Nanorurki węglowe – charakterystyka substancji, działanie biologiczne i dopuszczalne poziomy narażenia zawodowego

Nanorurki węglowe (carbon nanotubes – CNT) są grupą nanoobiektów zróżnicowaną pod względem budowy, rozmiaru (długości i średnicy), kształtu oraz własności. Dzięki wielu interesującym właściwościom znajdują szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach. Rosnące zainteresowanie tymi strukturami pociąga za sobą zwiększenie liczby osób pracujących w narażeniu na CNT. Ekspozycja zawodowa na nanorurki może występować zarówno w laboratoriach prowadzących nad nimi badania, jak i w zakładach produkujących CNT lub zawierające je nanokompozyty. Poziomy stężeń liczbowych CNT w pobliżu źródła ich emisji mogą sięgać wielkości rzędu 10⁷ cząstek/cm³. Wartości te jednak znacznie się obniżają po zastosowaniu odpowiedniej wentylacji. Z badań na zwierzętach wynika, że główną drogą narażenia jest inhalacja. Nie ma dowodów na wchłanianie przez skórę. Nanorurki węglowe podawane drogą pokarmową w znacznym stopniu są wydalane z kałem. Nie opisano metabolizmu nanorurek węglowych. W badaniach inhalacyjnych na zwierzętach CNT wywoływały głównie stan zapalny, na skutek stresu oksydacyjnego, prowadząc przede wszystkim do zmian w płucach. U zwierząt narażanych drogą dermalną główny efekt to stres oksydacyjny wywołujący miejscowy stan zapalny. Najmniej objawów toksyczności zaobserwowano u zwierząt eksponowanych drogą pokarmową. Nanorurki węglowe nie indukowały mutacji w testach bakteryjnych, jednak działały genotoksycznie w wielu testach prowadzonych zarówno na komórkach in vitro, jak również u narażanych myszy in vivo. Działanie embriotoksyczne CNT zależy głównie od ich modyfikacji, natomiast rakotwórcze – od rozmiaru i sztywności. Zaproponowane przez światowych ekspertów wartości dopuszczalnych poziomów narażenia zawodowego dla CNT mieszczą się w przedziale 1–80 μg/m³. Różnorodność skutków działania CNT skłania do tego, żeby każdy rodzaj nanorurek był traktowany jak oddzielna substancja wymagająca osobnego szacowania normatywu higienicznego. Med. Pr. 2017;68(2):259–276

Carbon nanotubes (CNTs) are a diverse group of nano-objects in terms of structure, size (length, diameter), shape and characteristics. The growing interest in these structures is due to the increasing number of people working in exposure to CNTs. Occupational exposure to carbon nanotubes may occur in research laboratories, as well as in plants producing CNTs and their nanocomposites. Carbon nanotubes concentration at the emission source may reach 10⁷ particles/cm³. These values, however, are considerably reduced after the application of adequate ventilation. Animal studies suggest that the main route of exposure is inhalation. Carbon nanotubes administered orally are largely excreted in the feces. In animals exposed by inhalation, CNTs caused mainly inflammation, as a result of oxidative stress, leading above all to changes in the lungs. The main effect of animal dermal exposure is oxidative stress causing local inflammation. In animals exposed by ingestion the mild or no toxicity was observed. Carbon nanotubes did not induce mutations in the bacterial tests, but they were genotoxic in a series of tests on cells in vitro, as well as in exposed mice in vivo. Embryotoxicity of nanotubes depends mainly on their modifications and carcinogenicity – primarily on the CNT size and its rigidity. Occupational exposure limits for CNTs proposed by world experts fall within the range of 1–80 μg/m³. The different effects of various kinds of CNT, leads to the conclusion that each type of nanotube should be treated as a separate substance with individual estimation of hygienic normative. Med Pr 2017;68(2):259–276