Biomarkery
Ideał: ocena wchłoniętej dawki
Biomarkery ekspozycji = monitoring biologiczny –
pomiar stęŜeń s. toksycznych (lub metabolitów) w
tkankach narządy krytyczne, DSB, wpływ
czynników zakłócających
Biomarkery efektu – nadzór zdrowotny – b.
nefrotoksyczności, hepatotoksyczności,
hematologiczne itp.
Biomarkery wraŜliwości (genetycznej lub nabytej) –
nadwraŜliwość w populacji
Toksykologia przemysłowa i
ekotoksykologia
SkaŜenie środowiska naturalnego
Środowisko naturalne – ogół czynników
ekologicznych mających bezpośrednie znaczenie dla
Ŝycia i rozwoju człowieka
Powietrze
Woda
Gleba
Fauna i flora
Zanieczyszczenie biologiczne, chemiczne i fizyczne
SkaŜenie powietrza atmosferycznego
Gazy spalinowe – CO, SO
2
, węglowodory, acetylen,
Pb, NO
x
, WWA
Gazy, pyły i dymy przemysłowe
Surowce energetyczne
Produkty gnilne
Uprawa roślin
SkaŜenie powietrza atmosferycznego
SMOG –
Inwersja cieplna – aerosol gęstej mgły i
zanieczyszczeń chemicznych
Zanieczyszczenia redukujące kwaśne deszcze
Zanieczyszczenia utleniające Synteza fotochemiczna
NO, NO
2
, O
3
, węglowodory, metale RFT
SMOG FOTOCHEMICZNY -
Suche powietrze,
Skutki dla zdrowia człowieka: zaburzenia sercowo-
naczyniowe, schorzenia płuc i dróg oddechowych
Toksyczne „zdobycze cywilizacji”
Emisja gazów cieplarnianych
Niszczenie warstwy ozonowej
Kwaśne deszcze
Zanieczyszczenia powietrza w pomieszczeniach
mieszkalnych: impregnaty, kleje, lakiery , apretura
tkanin (formaldehyd, styren, fenole, ftalany,
benzen, toluen)
→
skutki zdrowotne
Katastrofy ekologiczne
Soveso (Włochy 1976) – dioksyny
Bhopal (Indie) – izotiocyjanian metylu
Londyn (1956) – smog, NOx i SO2, 4000
ofiar śmiertelnych
Zanieczyszczenie środowiska metalami
cięŜkimi
Skutki zdrowotne
Choroba Minamata – zatrucie pokarmowe (ryby)
związkami Hg
Choroba Itai-Itai – zatrucie pokarmowe (ryŜ)
związkami Cd
Toksykologia przemysłowa
Choroby zawodowe:
Zawodowe uszkodzenia słuchu
Choroby zakaźne i inwazyjne
Pylice płuc
Choroby skóry
Zatrucia (Pb, CS
2
, CO, związki fluoru)
Zespół wibracyjny
Górnictwo, przemysł mineralny i ceramiczny, odlewniczy,
produkcja materiałów budowlanych, spawanie,
piaskowanie , przetwórstwo azbestu
Hutnictwo ołowiu, przemysł akumulatory, chemiczny
Toksykologiczna analiza przemysłowa
Oznaczanie w powietrzu substancji toksycznych
Oznaczanie trucizn lub ich metabolitów w płynach
ustrojowych (DSB)
Oznaczanie substancji jakie mogą powstawać w
ustroju pod wpływem działania trucizm -
BIOMARKERY
Toksykologia metali
Niezbędne mikroelementy: Fe, Zn, Cu, Mn, Se …
Metale toksyczne: Pb, Hg, Cd, Al….,
Ale Cr, Al ?
Udział metali w procesach metabolicznych
komórki
Udział w katalizie enzymatycznej
Stymulacja komórek fagocytujących
Udział w generowaniu RFT i oksydacyjnej
modyfikacji struktur komórkowych
Przekazywanie sygnału zaleŜnego od potencjału red-
oks między komórkami
Galaris D., Evangelou A. Crit.Rev.Oncol. 2002,42,93
Kancerogenność niektórych metali zgodnie z
klasyfikacją IARC
Grupa I
S
S
Nikiel i jego związki
Grupa 2B
S
I
Ołów
Grupa 2B
S
I
Kobalt i jego związki
Grupa I
S
S
Związki chromu (VI)
Grupa I
S
S
Kadm i jego związki
Grupa I
L
S
Arsen
Klasyfikacja
Dowody u
zwierząt
Dowody u
ludzi
Metal
S – dowody wystarczające, I – dowody niewystarczające, L- dowody ograniczone,
IARC 1980, 1987, 1990, 1991, 1993
NaraŜenie zawodowe na kadm
Głównymi źródłami zawodowego naraŜenia na kadm i
jego związki są:
wytapianie i rafinacja rud cynku, ołowiu i miedzi,
galwanizacja,
produkcja stopów kadmu, barwników,
stabilizatorów tworzyw sztucznych,
akumulatorów niklowo-kadmowych, pestycydów,
spawanie
.
NaraŜenie na kadm
Ekspozycja zawodowa – naraŜenie inhalacyjne (ok. 13-19%
Cd dostającego się z powietrzem do płuc jest wchłaniane
do komórek)
SkaŜenie środowiska – woda i poŜywienie, dym tytoniowy;
przez układ pokarmowy wchłania się ok. 10% Cd
Gromadzi się w wątrobie i nerkach
NaraŜenie na kadm
Zmiany w układzie oddechowym (rozedma płuc,
nowotwory, pośledzenie powonienia)
Uszkodzenie czynności nerek: uszkodzenie kłębuszków
- wydalanie białek wysokocząsteczkowych (albuminy,
transferyny, immunoglobuliny), potem uszkodzenie
kanalików proksymalnych – wydalanie białek
niskocząsteczkowych (B2-mikroglobulina)
Choroba itai-itai –naraŜenie środowiskowe – zmiany w
kościach i mięśniach (zniekształcenie kręgosłupa,
łamliwość kości, bóle lędźwiowe, bole mięśni nóg)
oraznerkach
NaraŜenie na kadm
Powoduje zaburzenia w metabolizmie cynku
Jest genotoksyczny
Przez IARC zaliczony do 1 grupy kancerogenów
Metabolizm kadmu
Transportowany przez krew związany z krwinkami
czerwonymi (70%) i z białkami osocza
W wątrobie – metalotioneina (Mt)
Mt
7
– transport Cd do nerki
usuwanie
Konkurencja Cd, Zn i Cu w Mt
Pacjenci z chorobą Itai-itai
aberracje chromosomowe
HPL
-
Bui (1975)
aberracje chromosomowe
HPL
+
Shiraishi (1975)
aneuploidia
HPL
+
Shiraishi (1975)
NaraŜenie środowiskowe/dieta
aberracje chromosomowe
HPL
+
Tang (1990)
wymiana chromatyd siostrzanychHPL
-
Nogawa (1986)
NaraŜenie zawodowe
aberracje chromosomowe
HPL
-
Bui (1975)
aberracje chromosomowe
HPL
-
O'Riordan (1978)
aberracje chromosomowe
HPL
-
Fleig (1983)
aberracje chromosomowe
HPL
+/-
Deknudt (1975)
aberracje chromosomowe
HPL
(+)
Bauchinger (1976)
aberracje chromosomowe
HPL
(+)
Dziekanowska (1980)
aberracje chromosomowe
HPL
+
Forni (1990)
wymiana chromatyd siostrzanychHPL
-
Dziekanowska (1980)
Genotoksyczność kadmu
in vivo
-
badania u ludzi
Genotoksyczność kadmu
in vivo
-
badania u ludzi
NaraŜenie zawodowe
(stęŜenie Cd we krwi:
5,4 –30,8
µ
g/l vs. 0,2 - 5,7
µ
g/l)
Tworzenie mikrojąder
Wymiana chromatyd siostrzanych
Palus J. i wsp. Mutat.Res.2003,540,19
NaraŜenie na chrom
Cr VI – procesy galwaniczne, produkcja barwników,
chromianów, przemysł garbarski, skórzany,
cementownie i przemysł budowlany
Dymy i gazy spawalnicze
NaraŜenie na chrom
Zawodowe:
Zaburzenia układu oddechowego – uszkodzenia błony śluzowej,
miejscowe obumieranie tkanek, podraŜnienie górnych dróg
oddechowych
Zaburzenia f. układu pokarmowego – zatrucia ostre
Zmiany skórne: uczulenie (alergia kontaktowa), „dziury chromowe”
Wady rozwojowe płodu (zmiany w kościach czaszki, rozszczepienie
podniebienia, przepukliny)
Działanie odległe – wzrost liczby nowotworów układu oddechowego
(CrVI), okres latencji 15-17 lat
Wg IARC – CrVI - 1 grupa kancerogenów
Metabolizm chromu –
redukcja CrVI do Cr III= aktywacja metaboliczna
Cr (VI) – silny kancerogen –
efekt działalności człowieka
Cr (V) + H
2
O
2
•
OH (r. podobna do r.Fentona)
CR(IV)
Cr(III) – nietoksyczny końcowy metabolit
+ DNA - białko, aminokwasy
Trwałe ligandy (in vitro i in vivo) – uszkodzenia DNA,
uszkodzenia białek skóry i błon słuzowych – działanie
miejscowe
GSH, wit.C, Cys, NADPH
Zhitkovich i wsp. Carcinogenesis, 1995,19,907
Chrom
Cr (III) - niezbędny dla zachowania prawidłowego
metabolizmu glukozy – wchodzi w skład czynnika
tolerancji glukozy;
Ołów
Ołów jest najdawniej rozpoznaną toksyną chemiczną -
pierwsze zawodowe zatrucie Pb opisano w II w. p.n.e.).
Nie jest znana Ŝadna poŜyteczna funkcja ołowiu w
naszym organizmie.
Depozyty ołowiu w kościach – kumulacja naraŜenia
Krew – bieŜące naraŜenie
Do zatrucia dochodzi łatwiej niŜ w przypadku innych
metali, gdyŜ Pb metaliczny łatwo się utlenia i na
powierzchni przedmiotów ołowianych powstaje łatwo
ścieralny tlenek Pb.
Związki ołowiu uŜywane w procesach
technologicznych
Nieorganiczne sole Pb - siarczek i tlenki (st.utlenienia +2) są
słabo rozpuszczalne, lepiej azotany i chlorany, organiczne -
tetraetylek i tetrametylek Pb.
PbO - uŜywany do masy wypełniającej płyty akumulatorowe oraz
przy wyrobie lakierów, w przem.gumowym tekstylnym
Pb
3
O
4
(minia) - jako środek zabezpieczający przed rdzewieniem i
podkład do farb, w hutach szkła przy wyrobie szkła kryształowego
PbO
2
- przem. akumulatorowy, chemiczny, prod. zapałek
2PbCO
3
x Pb(OH)
2
- tzw. biel ołowiowa - do wyrobu farb, składnik
glazury w ceramice
PbSO
4
i PbCrO
4
- przy wyrobie farb
PbSiO
3
(krzemian ołowiawy) – przem. ceramiczny
PbAsO
4
(arsenian ołowiawy) - silnie toksyczny środek
owadobójczy
PbN6 (azydek ołowiawy) - przy produkcji środków wybuchowych
NaraŜenie na ołów
zawodowa ekspozycja
kopalnie i huty metali nieŜelaznych, hutnictwo ołowiu,
odlewnie ołowiu, huty szkła kryształowego, wytwórnie
akumulatorów, kabli, drutów, przem. chemiczny,
ceramiczny, w czasie wyrobu stopów lutowniczych,
produkcja łoŜysk, czcionek drukarskich, osłon
zabezpieczających przed promieniowaniem radioaktywnym,
produkcja barwników, insektycydów.
NDS dla Pb w środowisku pracy wynosi 0.05 mg/m3
NaraŜenie pozazawodowe
garnki z Pb, ceramika, zwłaszcza kwaśne pokarmy mogą
uwalniać jony Pb z naczyń ołowianych, destylowana w domu
whisky, kosmetyki.
Ołów – wchłanianie
układ oddechowy - podstawowa droga zatruć zawodowych; 50-70%
dawki jest wchłaniane, Pb metaliczny i jego tlenek łatwo rozpuszcza
się w osoczu.
przewód pokarmowy - uzupełniająca droga zatruć zawodowych,
zwłaszcza przy braku właściwej higieny w miejscu pracy. Wchłania
się 5-10% przyjętej dawki (jelito cienkie-transport aktywny i
bierny).
U dzieci wchłanianie przez układ pokarmowy - 40%. Wchłanianie Pb
zwiekszają niedobory Fe, Ca, Zn.
Łatwo wchłaniają się związki rozpuszczalne w wodzie i w słabych
kwasach (azotan, octan, chlorek, tlenek,węglan Pb, minia).
skóra - nieorganiczne związki ołowiu nie wchłaniają się przez skórę,
organiczne - tetraetylek Pb przy masywnym naraŜeniu
Ołów - dystrybucja
krew - 95% Pb znajduje się w erytrocytach, nie ma zdolności
dyfuzji, T1/2=35 dni, Pb znajdujący się w osoczu ma zdolność
dyfuzji do tkanek:
10% - tkanki miękkie - nerki, wątroba, układ nerwowy,
T1/2=40 dni
90% - kości, T1/2 = 20-30 lat.
Istnieje równowaga pomiędzy kośćmi i krwią - około 70% Pb
obecnego we krwi moŜe pochodzić z tkanki kostnej, podczas
ciąŜy ilość ta zwiększa się
.
Ołów - mechanizm działania
łączy się z grupami sulfhydrylowymi białek, m.in. enzymów
hamuje 5'-nukleotydazę pirymidynową, rozkładającą RNA, powoduje
"zbijanie się w grudki" RNA - ziarnistości zasadochłonne
blokuje produkcję 1,25-dihydroksywitaminy D
blokuje syntezę hemu
WzmoŜony rozpad krwinek niedokrwistość hemolityczna
układ nerwowy: częściowa demielinizacji nn obwodowych i
upośledzenia przewodnictwa w nn ruchowych. Stąd teŜ u dorosłych
najczęstszym objawem zatrucia jest obwodowa neuropatia, podczas
gdy u dzieci - encephalopatia.
U dzieci Pb łatwiej przechodzi przez barierę krew-mózg i prowadzi do
wystapienia śpiączki i drgawek. Późnym powikłaniem moŜe być obrzęk mózgu.
Głównym miejscem działania Pb w OUN jest układ limbiczny, gdzie jego
stęŜenie, w przypadku przewlekłego naraŜenia, jest wyŜsze niŜ w
pozostałych obszarach mózgu. ObniŜa przekaźnictwo GABA-ergiczne, maleje
m.in. liczba miejsc wiąŜących GABA jako następstwo blokowania przepływu
jonów Ca w części presynaptycznej.
NaraŜenie na ołów- obraz kliniczny
osłabienie, ocięŜałość, brak apetytu, bóle głowy, bóle stawów
cera ołowicza - szare zabarwienie skóry wynikające ze skurczu
drobnych naczyń skórnych i miernej niedokrwistości
rąbek ołowiczy - inkrustacja przyzębnej części dziąseł czarnym
siarczkiem Pb
przewód pokarmowy - bóle brzucha, kolka, zaparcia, wymioty
układ krwiotwórczy - niedokrwistość
obwodowy UN - neuropatia, dotycząca włókien ruchowych, z
istotnym wydłuŜeniem szybkości przewodzenia i latencji, nawet bez
objawów klinicznych. Przewodnictwo w obrębie nn czuciowych w
normie. Najbardziej typowe - poraŜenia prostowników
przedramienia.
OUN - ostra encefalopatia - napady drgawek, splątanie, bóle głowy,
zap.nerwu wzrokowego - zdarza się rzadko. U pracowników
naraŜonych na Pb przy stęŜeniach we krwi 40-69 g/dl obserwowano
zaburzenia pamięci, uczenia się, czasu reakcji, funkcji
psychomotorycznych i koordynacji ruchowej.
Ołowica - leczenie
podawanie związków chelatujących-BAL,
CaNa2EDTA, d-penicillamina, DMPS, DMSA
CaNa2EDTA - mechanizm działania: CaNa2EDTA +
Pb+2 = PbNa2EDTA + Ca+2
tworzy stabilne, wydalane przez nerki kompleksy z
ołowiem z depozytów pozakomórkowych,
nie wnika do komórek
Ołowica – zmiany steŜeń mikroelementów
mm 612/2005 leczenie chelatonem
y = -0,1876x + 84,258
y = -0,4057x + 72,301
y = -0,1636x + 55,563
y = -0,1866x + 101,72
0
20
40
60
80
100
120
140
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
dni leczenia
s
t
ę
Ŝ
e
n
ie
Se
Zu
Cu
Pb
TLENKI AZOTU
Są mieszaniną połączeń tlenu i azotu, do których
zaliczamy podtlenek azotu (N
2
O), tlenek azotu
(NO), ditlenek azotu (NO
2
) i jego pochodną N
2
O
4
,
tritlenek azotu (N
2
O
3
), oraz pentatlenek azotu
(N
2
O
5
)
Gospodarcza działalność człowieka
50% emisji – silniki samochodowe
NaraŜenia środowiskowe i przemysłowe na
ditlenek azotu
0,8 – 22
200 - 221
do 940
0,4 – 6,5
160 – 300
94
35-55
150 - 600
3,7 – 4000
0,11 - 0,36
0,12
0,02 – 0,09
0,11-0,94
0,005 – 0,010
0,2 – 0,7
Spawanie palnikiem acetylowym
Cięcie palnikiem acetylenowym
Produkcja materiałów wybuchowych
W kopalniach
W górnictwie, jako wynik uŜywania materiałów
wybuchowych
UŜywanie prochu strzelniczego
W elektrochemii
W przemyśle związków azotowych
W rolnictwie – w silosach
Kierowcy autobusów
Spaliny silników wysokopręŜnych
NaraŜenie środowiskowe
ś
rodowisko zewnętrzne miejskie
w szczycie komunikacyjnym zimą
pomieszczenia mieszkalne
pomieszczenia z piecami gazowymi
StęŜenie NO
2
, mg/m
3
Przemysł/czynność
Kliniczne efekty ostrego i przewlekłego
naraŜenia na NO
2
u ludzi
•
Chroniczny kaszel i duszności
•
Zarostowe zapalenie
oskrzelików
•
Zespoły obturacyjne płuc
•
Choroby restrykcyjne płuc
•
Objawy ze strony układu
nerwowego
•
Mdłości i wymioty
•
Krótki oddech
•
Kaszel
•
Lokalne podraŜnienia
•
Poparzona skóra
•
Obrzęk płuc i ostra
niewydolność oddechowa
•
Rozsiane wykrzepianie
wewnątrznaczyniowe
•
Methemoglobinemia
NaraŜenie przewlekłe
NaraŜenie ostre
Tlenki azotu
ObniŜona sprawność oddechowa (FEV1, FVC) –
spawacze
Generowanie stanu zapalnego
Zwłóknienie płuc
Nabłonek oddechowy
ELF
GSH
AH
2
UA
O
•
2
OH
•
H
2
O
2
PMN
węglowodany
lipidy
białka
Przypuszczalny mechanizm uszkodzenia
płuc przez ozon
O
3
PMN
α
-tokoferol
Pył przemysłowy i środowiskowy. I.
Aerosol – faza rozproszona – cząstki stałe
Nie wywołują objawów ostrych, ale na skutek wieloletniego
wdychania powodują przewlekłe zmiany w drogach
oddechowych naraŜonych, prowadzące do stopniowo do
uszkodzenia narządów układu oddechowego i krąŜenia,
Dla zdrowia człowieka niebezpieczny pył < 2,5
µ
m – frakcja
respirabilna
DuŜa powierzchnia sumaryczna – transport róŜnych
substancji chemicznych
Higroskopijność – zwiększa retencję w drogach oddechowych
Kształt ziaren – cząstki włókniste bardziej niebezpieczne –
zawartość „wolnej krzemionki” określa właściwości
zwłókniające tkanki
Pył przemysłowy i środowiskowy. II.
Działanie na układ oddechowy
DraŜniące (węgiel, Ŝelazo, szkło, Al, Ba)
deponowane w płucach – obraz Rtg+
Zwłókniające – krystaliczne formy SiO
2
i
krzemiany (w tym azbest, talk, kaolin) – rozrost
tkanki łącznej włóknistej
uszkodzenia
czynnościowe układu oddechowego,
ryzyko
nowotworów płuc
Alergizujące – pyły organiczne (bawełna, len
drewno, sierść), niektóre metale, podatność na
infekcje
Działanie pyłu na organizm
Uszkodzenie śluzówki dróg oddechowych
Stan zapalny
Pylica
Astma
Zwłóknienie tkani łącznej
Choroby układu krąŜenia,
Nowotwory
Pył całkowity – zbiór cząsteczek, które w procesie
oddychania moŜe wnikać do organizmu człowieka
Pył respirabilny –
Strategia pomiarów – w strefie oddychania
pracownika, na stanowisku, przez cały dzień pracy
AZBEST
Nazwa handlowa dla włóknistych minerałów będących po
względem chemicznym krzemianami metali (Ca, MG, Na, Fe)
Zastosowanie: wyroby izolacyjne, uszczelniające, cierne;
odporne na temperaturę, wilgoć, gnicie, wytrzymałe na
działanie mechaniczne,
Włókna respirabilne – penetrują pęcherzyki płucne
Patologia:
Azbestoza
Zmiany opłucnowe
Rak płuca
Międzybłoniak opłucnej
AZBEST
1997 – ustawa o zakazie stosowania wyrobów zawierających
azbest, obecnie problem to niewłaściwe wykorzystanie
odpadów produkcyjnych, usuwanie okładzin azbestowych
1994 – 446 osoby pracowały w warunkach przekroczenia NDS
Choroby zawodowe 1976-1996:
Azbestoza - 1314, rak płuca - 154, międzybłoniak opłucnej – 52
(2,5% ogólnej liczby tego rodzaju nowotworów)
Gmina Szczucin – zakład azbestowo-cementowy –rury
azbestowo-cementowe
Odpady produkcyjne – utwardzanie lokalnych dróg, podwórek,
boisk szkolnych, sportowych, dodatek do materiałów
budowlanych, wykorzystywanie tkanin produkcyjnych
zawierających azbest, pryzmy odpadów azbestowych
Oddziaływanie ksenobiotyków z drogami
oddechowymi
Pyły:
draŜnienie mechaniczne
fagocytoza
AFT
Generowanie aktywnych form tlenu przez
drobiny pyłu
O
•
2
, OH
•
makrofagi,
neutrofile
O
•
2,
OH
•
O
•
2
, OH
•
Komórka docelowa
•
Uwalnianie cytokin
•
Aktywacja kinaz
białkowych i
proteaz
•
uwalnianie lipidów
•
ekspresja genów,
np.enzymów
antyoksydacyjnych
„O”
Fe
Cu
O
•
2
, OH
•
Kinnula V.L. Eur.Respir.J. 1999,14,706
Nabłonek oddechowy
ELF
GSH
AH
2
UA
O
•
2
OH
•
H
2
O
2
węglowodany
lipidy
białka
Działanie pyłu na nabłonek dróg oddechowych
PMN
α
-tokoferol
Cross C.E. I wsp. Environ.Health Perspect. 1994,102,185
PMN
PMN
Nanomateriały
Nanomateriały mineralne
Nanotlenki metali
Nanorurki
o wielko
ś
ci 1000 krotnie mniejszej od
ś
rednicy ludzkiego
włosa
Naturalne nanomateriały – struktura drewna, łodyg roślin,
kości, skóry – struktura tych materiałów jest
kontrolowana na poziomie pojedynczych cząsteczek
Nanomateriały mineralne
stosowane jako dodatki, napełniacze i komponenty
nanokompozytów polimerowych
Znajdują zastosowanie w przemyśle chemicznym,
samochodowym, elektrotechnicznym, opakowań
SpręŜyste, twarde, odporne na zarysowania
Nanotlenki metali
Fotokatalizatyry
Własności bakteriobójcze
Stosowane do pokrywania umywalek, wanien,
zlewoznywaków
Nanorurki
Przewodniki lub półprzewodniki
DuŜa powierzchnia właściwa
Stosowane jako światłowody – supercienkie ekrany
o duŜej rozdzielczości
Dymy, aerozole spaliny, smog – to nancząsteczki
obecne w środowisku człowieka
Nanocząsteczek dostarczają procesy produkcyjne –
spawanie, wytapianie metali…
Nano- na powierzchniach
Odrzucające wodę powierzchnie
:
na szybach samochodowych
•na urządzeniach sanitarnych (np. umywalki,
kabiny prysznicowe ze szk
ł
a itp.)
•na odzieŜy (np. bawe
ł
na, zamsz, jedwab
itp.)
•na materia
ł
ach budowlanych (np. drewno,
beton, kamień naturalny, kafelki, marmur,
cement w
ł
óknisty)
•na stali szlachetnej (przeciwko śladom
palców)
•na felgach aluminiowych
•i na wielu innych pod
ł
oŜach
Nano- w medycynie
Test do wykrywania raka prostaty i piersi
opracowali naukowcy z USA. Ultraczuła
metoda wykrywania białek
charakterystycznych dla nowotworów
naukowcy z Northwestern University
opracowali test dosłownie złoty.
Wykorzystuje nanocząsteczki złota (o
średnicy 30 nanometrów-czyli milionowych
części milimetra) oraz DNA do wykrywania
ekstremalnie małych ilości antygenu
charakterystycznego dla prostaty (PSA).
MoŜna badać stęŜenia milion razy mniejsze
niŜ przy metodach konwencjonalnych
.
2003
Inteligentny pocisk antyrakowe
Nanokomórka zawierająca lek
przeciwnowotworowy, lek niszczący
naczynia krwionośne odŜywiające
nowotwór
Bezpieczny dla prawidłowych komórek
– testowany na zwierzętach
laboratoryjnych
2005
Nano- i kosmetyki
Nanocząsteczki parafiny -
czyli cząsteczki
pięciokrotnie mniejsze niŜ w
zwykłym kremie,
uszczelniają przestrzenie
międzykomórkowe
.
Nano-beta karoteny
Nano- w stomatologii
Organicznie Modyfikowane Ceramiczne
Nanocząsteczki zawierają polisiloksanowe szkielety.
Chemiczna natura tych polisiloksanowych szkieletów
jest podobna do tej jaka cechuje szkło i ceramikę.
Grupy metakrylanowe są przyłączane do szkieletu
poprzez wiązania krzemowo-tlenowe.
Te nano-ceramiczne cząsteczki moŜna najlepiej opisać
uŜywając określenia hybrydowe (nieorganiczno-
organiczne) cząsteczki, w których nieorganiczna
silkoksanowa część odpowiada za wytrzymałość, a
organiczna metakrylanowa część jest kompatybilna do
Ŝ
ywic i ma moŜliwość wzięcia udziału w reakcji
polimeryzacji...
Maj 2005
NaraŜenie na nanocząsteczki
ośrodki naukowo-badawcze zajmujące się
nanotechnologiami
Zakłady farmaceutyczne i chemiczne, w tym
produkujące kosmetyki
Zakłądy zajmujące się konfekcjonowaniem i
magazynowaniem materiałów takich jak barwniki,
pigmenty oraz cement
NaraŜenie na nanocząsteczki
Droga inhalacyjną
Przez skórę
Drogą pokarmową
Patologia
Liczba cząstek i powierzchnia właściwa pyłów
środowiskowych – im mniejsza cząstka, tym więcej
cząstek w jednostce objętości i większa ich
powierzchnia właściwa
Ten parametr decyduje o toksyczności przy
naraŜeniu inhalacyjnym
Przy naraŜeniu na nanowłókna waŜniejszym
parametrem jest ich ilość
NaraŜenie na nanocząstki w UK
Ok. 2000 osób zatrudnionych w zakładach
produkujących „nano” i jednostkach naukowo-
badawczych
Ok. 100000 osób potencjalnie naraŜonych w
przemyśle chemicznym i farmaceutycznym
Ok.. 1000000 pracowników potencjalnie naraŜych
na na nanocząstki powstające w procesach spawania
i rafinacji
Patologia
Mikrocząsteczki: 10
-6
do 10
-5
m
Nanocząsteczki: 10
-9
do 10
-7
m
Bakterie
Wirusy
Włókna – azbest
Tlenki metali
Silikoza, azbestoza, procesy zapalne, zwłónienia
Aglomeraty nanocząstek – mało reaktywne
Nanocząstki – wykazują duŜa reaktywność
Np. złoto - metal szlachetny – wysoce reaktywne
Nanocząstki srebra – właściwości antyseptyczne
Problemy toksykologiczne
związane z Ŝywnością
Problemy toksykologiczne związane z
Ŝywnością
Substancje dodatkowe – normalnie nie są spoŜywane jako
Ŝywność, nie są typowymi składnikami Ŝywności, lecz ich
uŜycie w procesie produkcji, przetwarzania, pakowania,
transportu i przechowywania powoduje korzystne,
zamierzone efekty
Substancje dodatkowe
Nie stwarzają zagroŜenia dla zdrowia konsumenta
UŜycie jest technologicznie uzasadnione
UŜycie korzystne dla konsumenta
Nie ma substancji chemicznych absolutnie
nieszkodliwych!!!
Konieczność udowodnienia nieszkodliwości w
określonych, stosowanych stęŜeniach
Substancje dodatkowe - przykłady
Kwasy mrówkowy, octowy, propionowy, benzoesowy,
salicylowy
Formaldehyd, azotany/azotyny, nadtlenek wodoru,
ditlenek siarki
BTH, estry kwasu askorbinowego
Naturalne substancje o działaniu toksycznym – alkaloidy
roślin, obecne takŜe w tkankach zwierząt
Substancje dodatkowe
Akceptowane dzienne pobranie – na podstawie
badań toksykologicznych
Quantum satis – nie ma potrzeby wykonywania
takich badań
W Polsce – aktualnie - 160 takich substancji
Funkcje technologiczne dozwolonych
substancji dodatkowych
Barwniki
Substancje konserwujące
Przeciwutleniacze
Emulgatory
Zagęstniki
Substancje Ŝelujące
Stabilizatory
S.wzmacniające smak i zapach
Regulatory kwasowości
S. słodzące
S. przeciwzbrylające
Skrobia modyfikowana
Substancje spulchniające
S. przeciwpianotwórcze
S. pianotwórcze
S. glazurujace
S. utrzymujące wilgotność
Sekwestranty
S. wypełniające
Gaz nośny
S. Pomagające w przetwarzaniu
Do tej grupy zalicza się emulgatory i regulatory kwasowości. Bez
nich nie moŜna byłoby otrzymać dobrych lodów, słodyczy i sosów.
Zagęszczacze stosowane są w wielu produktach o obniŜonej zawartości
tłuszczu. Skutki działania tych substancji są róŜnorodne. E-401 -
jeden z alginianów, jest składnikiem mieszanek odchudzających,
pęcznieje w Ŝołądku i wywołuje uczucie sytości. E-413 moŜe
spowodować zapalenie skóry, E-414 - guma arabska to powód wielu
uczuleń, E-524 - jest środkiem Ŝrącym, a znajduje się w słonych
paluszkach. Pozytywne działanie moŜe mieć E-508 czyli chlorek potasu
oraz E-621 czyli glutaminian jednosodowy. Pomaga on w leczeniu
niektórych dolegliwości neurologicznych, na przykład zaburzeń
pamięci. ChociaŜ ostatnio obserwuje się duŜo uczuleń spowodowanych
tym związkiem.
Z prasy :
zagęszczacze – szkodzą czy pomagają zdrowiu?
Barwniki
dopuszczone do spoŜycia dodają walorów estetycznych galaretkom, kisielom, napojom,
dŜemom, przyprawom, słodyczom i wielu innym produktom, nie tylko Ŝywnościowym. Wiele z
nich jest zupełnie nieszkodliwych, tak jak kurkumina (E-100), witamina B12 (E-101), Ŝółcień
chinolinowa (E-104), czerwień Ŝywnościowa (E-122). Są teŜ takie, które budzą wiele
zastrzeŜeń. Takim barwnikiem jest E-124 uŜywany do barwienia wędzonych ryb, budyniu,
cukierków owocowych. Wywołuje alergie, szczególnie u osób uczulonych na aspirynę. Taką
reakcję moŜe wywołać E-127 dodawany do wisienek koktajlowych i owoców kandyzowanych.
Podobnie jest z E-151, którego uŜywa się do barwienia tanich odmian kawioru i słodyczy
.
Przeciwutleniacze
zabezpieczają produkt przed utlenianiem. Są potrzebne, pod warunkiem, Ŝe
ich toksyczność jest niewielka lub Ŝadna. Do takich naleŜą E-300, czyli syntetyczna witamina
C, zupełnie nieszkodliwa oraz E-310 - 312 chroniące tłuszcze przed jełczeniem. Natomiast
bardzo szkodliwy jest E-280 dodawany do chleba i wyrobów ciastkarskich. Stwierdzono, Ŝe
moŜe powodować raka Ŝołądka, dlatego nie wolno go stosować. E-220 znajduje się w
biszkoptach, orzechach łuskanych, rosołkach w kostkach i w tłuszczach cukierniczych.
Powoduje zaburzenie pracy wątroby, przyspiesza powstawanie enzymów trawiennych. Podobne
skutki wywołuje E-321, który występuje w gumie do Ŝucia. Działa teŜ uczulająco.
Z prasy, c.d.
Zanieczyszczenia i toksyny Ŝywności
Metale, metaloidy i ich związki
Inne elementy i związki
nieorganiczne (J< Br, F, Se,
azotany, azotyny, azbest)
Związki chlorowcoorganiczne
(w. aromatycznych i
alifatycznych, fenoli i alkoholi,
polichlorowane bifenyle,
benzodioksyny,
Nitrozoaminy
Związki aminowe i nitrylowe
Węglowodory aromatyczne i
alifatyczne (heksan, bezen,
styren, toluen, ksylen)
WWA
Detergenty i srodki
dezynfekujące
Mikotoksyny (alfa-, ochra,
alkaloidy sporyszu, fitotoksyny
(=alkaloidy), k
Kwas erukowy
Izotopy radioaktywne (cez,
kobalt, jod, tryt, potas,
stront...)
Zanieczyszczenia pochodzenia
naturalnego - mikotoksyny
Wtórne metabolity grzybów pleśniowych np. z rodzaju
Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Alternaria
Aflatoksyny – orzechy, kukurydza i ich przetwory,
naraŜenie przewlekłe: zakwalifikowane do I grupy czynników
rakotwórczych dla człowieka, hepatotoksyczne
Ochratoksyna – w zboŜach i przetworach zboŜowych, kawie,
rodzynkach, podrobach wieprzowych, działanie nefro- i
neurotoksyczne, teratogenne, kancerogen? (grupa 2B)
endemiczna nefropatia bałkańska
Zanieczyszczenie azotanami i azotynami
Warzywa i ich przetwory – kumulacja, przenawoŜenie
Azotany (nietoksyczne) – przechowywanie Ŝywności –
utlenianie- toksyczne azotyny
Methemoglobinemia
Prekursory nitrozoamin (Kancerogen!)
śywność genetycznie modyfikowana
Środki spoŜywcze ulepszone za pomocą technik
inŜynierii genetycznej (rekombinacja DNA)
Zwiększenie wydajności plonów
Poprawienie odporności na czynniki zewnętrzne
atmosferyczne, chemiczne, biologiczne
Polepszenie właściwości produkcyjnych – trwałości,
cech organoleptycznych, termin dojrzewania
śywność genetycznie zmodyfikowana
Soja i kukurydza – stosowana przemyśle
spoŜywczym i jako dodatek do pasz, ściśle
zdefiniowany rodzaj modyfikacji
Na polskim rynku od 1997 r.
Specjalne oznakowanie jeśli zawartość składnika
GM stanowi >0.9%
Kontrola zawartości składnika GM – łańcuchowa
reakcja polimerazy (PCR)
GMO – potencjalne zagroŜenia
Skutki rekombinacji w kolejnych pokoleniach?
Trwałość rekombinowanych organizmów?
Jakie są naturalne sposoby przekazywania DNA między
organizmami odległymi ewolucyjnie
Niekontrolowane przenoszenie genów z roślin genetycznie
modyfikowanych na inne gatunki
Przenoszenie genów z genetycznie modyfikowanych
organizmów w obrębie przewodu pokarmowego
Wypieranie starych gatunków przez org. transgeniczne
Alergie spowodowane przez nową Ŝywność
Rośliny transgeniczne
Pomidory o przedłuŜonej świeŜości i wydłuŜonym
okresie dojrzewania
Tytoń, ziemniaki, kukurydza – odporne na owady
Tytoń, bawełna, soja, ziemniaki – odporne na
herbicydy
Tytoń, ziemniaki, soja, orzeszki ziemne odporne na
wirusy,
Rzepak, słonecznik – zmodyfikowany skład kwasów
tłuszczowych