедия нанонауки и общества Sage. (Thousand Oaks: CA, Sage, 2010)
• Подходы к безопасной нанотехнологии: обмен информацией с NIOSH, Национальным институтом охраны труда США, июнь 2007 г., публикация DHHS (NIOSH) № 2007-123
• Мехта, Майкл; Джеффри Хант (2006). Нанотехнологии: риск, этика и право . Лондон: Earthscan.- дает глобальный обзор состояния нанотехнологий и общества в Европе, США, Японии и Канаде, а также рассматривает этику, риски для окружающей среды и здоровья населения, а также управление и регулирование этой технологии.
• Донал По О'Матуна , Наноэтика: большие этические проблемы с маленькой технологией (Лондон и Нью-Йорк: Continuum, 2009).

• Национальная нанотехнологическая инициатива США, социальные аспекты
• Нанотехнологии сейчас
• Исследования в области нанонауки и технологий в USC
• НЭЛСИ Глобал
• Центр нанотехнологий и общества ASU
• Центр нанотехнологий и общества Калифорнийского университета в Санта-Барбаре
• Группа наноэтики
• Нанотехнологии
• Форсайт Нанотехнологический Институт
• Центр ответственных нанотехнологий
• Центр биологических и экологических нанотехнологий
• Международный совет по нанотехнологиям
• НаноЭтикаБанк
• Наноэтика: этика для технологий, которые сходятся в наномасштабе
• Национальный институт охраны труда и здоровья, тематическая страница «Нанотехнологии»
• ПониманиеNano
• Европейский центр устойчивого воздействия нанотехнологий
• Центр изучения экологических последствий нанотехнологий