Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Школьники-биология, ответы: Биология: Нанотоксикология

Наночастицы серебра из Галереи "Нанометра".
Наночастицы золота из Галереи "Нанометра".
Нанотрубки диоксида титана из Галереи "Нанометра".
Оксид железа (III), модифицированный гумусом.

Человечество с самого начала своего возникновения живет среди наночастиц, которые присутствуют в окружающей среде, в продуктах питания и т.д. Наши клетки содержат большое количество молекулярных машин – органелл клеток, наши кости построены из наночастиц гидроксилапатита… Тем не менее, с увеличением объемов промышленного производства концентрация и «ассортимент» наночастиц вокруг нас все больше и больше увеличивается и остро начинает вставать вопрос о безопасности наноматериалов и нанообъектов. Предположите, какие физико-химические свойства наноматериалов являются наиболее важными при оценке их токсичности для человека? Обоснуйте свой ответ. (до 5 баллов).

Размер (и удельная площадь поверхности) (менее 50-100 нм – проникновение через физиологические барьеры, свободная циркуляция в крови и лимфе, нечувствительность клетками иммунной системы; менее 5-10 нм – возникающая из-за высокой кривизны поверхности повышенная химическая активность, резкое изменение физических свойств и т.п.), растворимость в воде и биологических жидкостях (чем меньше – тем выше токсичность, т.к. токсичность растворимых наночастиц не отличается от токсичности обычных молекулярных растворов их компонентов), заряд (чем выше заряд – тем выше токсичность, т.к. повышается химическая активность наночастиц и уменьшается способность к агломерации наночастиц), способность генерировать свободные радикалы (свободные радикалы вызывают повреждение клеток и тканей).

Каков механизм повреждения культивируемых in vitro живых клеток млекопитающих следующими техногенными наночастицами: а) оксида железа (III) (2 балла), б) диоксида кремния (1 балл), в) золота (2 балла), г) диоксида титана (2 балла), д) оксида алюминия (1 балл) (все наночастицы имеют примерно одинаковый размер: 20-40 нм). В каких условиях возможно повреждение клеток этими наночастицами (до 5 баллов).

а) за счет химического повреждения липидов и белков самими наночастицами и сгенерированными ими свободными радикалами, за счет денатурации белков при разогреве под воздействием переменного магнитного поля; б) за счет химического повреждения липидов и белков самими наночастицами и сгенерированными ими свободными радикалами; в) за счет химического повреждения липидов и белков самими наночастицами и за счет денатурации белков при разогреве под воздействием электромагнитного излучения; г) за счет химического повреждения липидов и белков самими наночастицами и сгенерированными ими свободными радикалами, за счет повреждения свободными радикалами белков и липидов при их генерации под воздействием электромагнитного излучения; д) за счет химического повреждения липидов и белков самими наночастицами и сгенерированными ими свободными радикалами.

Повреждения возможны а) в темноте в стандартных условиях (наночастицы оксида железа, диоксида кремния, золота, диоксида титана, оксида аллюминия); б) под воздействием электромагнитного излучения (наночастицы золота и диоксида титана; в) под воздействием переменного магнитного поля (наночастицы оксида железа).

Перечислите возможные пути попадания в организм человека наночастиц, используемых в промышленности и медицине? (до 5 баллов). При каком из этих путей попадания в организм, например, техногенных наночастиц диоксида кремния, они наиболее токсичны для человека (2 балла)?

Основными путями поступления наночастиц в организм человека являются: ингаляционный, пероральный и перкутанный (через кожу). Возможно также поступление наночастиц в организм человека с парентерально вводимыми лекарствами и миграция из протезного материала.

Наночастицы диоксида кремния наиболее токсичны для человека при ингалляционном и парентеральном (внутривенном) введении, т.к. в обоих случаях вероятность аккумуляции наночастиц в токсичных концентрациях в жизненно-важных органах наиболее высока. Сравнить токсичность при ингалляционном и внутривенном введении проблематично, т.к. в первом случае используется сухой нанопорошок, а во втором случае – водная суспензия наночастиц.

В каких органах аккумулируются наночастицы при их внутривенном введении лабораторным мышам? (до 5 баллов).

Наночастицы (на примере наночастиц оксида титана) внутривенном введении аккумулируются в наибольшей степени в печени, в меньшей степени: в легких, почках, селезенке, сердце, половых железах, в наименьшей степени – в мозгу. В зависимости от типа наночастиц профиль их распределения в различных органах может сильно изменяться. Эта проблема находится в стадии изучения и в настоящее время еще недостаточно данных для точного ответа на этот вопрос. Однако, основная функция печени - обезвреживание и удаление из организма различных чужеродных веществ делает этот орган основным фильтром для наночастиц (несмотря на то, что некоторая часть наночастиц благодаря своим размерам может проникать и накапливаться в других органах). Важной функцией легких также является неспецифическая защита организма от чужеродных веществ, которая осуществляется альвеолярными макрофагами, поэтому часть наночастиц задерживается в легких. Аналогичные функции выполняет селезенка - удаляет из крови бактерии, форменные элементы крови и инородные частицы, поэтому во многих работах показано значительное накопление наночастиц в селезенке. Несмотря на способность к прохождению через гематоэнцефалический барьер для значительной части наночастиц он может служить препятствием для попадания из кровотока в мозг, поэтому в мозгу, как правило, аккумулируется наименьшее количество наночастиц. Возможны и другие предположения.

 

Прикрепленные файлы:
 



Исходное задание

Золотые наносферы
Золотые наносферы

Наносистемы: физика, химия, математика (2024, Т. 15, № 1)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume15/15-1
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 5)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-5
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 4)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-4
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2023 году
коллектив авторов
30 мая - 01 июня пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.