Нанотоксикология — междисциплинарная область, изучающая токсические эффекты наноматериалов на живые организмы и окружающую среду. Особенности взаимодействия наночастиц с биологическими системами определяются их уникальными физико-химическими свойствами, размерами и поверхностной активностью.
Размер и форма. Небольшие размеры способствуют легкому проникновению через биологические барьеры (клеточные мембраны, гематоэнцефалический барьер).
Поверхностная химия и заряд. Зависит от функциональных групп, покрывающих наночастицы, и определяет взаимодействие с белками и мембранами.
Агрегация и диспергируемость. Состояние агрегатов влияет на био-доступность и транспорт наночастиц.
Растворимость и стабильность. Металлические наночастицы могут окисляться, выделяя ионы, которые могут быть токсичны.
Генерация активных форм кислорода (АФК). Оксидативный стресс приводит к повреждению клеточных структур, включая мембраны, ДНК, белки.
Воспалительные реакции. Взаимодействие с иммунной системой может вызвать хроническое воспаление.
Генотоксичность и мутагенность. Прямое повреждение генетического материала или нарушение репарационных механизмов.
Физическое повреждение. Проникновение и накопление наночастиц в органеллах могут нарушать их функции.
Респираторный путь. Вдыхание аэрозолей с наночастицами, проникновение в лёгкие и системный кровоток.
Дерматогенный путь. Проникновение через кожу, особенно при повреждениях или длительном контакте.
Гастроинтестинальный путь. При попадании наночастиц с пищей или водой.
Парентеральный путь. Инъекции и медицинские процедуры.
In vitro модели — клеточные культуры для оценки цитотоксичности, оксидативного стресса, апоптоза.
In vivo исследования — лабораторные животные для изучения системных эффектов.
Аналитические методы — выявление накопления наночастиц в тканях, биохимический анализ, гистологические исследования.
Разработка стандартов безопасности, гигиенических норм и методик тестирования для новых наноматериалов.
Оценка риска с учётом дозы, экспозиции и длительности воздействия.
Разработка “зелёных” наноматериалов с минимальным экологическим и биологическим вредом.
Этот материал охватывает основные физические и биологические аспекты наночастиц, раскрывая важность междисциплинарного подхода в изучении их свойств и воздействия.