Положительным фактором, характеризующим их развитие, является направленность на обеспечение индивидуальной комфортной и безопасной жизнедеятельности человека. Для систем на базе вышеуказанных технологий характерны миниатюрность, мобильность, интегрируемость, информационная емкость. Фактически это реальное проявление истинно адаптивного, «дружественного» интерфейса между техническими системами и человеком для обеспечения жизнедеятельности человека.

Социально-ориентированная наноинженерная деятельность

Во всех промышленно развитых странах национальные программы в области нанотехнологий не только ориентированы на научную, производственную и военную сферы[11], но рассматриваются как факторы социально-экономического развития применительно к повышению образовательного уровня населения, созданию дополнительных рабочих мест высокой квалификации, развитию сферы социальных услуг с использованием новейших материалов и технологий.

В качестве одного из основных факторов экономического роста в различных странах определено качество«человеческого капитала», т. е. фактически – качество человека как носителя генетического, технологического и культурно-исторического наследий.

Социально-ориентированная наукоемкая «нанопродукция» может отличаться низкой материало- и энергоемкостью, умеренной ценой и доступностью для индивидуального и группового потребления. В России она влияет на решение задач в нескольких базовых направлениях.

· Демография – преодоление тенденции снижения численности населения (в первую очередь, трудоспособного), определяемой сокращением продолжительности жизни, нарастанием бытового и производственного травматизма, низким качеством воды и пищи, экологическим состоянием окружающей среды, катастрофами, терроризмом и низкой рождаемостью (критерием эффективности проводимых мероприятий является рост продолжительности жизни).

34

·Здравоохранение – устранение отсталости аппаратурно-методи- ческой базы медицинских услуг, предоставляемых широким слоям населения; создание эффективной системы профилактики болезней за счет внедрения в практику(в первую очередь, для сельских жителей) новых недорогих (индивидуальных и групповых) приборов [12] и методов мониторинга здоровья населения, санитарно-эпидемиологиче- ского надзора и лекарственного обеспечения(критерием эффективности проводимых мероприятий является проявление тенденций уменьшения доли медпомощи, оказываемой населению в условиях стационаров, и замедления темпов снижения численности населения).

·Образование – устранение тенденций к усилению дифференциации качества и количества образовательных услуг, оказываемых различным слоям и территориальным группам населения за счет оснащения образовательных учреждений различных уровней недорогой современной лабораторной базой, необходимой для преподавания фундаментальных дисциплин как базиса высокого образовательного уровня населения и гибкости при индивидуальной профессиональной ориентации.

·Культура – преодоление негативных тенденций по необратимой утрате памятников культуры, музейных, архивных и библиотечных фондов в условиях их старения и увеличения затрат на их реставрацию за счет применения наукоемких нанотехнологий в области восстановления и профилактики культурного наследия.

·Труд – решение задач по обеспечению современных требований

кусловиям труда, профилактике профессиональных заболеваний и травматизма за счет применения современных оперативных средств контроля производственных процессов и мониторинга техногенных сред на основе следующего поколения сенсорных систем.

·Социальная поддержка нетрудоспособных групп населения – необ-

ходимость уменьшения сроков включения в социальную и трудовую среду части трудоспособного населения, находящегося на медицинской реабилитации, или инвалидов за счет широкого использования современных технических средств протезирования и замещения органов, индивидуальной диагностики на дому, вспомогательных средств, облегчающих труд и быт.

35

Наноинженерная деятельность. Угрозы и риски для биосферы

Особого внимания заслуживают проблемы обеспечения медицинской, биологической, экологической и продовольственной безопасности, то есть безопасности жизнедеятельности человека (рис. 4) [13].

Улучшение качества жизни Улучшение наследственности Улучшение продолжительности жизни

Медицинская, биологическая, экологическая, продовольственная безопасность

Человеческий капитал

Рис. 4. Роль биомедицинских технологий в обеспечении безопасности жизнедеятельности человека

Следует предположить, что наиболее значимыми факторами появления новых угроз в условиях «наномира» являются [13], [14]:

–малые характеристические размеры частиц и особый характер их упорядочения, обеспечивающие энергетическую и пространственную доступность транспорта заряда, энергии и конформационных изменений;

–энергетическая, полевая и «вещественная» неравновесность поверхности, охватывающая значительные объемы наночастиц и нанокомпозиций (рис. 5, 6);

–усиление роли различных видов размерных эффектов из-за значительной площади границ раздела в условиях нанокомпозиций;

–проявление в условиях больших коллективов энергетически активных наночастиц нетрадиционных механизмов упорядочения, переноса энергии и заряда.

36

В качестве возможных причин возникновения«наноугроз» следует особо выделить:

–малые геометрические размеры наночастиц и, как следствие, их высокая проникающая способность, реакционная и адсорбционная активность при отсутствии у человека, животных и растений эволюционно выработанных защитных механизмов противодействия;

–многообразие структур и составов наночастиц и нанокомпозиций и, как следствие, сложность их идентификации и количественной характеризации;

–развитие междисциплинарных исследований, стимулирующих создание конвергентных систем, основанных на искусственной интеграции объектов органической (в том числе, живой) и неорганической природы в отсутствии надежной информации о механизмах их взаимодействия и патогенных проявлениях, в том числе при длительной аккумуляции;

–экономически стимулированное ускорение технологической эволюции в области процессов нанотехнологии, наноматериалов и производства продукции на их основе в отсутствии необходимой нанотехнологической культуры у разработчиков, производителей, органов сертификации и санитарно-эпидемиологического контроля;

–новизна продукции наноиндустрии при возможной высокой экономической эффективности финансовых вложений, что создает у некоторых компаний (как правило, молодых и мобильных) соблазн достижения быстрого результата без оценки риска и последствий;

–малые массогабаритные и энергетические показатели ряда нанотехнологических процессов и возможность их«скрытной» реализации, что стимулирует возникновение тенденций к использованию нанотехнологий и наноматериалов в террористических целях.

Все эти факторы свидетельствует о том, что наноматериалы могут обладать совершенно иными физико-химическими свойствами и биологическим (в том числе токсическим) действием, чем вещества в обычном состоянии, поэтому они должны быть отнесены к новым видам материалов. При этом характеристика потенциального риска для здоровья человека и состояния среды обитания становится обязательной.

38

При оценке безопасности наноматериалов в первую очередь следует учитывать их воздействие на такие важнейшие биологические характеристики, как проницаемость биомембран, генотоксичность, активность окислительно-восстановительных процессов, включая перекисное окисление липидов, биотрансформация и элиминация.

Определяющим моментом в оценке риска является установление возможной токсичности наноматериалов. Считается, что существует три основных пути поступления наноматериалов в организм человека: респираторно, через кожу и перорально. В настоящее время нет надежных и убедительных данных по распределению наночастиц и -на номатериалов по органам и тканям.

Наиболее изучен респираторный путь поступления наноматериалов. Установлено, что некоторые наноматериалы, поступающие с воздухом в легкие, в дальнейшем могут проникать в другие органы (в том числе – в мозг).

Имеющееся в настоящее время незначительное количество - ис следований в этом направлении указывает на то, что наноматерналы могут быть токсичными, тогда как их эквивалент в обычной форме в этой же концентрации безопасен. Показано, что даже однократная ингаляция углеродных нанотрубок и наночастиц некоторых других типов вызывает у экспериментальных животных воспалительный процесс в легочной ткани с последующим некрозом клеток и развитием фиброза, что, способно привести к канцерогенезу. Наноматериалы обладают нейротоксичностью (в том числе, по-видимому, за счет прохождения через гематоэнцефалический барьер), вызывая окислительный стресс в клетках мозга. Кардиотоксичность и гепатотоксичность наноматериалов также определяется развитием окислительного стресса и воспалительной реакции. Имеются сведения, что наночастицы могут неблагоприятно влиять на систему свертывания крови. В отношении генотоксичности, эмбриотоксичности, мутагенности, канцерогенности, аллергенности, влияния на гормональный и иммунный статус, достоверные данные в литературе отсутствуют.

39

С другой стороны, в литературе рассматривается возможность применения наноматериалов в качестве селективных переносчиков лекарств к органам и тканям и использования некоторых нутриентов в виде наночастиц или в комплексе с инертными наноматериалами--но сителями для обогащения пищевых продуктов с целью профилактики алиментарно зависимых состояний у населения. Однако эффективность использования в питании человека продуктов, содержащих наночастицы пищевых веществ, в настоящее время практически не изучена, а метаболизм наноматериалов-носителей неизвестен, что обусловливает необходимость оценки биодоступности и усвояемости таких компонентов, а также оценки их безопасности.

Таким образом, в настоящее время токсичность наноматериалов изучена явно недостаточно, в частности, нет данных по метаболизму и механизму их действия, на «критические» органы и системы.

В России исследования по проблеме нанобезопасности проводятся с конца 2006 г. По заданию Роспотребнадзора была разработана и 31.10.2007 утверждена «Концепция токсикологических исследований, методологии оценки риска, методов идентификации и количественного определения наноматериалов». Также были разработаны Методические рекомендации по оценке безопасности наноматериалов, предназначенные для использования в органах санэпидконтроля для определения безопасности наноматериалов и продуктов нанотехнологий для здоровья человека.

Хотя национальные стандарты большинства стран (в том числе и РФ) по нанотехнологиям находятся в стадии разработки, международная организация по стандартизации (ISO) выпустила документ, описы-

вающий воздействие нанотехнологий на здоровье и безопасность

(ISO/TR 12885:2008, Health and safety practices in occupational settings relevant to nanotechnologies). В данном документе представлены рекомендации исследователям и производственникам по безопасности персонала и потребителя при производстве, хранении, использовании и ликвидации промышленных наноматериалов.

Полная система оценки риска наноматериалов должна включать обширный комплекс физико-химических, биохимических, молекуляр-

40