Helseeffekter av nanopartikler Frokostseminar AMA 29.1.2009 Bjørn Hilt Arbeidsmedisinsk avdeling St. Olavs hospital / NTNU www.stolav.no/arbeidsmedisin
Forstørrelse: 500.000.000
Nanopartikler 12740 km 25 cm 1,25 nm 200.000.000 x 1 : 200.000.000
Ett hårstrå = 0,08 mm = 80 µm = 80.000 nm Diameter 50 nm 10-20.000 nanopartikler får plass ved siden av hverandre innenfor diameteren av et hårstrå
6,6-7,5 µm. 6-7 nm
Number and surface area of monodisperse particles at an airborne concentration of 10 mg/m 3 Particle diameter (mm) Number per ml of air Particle surface (mm 2 ) 2 1.2 24 1 19 60 0.5 153 120 0.1 19 199 600 0.02 2 400 000 3 016
Nanopartikler = laget (engineered) Ultrafine partikler = Naturlig forekommende I begge tilfeller dreier det seg om partikler som har diameter < 0,1 µm = 0,0001 mm
Grafitt Fullerener: sfæriske molekyler bygget opp av rent karbon. Oppdaget i 1985 Diameter 0,7 nm Buckminsterfulleren C-60 Building a geodesic dome. Arkitekt Richard Buckminster Fuller. Fullerene Nanorør SWNT DWNT MWNT
Ultrafine partikler har alltid vært i omgivelsene, som for eksempel i røyk fra forbrenning Potensielle helseproblemer oppstår når vi begynner å lage tonnevis av partikler som vi tidligere ble utsatt for noen gram av.
Mulige helseeffekter av nanopartikler Luftveiene Sentralnervesystemet Hjerte-karsykdommer Cellenivå
Deponering av partikler i luftveiene Nese-munn-svelg >10 µm Inhalerbare Trakea og hovedbronkier 5-10 µm Torakal fraksjon Bronkioler og alveoler < 5 µm Respirabel fraksjon
Deponering av partikler i luftveiene Deponeringsgrad < 1 µm 1 µm 10 µm Diameter
Hvad sker i lungen Fine particles Ultrafine particles Diam. < 0.1 µm Airway Particle trapped and cleared on the mucus INFLAMMATION Alveolus Particle phagocytosed by macrophage Impairment of phagocytosis Release of mediators Particles cross epithelial barrier Marianne Dybdahl
Nanopartikler passerer membraner både mellom celler og gjennom celler
Respons i lungecellerne Particles Macrophage ROS/RNS TNF, ROS/RNS Airway epithelium Intracellular ROS/RNS Activation of transcription factors (i.e. NFκB) Gene expression Response (i.e. increased IL-6, MIP-2, KC expression)
Kan nanopartikler interferere med DNA?
Mulige effekter i sekundære målorgan: Sentralnervesystemet: Via n. olfactorius N. trigeminus Sensoriske nerveendingar i tracheobronkial-regionen Aksonal (og dendrittisk?) transport Mulig mekanisme for Alzheimers sjukdom??? Perifere nerver?
Kan nanopartikler føre til hjerte-karsykdom?
Respirabelt støv og nanopartikler Akuttfasereaksjoner -Neutrofile celler -CRP -Alfa-1-antitrypsin IL-6 Fibrinogen (D-dimer) IHD Helikobakter pylori Chlamydia pneumoniae Reumatoid artritt Alder Røyking Diabetes mellitus Høyt blodtrykk Høyt LDL
Flere undersøkelser har vist økt forekomst av hjerteinfarkt etter episoder med smog eller annen luftforurensing
Sikre Mulige Samlet kinetikk for nanopartikler Eksponering Opptak Fordeling Luft, vann, klær Deponering Hud nevron Lymfe Injeksjon CNS PNS Adm. av legemidler nevron Luft Luftveiene Nasal Trakeo- Alveolært bronkialt nevron Inhalasjon Blod (tromboc., monoc. endotel) Mat, vann Lymfe Inntak Magetarm trakt Lever Benmarg Andre steder Bl.a. Muskler, placenta) Nyre Milt Hjerte Utskillelse Svette/avskalling Urin Brystmelk Avføring
Vi vet dessverre alt for lite om hvordan nanopartikler kan tenkes å påvirke helseforhold
For de fleste eksponeringssituasjoner kan man tenke seg biologiske effekter, men man kjenner ikke de spesifikke helseeffektene (ev sykdommer) i detalj. Forskningen på toksikologiske forhold må gå hånd i hånd med den teknologiske utviklingen
Program NANOMAT- Conference 2009 Programme NANOMAT Conference 2009 http://www.forskningsradet.no/servlet/satellite?c=page&pagename= June 15.-19., Lillehammer nanomat%2fhovedsidemal&cid=1226993562781 15.06 16.06 17.06 18.06 19.06 Condensed Matter Physics NANOMAT Conference NANOMAT Conference Synkrotron/ Synkrotron/ Complex/ NANOMAT Conference NANOMAT Conference MilGenHel/ Meeting room available n/a NANOMAT Conference NANOMAT Conference Nanomedicine networking meeting/ n/a n/a NANOMAT Conference NANOMAT Conference ELSA/ n/a