وقتي براي گشت و گذار به دل کوه ها و کوهپايه ها پناه مي بريد و از شيب تند جاده به سمت پايين حرکت مي کنيد، بوي نامطبوعي که از لنت ترمز خودروي شما خارج مي شود، شما را هشيار مي کند.  از فرزندتان مي خواهيد آن را تنفس نکند چون شنيده ايد بسيار سمي است. اما فکر کرده ايد چرا؟ فناوري هاي نوين هميشه مثل سکه دو رو دارند، طرفي از آنها که در جهت رفاه و بهره مندي انسان است و وجهي ديگر که به طور مستقيم با سلامت جسمي در تضاد است. چند سالي مي شود که نانوتکنولوژي به عنوان يک کليد در حل بسياري از مشکلات صنايع در قرن اخير گره گشا بوده است و در بسياري موارد به بشر خدمت مي کند؛ اما نبايد از روي ديگر اين سکه غافل بود.
ذرات نانو در مواردي مي توانند همچون غبار همان آزبست لنت ترمز عمل کنند و مثل يک ذره کاملا غيرطبيعي که بدون هدف در فضا رها شده است ، از جنبه هاي مختلف ، سلامت انسان را تهديد کنند. البته همچنان که علم نانو يک علم نو و جديد است ، عوارض جانبي آن هم چندان مشخص نيست ، اما دانشمندان تا حدي توانسته اند روابطي بين بعضي بيماري هاي تنفسي با ذرات نانو را به اثبات برسانند.
فناوري هاي نانو، در زمينه هاي گوناگوني همچون توسعه داروها، تصفيه آبها و زدودن انواع آلودگي هاي آب ، فناوري هاي ارتباطي و اطلاعاتي ، توليد مواد مستحکم تر و سبک تر داراي مزاياي بالقوه هستند. امروزه بسياري از شرکت هاي تجاري ، بر مبناي همين فناوري ها، نانوذرات را به شکل پودر، اسپري و پوشش توليد مي کنند که کاربردهاي زيادي در قسمت هاي مختلف اتومبيل ، راکت هاي تنيس ، عينک هاي آفتابي ضد خش ، پارچه هاي ضد لک ، پنجره هاي تميز کن خودکار و صفحات خورشيدي دارد و تعداد اين شرکت ها با سرعتي باور نکردني رو به افزايش است.

◄   نانو چه اندازه اي است؟
محدوده اندازه ذراتي که اين چنين علاقه مندان را در صنعت به سوي خود جلب کرده است ، معمولا کمتر از 100 نانومتر است. براي اين که تصوري از مقياس داشته باشيم ، بد نيست به اندازه موي سر انسان که چيزي حدود 10هزار تا 50 هزار نانومتر است توجه کنيم. يک سلول قرمز خون ، قطري حدود 5 هزار نانومتر دارد و ابعاد يک ويروس بين 10 تا 100 نانومتر است. با کاهش اندازه ذرات ، نسبت تعداد اتم هاي سطحي به اتم هاي داخلي بيشتر مي شود. بر فرض درصد اتم هاي سطحي يک ذره با اندازه 30 نانومتر 5 درصد است ، در حالي که اين نسبت براي يک ذره با اندازه 3نانومتر 50 است.
اين طوري است که نانوذرات در مقايسه با ذرات بزرگتر نسبت سطح به وزن بسيار بيشتري دارند و با کاهش اندازه ذرات به يک دهم نانومتر يا کمتر، اثرات کوانتومي ديده مي شوند و اين اثرات هم مي توانند به مقدار زيادي ويژگي هاي نوري ، مغناطيسي و الکتريکي مواد را تحت الشعاع قرار دهند. با اين ويژگي هاي جديد است که ساختار مواد در مقياس نانو به ما امکان طراحي و ساخت مواد جديد با ويژگي هاي کاملا نويي را مي دهد. با کم کردن اندازه و ثابت نگه داشتن نوع ماده ، ويژگي هاي اساسي از قبيل هدايت الکتريکي ، رنگ ، استحکام و نقطه ذوب ماده تغيير مي کند.
 

◄   نانو و تهديد محيط زيست
در حين فرايندهاي احتراق ، براي توليد انرژي يا در اتومبيل ها، فرايندهاي خوردگي مکانيکي يا فرايندهاي صنعتي معمول ، نانوذراتي به صورت ناخواسته توليد مي شوند که تا حد زيادي محيط زيست و زندگي انسان را تحت تاثير قرار مي دهند.
به نظر مي رسد با گسترش استفاده از اين فناوري ها، اثرات افزايش بيش از حد توليد و استفاده از نانو مواد بر سلامت کارکنان و مصرف کننده ها، سلامت عمومي و محيط زيست، بيشتر مورد توجه قرار گرفته است.پاز آنجا که فرايند رشد و واکنش هاي شيميايي کاتاليستي که در سطح اتفاق مي افتند، يک مقدار مشخصي از ماده در مقياس نانومتري ، بسيار فعال تر از همان مقدار ماده با ابعاد بزرگتر است ، اين ويژگي ها ممکن است روي سلامت و محيط زيست اثرات منفي داشته و منجر به افزايش سميت نانوذرات شوند.


◄   ورود از راه تنفس
خطرات احتمالي نانوذراتي که در هوا پخش شده اند، يعني آئروسل ها اهميت بالايي دارند. اين مساله به دليل تحرک بالاي آن و امکان جذب از طريق ريه که راحت ترين مسير ورود به بدن است ، اهميت پيدا مي کند. اندازه ذرات نانو که به نسبت ساير موادي که به ريه وارد مي شوند کوچک تر است ، اين امکان را فراهم مي کند که نشت اين ذرات تا ميزان بالايي روي دستگاه تنفسي، راحت تر صورت گيرد.دستگاه تنفسي سه قسمت شامل مسيرهاي هوايي بالايي ، ناحيه نايژه ها و ماکروفاژها دارد که امکان آلودگي آنها با مواد نانو را بررسي مي کنيم.
وقتي ريه ها ملتهب مي شوند.
مسيرهاي هوايي بالايي و نايژه ها به وسيله لايه موکوس حفاظت مي شوند. ذرات بزرگتر از طريق نشستن روي ديواره مسير هوايي ، از هواي ورودي به ريه ها جدا مي شوند. حرکات مژه اي اين قسمت ، خلط را به سمت گلو بالا برده و از آنجا يا در اثر سرفه خارج و يا با عمل بلع ، بلعيده مي شوند. ذرات کوچکتر (کوچکتر از 2.5 ميکرومتر) و نانوذرات ، ممکن است وارد کيسه هاي هوايي شوند که ناحيه مبادله گاز در ريه هستند و کوچک ترين اجزاي ريه محسوب مي شوند که در ارتباط با مويرگ ها قرار دارند.
به منظور دفع دي اکسيدکربن از مويرگ ها به کيسه هاي هوايي و جذب اکسيژن ، تمام غشاها و سلول ها در اين قسمت ها نازک و آسيب پذير هستند و هيچ گونه لايه حفاظتي ندارند. تنها مکانيسم حفاظتي در اين قسمت ، ماکروفاژها هستند. اين ماکروفاژها سلول هاي بزرگي هستند که اشيائ خارجي را بلعيده و از طريق جابه جا کردن آنها مثلا به سوي گره هاي لنفاوي آنها را از کيسه هاي هوايي خارج مي کنند. نانو ذرات تا حد زيادي از اين سيستم حفاظتي رها شده و مي توانند وارد بافت هاي تنفسي شوند.
ذرات و الياف باقي مانده مي توانند با بافت هاي مخاطي ريوي بر هم کنش کرده و بافت هاي ريوي را دچار التهاب هاي شديد، زخم و حتي مرگ کنند. اين وضعيت ريه ها در چند بيماري ديگر هم ديده مي شود، از جمله در بيماري باکتريايي ذات الريه يا بيماري هاي صنعتي مهلکي همچون سيليکوسيس يا آزبستوسيس مشاهده مي شوند.


◄   چه افرادي بيمار مي شوند؟
از قديم ، اين دو بيماري بر اثر تنفس ذراتي مثل نانوذرات ايجاد مي شده است که اثرات بسيار مهلکي بر سلامت دستگاه تنفسي دارند. سيليکوسيس وقتي ايجاد مي شود که گرد و غبار حاوي سيليس براي مدت طولاني به درون ريه تنفس شود. سيليس بلوري براي سطح بيروني ريه سمي است. وقتي سيليس بلوري در تماس با ريه قرار مي گيرد، اثرات التهابي شديد به وجود مي ايند، در تمام مدت اين التهاب باعث مي شود که بافت ريه به نحو برگشت ناپذيري آسيب ديده و ضخيم شود که اين پديده با عنوان فيبروسيس معروف است. سيليس بلوري ، معمولا در ماسه سنگ گرانيت ، سنگ لوح ، زغال سنگ و ماسه سيليسي خالص وجود دارد. به همين دليل افرادي مثل کارگراني که با ماسه کار مي کنند و کارگران کارخانه هاي ذوب فلزات ، سفالگران و... در معرض اين خطر قرار دارند. سيليس بلوري از سوي سازمان بهداشت جهاني به عنوان يک ماده سرطان زا معرفي شده است.
الياف پنبه نسوز هم ، طولي حدود چند ميکرومتر دارند، که هرچند جز نانو مواد نيستند، جزو موادي که آلوده کننده دستگاه تنفسي و بيماري زا هستند، طبقه بندي مي شوند. پنبه نسوز يک فيبر معدني طبيعي است که در بيش از 3 هزار ماده ساختماني و محصول توليدي به کار مي رود. اين نوع الياف تمايل دارند به الياف بسيار ريزتر خرد شوند. به دليل کوچک بودن ، اين الياف ممکن است بعد از پخش شدن در هوا براي مدت چند ساعت يا چند روز معلق باقي بمانند، الياف پنبه نسوز در طبيعت پايدارند و هرگز تجزيه نمي شوند و حتي در مقابل مواد شيميايي هم پايدارند و تبخير نمي شوند. در آب هم غيرقابل حل هستند. اين مواد باعث ايجاد سرطان ريه و مزوتليوما که نوعي تومور خطرناک غشايي است و ريه را مي پوشاند مي شوند. آلودگي ذره اي هوا در مشاغل ديگري همچون توليد و فرآوري کربن سياه و الياف مصنوعي هم موجب ايجاد نگراني در اين زمينه مي شود.


◄   ذراتي که در شهرها معلق اند
با وجود اين که ميزان خالص آلودگي ذره اي هواي شهري ، با کم شدن نشر ذرات از صنايع و مراکز توليد انرژي کاهش يافته است ، غلظت ذرات فوق ريز ناشي از ترافيک ، افزايش پيدا کرده است. اگر دقت کرده باشيد وقتي از شيبي با اتومبيل تان به سمت پايين حرکت مي کنيد، لنت هاي ترمز اتومبيل شما و سايرين ، بويي در هوا متصاعد مي کند، که اغلب مردم از سمي بودن آن مطلع هستند، اما به طور معمول در ترافيک هاي سنگين شهري هم مقادير بالايي از اين مواد وارد هوا مي شود که معمولا همه ما نسبت به آن بي توجهيم.
با توسعه روش هاي اندازه گيري ، آثار روشن تري از ذرات با اندازه کوچک تر مشاهده شده است. با اين حال بسياري از مطالعات کماکان ادامه دارند و خيلي کم به نتيجه رسيده اند. دانشمندان بر اين عقيده اند که اثرات زيان آور آلودگي ذره اي هوا، به طور عمده به غلظت ذرات کوچک تر از 100 نانومتر ارتباط دارد و به غلظت جرمي ذرات بزرگتر چندان بستگي ندارد. به همين دليل به نظر مي رسد ترکيب اطلاعات به دست آمده از اپيدمي شناسي در محيطهاي مختلف با داده هاي حاصل از مطالعات سم شناسي انجام گرفته بر روي حيوانات چندان هم دور از واقعيت نيست.


◄   ذره ها بيماري زا هستند
بتازگي مطالعات اپيدمي شناسي ثابت کرده اند ارتباط مستقيمي بين افزايش مقطعي مواد ذره اي و افزايش بيماري و مرگ و مير ناشي از نارسايي هاي قلبي و عروقي وجود دارد. بيماران مسن تري که سابقه بيماري هاي قلبي يا تنفسي دارند و همين طور بيماران ديابتي ، در معرض خطر بيشتري قرار دارند. همچنين ثابت شده است که نشست ذرات در اندازه هاي نانو در کيسه هاي هوايي شش ها منجر به فعال شدن توليد سيتوکينيني به وسيله ماکروفاژها و سلول هاي کيسه هاي هوايي شده و التهاب سلول ها را به دنبال دارد.
نمونه هاي تصادفي از ميان بزرگسالان سالم در معرض آلودگي ذره اي هوا، نشان داد که در پلاسماي خون اين افراد ميزان ويسکوزيته افزايش پيدا کرده است. اما با اين وجود، هنوز هم به طور کامل مشخص نيست که اين مسائل را مي توان به نانوذرات تعميم داد يا خير و جنبه هاي ديگر آلودگي زاي اين ذرات تا چه طيفي گسترده اند. بررسي و مطالعات بيشتر در اين زمينه بسيار ضروري به نظر مي رسد.