Когда нано — это не нано

Международная команда исследователей из Центра изучения экологических последствий нанотехнологий (CEINT) предлагает пересмотреть подход к определению наночастиц при оценке их потенциального воздействия на здоровье человека и окружающую среду.

Проблема определения

Согласно преобладающему определению, наночастицей считается объект диаметром от 1 до 100 нанометров (нм), свойства которого существенно отличаются от свойств его обычного, "объемного" аналога. Однако анализ научной литературы показал, что многие мелкие частицы, считающиеся "нано", часто не обладают особыми свойствами, отличающими их от обычных материалов.

Источник особых свойств

Уникальные свойства наночастиц обусловлены их высоким отношением площади поверхности к объему. Это приводит к значительно более высокой доле атомов на поверхности, что может повышать их реакционную способность. Такие искусственные материалы используются в огромном спектре потребительских товаров: от красок и солнцезащитных кремов до систем очистки воды и доставки лекарств.

Новый фокус: свойства, а не только размер

Исследователи утверждают, что определение, сфокусированное на свойствах, а не только на размере, критически важно. Оно поможет ученым определить, какие именно наночастицы с наибольшей вероятностью могут представлять угрозу.

Ключевой размер — менее 30 нм

Анализ показал, что частицы, приближающиеся к верхней границе спектра (100 нм), как правило, имеют меньше особых свойств по сравнению с их объемными аналогами. Напротив, частицы меньше 30 нм демонстрируют уникальные свойства, требующие повышенного внимания.

"Многие наночастицы размером менее 30 нанометров претерпевают кардинальные изменения в своей кристаллической структуре, которые усиливают взаимодействие атомов на их поверхности с окружающей средой", — пояснил профессор Марк Виснер, директор CEINT.

Неопределенность в токсичности

Хотя есть сообщения о том, что токсичность наночастиц возрастает с уменьшением размера, до сих пор неясно, является ли это повышение реакционной способности вредным для окружающей среды или безопасности человека.

"Ключевой вопрос: обладает ли конкретная наночастица токсичными или опасными свойствами, которые действительно отличаются от идентичных частиц в их объемной форме. На него еще нет ответа", — отметил Виснер.

Для решения этой проблемы токсикологические исследования должны сравнивать частицы, проявляющие новые зависящие от размера свойства (особенно поверхностную реакционную способность), и частицы, которые этими свойствами не обладают.

Исследование опубликовано в журнале Nature Nanotechnology. Работа поддержана CEINT, который совместно финансируется Национальным научным фондом (NSF) и Агентством по охране окружающей среды (EPA).