Bardziej bezpieczne nanocząsteczki do tuszy i pigmentów

Nanocząsteczki to maleńkie cząstki mierzące od 1 do 100 nanometrów (dla porównania, grubość ludzkiego włosa wynosi 80 000 nanometrów). Stanowiące pośrednie ogniwo między materiałami o skali makro a cząsteczkami atomowymi, nanocząsteczki posiadają wyjątkowe właściwości i niezliczone zastosowania, od medycyny po elektronikę.

Niosą one jednak ze sobą nie tylko ekscytujące możliwości, ale także ryzyko związane z wysoce reaktywnymi cząstkami, które są wystarczająco małe, by przedostawać się przez błonę komórkową. Na przykład w przemyśle produkcji tuszu i pigmentów stosuje się potencjalnie toksyczne nanocząsteczki dwutlenku tytanu (TiO2), tlenku cynku (ZnO) i srebra (Ag) oraz nanostruktury nazywane "kropkami kwantowymi".

W ramach inicjatywy NANOMICEX (Mitigation of risk and control of exposure in nanotechnology based inks and pigments), finansowanej ze środków UE, przeanalizowano zagrożenia związane z wytwarzaniem i używaniem opartych na nanotechnologii tuszy i pigmentów oraz opracowane bezpieczniejsze alternatywne cząstki. Uczeni ustalili, że ZnO, Ag i nanokompozytowe kropki kwantowe są potencjalnie niebezpieczne dla pracowników.

Aby zmniejszyć ich toksyczność, naukowcy zmodyfikowali powierzchnie nanocząsteczek. W tym celu umieścili białko nazywane albuminą z surowicy bydlęcej na powlekanym krzemionką ZnO oraz powlekli kropki kwantowe glukozą.

Żadna z wypróbowanych modyfikacji Ag nie zadziałała i ustalono, że toksyczność srebra wynika z jego bardzo małych rozmiarów (zaledwie kilka nanometrów). Uczestnicy projektu NANOMICEX uznali, że nanocząsteczki Ag należy powiększyć w celu ograniczenia ich toksyczności dla komórek.

Inną kwestią badaną w projekcie NANOMICEX było to, czy robotnicy pracujący w fabrykach pigmentu i tuszu są narażeni na lotne nanocząsteczki. Ustalono, że robotnicy mający do czynienia ze sproszkowanymi materiałami są narażeni na wdychanie nanocząsteczek, jednak maski oddechowe, filtry i odpowiednia odzież zapewniają odpowiednią ochronę.

W ramach projektu NANOMICEX przeprowadzono cztery studia przypadków, aby sprawdzić, czy nowe modyfikacje nanocząsteczek i protokoły bezpieczeństwa można zastosować na skalę przemysłową. Stwierdzono, że modyfikacje ZnO i kropek kwantowych są bezpieczne i opłacalne oraz że nie pogarszają istotnych właściwości nanocząsteczek. Nanomateriały te nadają się zatem do produkcji przemysłowej pigmentów i tuszy.

Środki bezpieczeństwa opracowane w projekcie NANOMICEX przyczynią się do poprawy konkurencyjności europejskiego przemysłu produkcji tuszy i pigmentów, pomagając jednocześnie w poprawie bezpieczeństwa robotników narażonych na kontakt z nanocząsteczkami.