Biomarkery

Ideał: ocena wchłoniętej dawki

Biomarkery ekspozycji = monitoring biologiczny –
pomiar stężeń s. toksycznych (lub metabolitów) w
tkankach  narządy krytyczne, DSB, wpływ
czynników zakłócających

Biomarkery efektu – nadzór zdrowotny – b.
nefrotoksyczności, hepatotoksyczności,
hematologiczne itp.

Biomarkery wrażliwości (genetycznej lub nabytej) –
nadwrażliwość w populacji

Toksykologia przemysłowa i

ekotoksykologia

Skażenie środowiska naturalnego



Środowisko naturalne – ogół czynników
ekologicznych mających bezpośrednie znaczenie dla
życia i rozwoju człowieka



Powietrze



Woda



Gleba



Fauna i flora



Zanieczyszczenie biologiczne, chemiczne i fizyczne

Skażenie powietrza atmosferycznego



Gazy spalinowe – CO, SO

2

, węglowodory, acetylen,

Pb, NO

x

, WWA



Gazy, pyły i dymy przemysłowe



Surowce energetyczne



Produkty gnilne



Uprawa roślin

Skażenie powietrza atmosferycznego



SMOG –



Inwersja cieplna – aerosol gęstej mgły i
zanieczyszczeń chemicznych



Zanieczyszczenia redukujące  kwaśne deszcze



Zanieczyszczenia utleniające Synteza fotochemiczna
NO, NO

2

, O

3

, węglowodory, metale  RFT



SMOG FOTOCHEMICZNY -

Suche powietrze,



Skutki dla zdrowia człowieka: zaburzenia sercowo-
naczyniowe, schorzenia płuc i dróg oddechowych

Toksyczne „zdobycze cywilizacji”



Emisja gazów cieplarnianych



Niszczenie warstwy ozonowej



Kwaśne deszcze



Zanieczyszczenia powietrza w pomieszczeniach
mieszkalnych: impregnaty, kleje, lakiery , apretura
tkanin (formaldehyd, styren, fenole, ftalany,
benzen, toluen)

→

skutki zdrowotne

Katastrofy ekologiczne



Soveso (Włochy 1976) – dioksyny



Bhopal (Indie) – izotiocyjanian metylu



Londyn (1956) – smog, NOx i SO2, 4000
ofiar śmiertelnych

Zanieczyszczenie środowiska metalami
ciężkimi

Skutki zdrowotne



Choroba Minamata – zatrucie pokarmowe (ryby)
związkami Hg



Choroba Itai-Itai – zatrucie pokarmowe (ryż)
związkami Cd

Toksykologia przemysłowa



Choroby zawodowe:



Zawodowe uszkodzenia słuchu



Choroby zakaźne i inwazyjne



Pylice płuc



Choroby skóry



Zatrucia (Pb, CS

2

, CO, związki fluoru)



Zespół wibracyjny

Górnictwo, przemysł mineralny i ceramiczny, odlewniczy,

produkcja materiałów budowlanych, spawanie,
piaskowanie , przetwórstwo azbestu

Hutnictwo ołowiu, przemysł akumulatory, chemiczny

Toksykologiczna analiza przemysłowa



Oznaczanie w powietrzu substancji toksycznych



Oznaczanie trucizn lub ich metabolitów w płynach
ustrojowych (DSB)



Oznaczanie substancji jakie mogą powstawać w
ustroju pod wpływem działania trucizm -
BIOMARKERY

Toksykologia metali

Niezbędne mikroelementy: Fe, Zn, Cu, Mn, Se …

Metale toksyczne: Pb, Hg, Cd, Al….,

Ale Cr, Al ?

Udział metali w procesach metabolicznych

komórki



Udział w katalizie enzymatycznej



Stymulacja komórek fagocytujących



Udział w generowaniu RFT i oksydacyjnej

modyfikacji struktur komórkowych



Przekazywanie sygnału zależnego od potencjału red-

oks między komórkami

Galaris D., Evangelou A. Crit.Rev.Oncol. 2002,42,93

Kancerogenność niektórych metali zgodnie z

klasyfikacją IARC

Grupa I

S

S

Nikiel i jego związki

Grupa 2B

S

I

Ołów

Grupa 2B

S

I

Kobalt i jego związki

Grupa I

S

S

Związki chromu (VI)

Grupa I

S

S

Kadm i jego związki

Grupa I

L

S

Arsen

Klasyfikacja

Dowody u
zwierząt

Dowody u
ludzi

Metal

S – dowody wystarczające, I – dowody niewystarczające, L- dowody ograniczone,

IARC 1980, 1987, 1990, 1991, 1993

Narażenie zawodowe na kadm

Głównymi źródłami zawodowego narażenia na kadm i
jego związki są:



wytapianie i rafinacja rud cynku, ołowiu i miedzi,



galwanizacja,



produkcja stopów kadmu, barwników,
stabilizatorów tworzyw sztucznych,
akumulatorów niklowo-kadmowych, pestycydów,



spawanie

.

Narażenie na kadm



Ekspozycja zawodowa – narażenie inhalacyjne (ok. 13-19%
Cd dostającego się z powietrzem do płuc jest wchłaniane
do komórek)



Skażenie środowiska – woda i pożywienie, dym tytoniowy;
przez układ pokarmowy wchłania się ok. 10% Cd



Gromadzi się w wątrobie i nerkach

Narażenie na kadm



Zmiany w układzie oddechowym (rozedma płuc,
nowotwory, pośledzenie powonienia)



Uszkodzenie czynności nerek: uszkodzenie kłębuszków
- wydalanie białek wysokocząsteczkowych (albuminy,
transferyny, immunoglobuliny), potem uszkodzenie
kanalików proksymalnych – wydalanie białek
niskocząsteczkowych (B2-mikroglobulina)



Choroba itai-itai –narażenie środowiskowe – zmiany w
kościach i mięśniach (zniekształcenie kręgosłupa,
łamliwość kości, bóle lędźwiowe, bole mięśni nóg)
oraznerkach

Narażenie na kadm



Powoduje zaburzenia w metabolizmie cynku



Jest genotoksyczny

Przez IARC zaliczony do 1 grupy kancerogenów

Metabolizm kadmu

Transportowany przez krew związany z krwinkami
czerwonymi (70%) i z białkami osocza



W wątrobie – metalotioneina (Mt)



Mt

7

– transport Cd do nerki

usuwanie



Konkurencja Cd, Zn i Cu w Mt

Pacjenci z chorobą Itai-itai

aberracje chromosomowe

HPL

-

Bui (1975)

aberracje chromosomowe

HPL

+

Shiraishi (1975)

aneuploidia

HPL

+

Shiraishi (1975)

Narażenie środowiskowe/dieta

aberracje chromosomowe

HPL

+

Tang (1990)

wymiana chromatyd siostrzanychHPL

-

Nogawa (1986)

Narażenie zawodowe

aberracje chromosomowe

HPL

-

Bui (1975)

aberracje chromosomowe

HPL

-

O'Riordan (1978)

aberracje chromosomowe

HPL

-

Fleig (1983)

aberracje chromosomowe

HPL

+/-

Deknudt (1975)

aberracje chromosomowe

HPL

(+)

Bauchinger (1976)

aberracje chromosomowe

HPL

(+)

Dziekanowska (1980)

aberracje chromosomowe

HPL

+

Forni (1990)

wymiana chromatyd siostrzanychHPL

-

Dziekanowska (1980)

Genotoksyczność kadmu

in vivo

-

badania u ludzi

Genotoksyczność kadmu

in vivo

-

badania u ludzi



Narażenie zawodowe
(stężenie Cd we krwi:
5,4 –30,8

µ

g/l vs. 0,2 - 5,7

µ

g/l)



Tworzenie mikrojąder



Wymiana chromatyd siostrzanych

Palus J. i wsp. Mutat.Res.2003,540,19

Narażenie na chrom



Cr VI – procesy galwaniczne, produkcja barwników,
chromianów, przemysł garbarski, skórzany,
cementownie i przemysł budowlany



Dymy i gazy spawalnicze

Narażenie na chrom



Zawodowe:



Zaburzenia układu oddechowego – uszkodzenia błony śluzowej,

miejscowe obumieranie tkanek, podrażnienie górnych dróg

oddechowych



Zaburzenia f. układu pokarmowego – zatrucia ostre



Zmiany skórne: uczulenie (alergia kontaktowa), „dziury chromowe”



Wady rozwojowe płodu (zmiany w kościach czaszki, rozszczepienie

podniebienia, przepukliny)



Działanie odległe – wzrost liczby nowotworów układu oddechowego

(CrVI), okres latencji 15-17 lat



Wg IARC – CrVI - 1 grupa kancerogenów

Metabolizm chromu –

redukcja CrVI do Cr III= aktywacja metaboliczna

Cr (VI) – silny kancerogen –

efekt działalności człowieka

Cr (V) + H

2

O

2

•

OH (r. podobna do r.Fentona)

CR(IV)

Cr(III) – nietoksyczny końcowy metabolit

+ DNA - białko, aminokwasy

Trwałe ligandy (in vitro i in vivo) – uszkodzenia DNA,

uszkodzenia białek skóry i błon słuzowych – działanie

miejscowe

GSH, wit.C, Cys, NADPH

Zhitkovich i wsp. Carcinogenesis, 1995,19,907

Chrom



Cr (III) - niezbędny dla zachowania prawidłowego
metabolizmu glukozy – wchodzi w skład czynnika
tolerancji glukozy;

Ołów



Ołów jest najdawniej rozpoznaną toksyną chemiczną -

pierwsze zawodowe zatrucie Pb opisano w II w. p.n.e.).



Nie jest znana żadna pożyteczna funkcja ołowiu w

naszym organizmie.



Depozyty ołowiu w kościach – kumulacja narażenia



Krew – bieżące narażenie



Do zatrucia dochodzi łatwiej niż w przypadku innych

metali, gdyż Pb metaliczny łatwo się utlenia i na

powierzchni przedmiotów ołowianych powstaje łatwo

ścieralny tlenek Pb.

Związki ołowiu używane w procesach
technologicznych



Nieorganiczne sole Pb - siarczek i tlenki (st.utlenienia +2) są

słabo rozpuszczalne, lepiej azotany i chlorany, organiczne -

tetraetylek i tetrametylek Pb.



PbO - używany do masy wypełniającej płyty akumulatorowe oraz

przy wyrobie lakierów, w przem.gumowym tekstylnym



Pb

3

O

4

(minia) - jako środek zabezpieczający przed rdzewieniem i

podkład do farb, w hutach szkła przy wyrobie szkła kryształowego



PbO

2

- przem. akumulatorowy, chemiczny, prod. zapałek



2PbCO

3

x Pb(OH)

2

- tzw. biel ołowiowa - do wyrobu farb, składnik

glazury w ceramice



PbSO

4

i PbCrO

4

- przy wyrobie farb



PbSiO

3

(krzemian ołowiawy) – przem. ceramiczny



PbAsO

4

(arsenian ołowiawy) - silnie toksyczny środek

owadobójczy



PbN6 (azydek ołowiawy) - przy produkcji środków wybuchowych

Narażenie na ołów



zawodowa ekspozycja
kopalnie i huty metali nieżelaznych, hutnictwo ołowiu,

odlewnie ołowiu, huty szkła kryształowego, wytwórnie

akumulatorów, kabli, drutów, przem. chemiczny,

ceramiczny, w czasie wyrobu stopów lutowniczych,

produkcja łożysk, czcionek drukarskich, osłon

zabezpieczających przed promieniowaniem radioaktywnym,

produkcja barwników, insektycydów.
NDS dla Pb w środowisku pracy wynosi 0.05 mg/m3



Narażenie pozazawodowe
garnki z Pb, ceramika, zwłaszcza kwaśne pokarmy mogą

uwalniać jony Pb z naczyń ołowianych, destylowana w domu

whisky, kosmetyki.

Ołów – wchłanianie



układ oddechowy - podstawowa droga zatruć zawodowych; 50-70%

dawki jest wchłaniane, Pb metaliczny i jego tlenek łatwo rozpuszcza

się w osoczu.



przewód pokarmowy - uzupełniająca droga zatruć zawodowych,

zwłaszcza przy braku właściwej higieny w miejscu pracy. Wchłania

się 5-10% przyjętej dawki (jelito cienkie-transport aktywny i

bierny).



U dzieci wchłanianie przez układ pokarmowy - 40%. Wchłanianie Pb

zwiekszają niedobory Fe, Ca, Zn.



Łatwo wchłaniają się związki rozpuszczalne w wodzie i w słabych

kwasach (azotan, octan, chlorek, tlenek,węglan Pb, minia).



skóra - nieorganiczne związki ołowiu nie wchłaniają się przez skórę,

organiczne - tetraetylek Pb przy masywnym narażeniu

Ołów - dystrybucja



krew - 95% Pb znajduje się w erytrocytach, nie ma zdolności
dyfuzji, T1/2=35 dni, Pb znajdujący się w osoczu ma zdolność
dyfuzji do tkanek:



10% - tkanki miękkie - nerki, wątroba, układ nerwowy,
T1/2=40 dni



90% - kości, T1/2 = 20-30 lat.



Istnieje równowaga pomiędzy kośćmi i krwią - około 70% Pb
obecnego we krwi może pochodzić z tkanki kostnej, podczas

ciąży ilość ta zwiększa się

.

Ołów - mechanizm działania



łączy się z grupami sulfhydrylowymi białek, m.in. enzymów



hamuje 5'-nukleotydazę pirymidynową, rozkładającą RNA, powoduje

"zbijanie się w grudki" RNA - ziarnistości zasadochłonne



blokuje produkcję 1,25-dihydroksywitaminy D



blokuje syntezę hemu



Wzmożony rozpad krwinek niedokrwistość hemolityczna



układ nerwowy: częściowa demielinizacji nn obwodowych i

upośledzenia przewodnictwa w nn ruchowych. Stąd też u dorosłych

najczęstszym objawem zatrucia jest obwodowa neuropatia, podczas

gdy u dzieci - encephalopatia.

U dzieci Pb łatwiej przechodzi przez barierę krew-mózg i prowadzi do

wystapienia śpiączki i drgawek. Późnym powikłaniem może być obrzęk mózgu.

Głównym miejscem działania Pb w OUN jest układ limbiczny, gdzie jego

stężenie, w przypadku przewlekłego narażenia, jest wyższe niż w

pozostałych obszarach mózgu. Obniża przekaźnictwo GABA-ergiczne, maleje

m.in. liczba miejsc wiążących GABA jako następstwo blokowania przepływu

jonów Ca w części presynaptycznej.

Narażenie na ołów- obraz kliniczny



osłabienie, ociężałość, brak apetytu, bóle głowy, bóle stawów



cera ołowicza - szare zabarwienie skóry wynikające ze skurczu

drobnych naczyń skórnych i miernej niedokrwistości



rąbek ołowiczy - inkrustacja przyzębnej części dziąseł czarnym

siarczkiem Pb



przewód pokarmowy - bóle brzucha, kolka, zaparcia, wymioty



układ krwiotwórczy - niedokrwistość



obwodowy UN - neuropatia, dotycząca włókien ruchowych, z

istotnym wydłużeniem szybkości przewodzenia i latencji, nawet bez

objawów klinicznych. Przewodnictwo w obrębie nn czuciowych w

normie. Najbardziej typowe - porażenia prostowników

przedramienia.



OUN - ostra encefalopatia - napady drgawek, splątanie, bóle głowy,

zap.nerwu wzrokowego - zdarza się rzadko. U pracowników

narażonych na Pb przy stężeniach we krwi 40-69 g/dl obserwowano

zaburzenia pamięci, uczenia się, czasu reakcji, funkcji

psychomotorycznych i koordynacji ruchowej.

Ołowica - leczenie



podawanie związków chelatujących-BAL,

CaNa2EDTA, d-penicillamina, DMPS, DMSA



CaNa2EDTA - mechanizm działania: CaNa2EDTA +

Pb+2 = PbNa2EDTA + Ca+2



tworzy stabilne, wydalane przez nerki kompleksy z

ołowiem z depozytów pozakomórkowych,



nie wnika do komórek

Ołowica – zmiany steżeń mikroelementów

mm 612/2005 leczenie chelatonem

y = -0,1876x + 84,258

y = -0,4057x + 72,301

y = -0,1636x + 55,563

y = -0,1866x + 101,72

0

20

40

60

80

100

120

140

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

dni leczenia

s

t

ę

ż

e

n

ie

Se

Zu

Cu

Pb

TLENKI AZOTU



Są mieszaniną połączeń tlenu i azotu, do których
zaliczamy podtlenek azotu (N

2

O), tlenek azotu

(NO), ditlenek azotu (NO

2

) i jego pochodną N

2

O

4

,

tritlenek azotu (N

2

O

3

), oraz pentatlenek azotu

(N

2

O

5

)



Gospodarcza działalność człowieka



50% emisji – silniki samochodowe

Narażenia środowiskowe i przemysłowe na

ditlenek azotu

0,8 – 22
200 - 221
do 940
0,4 – 6,5
160 – 300

94
35-55
150 - 600
3,7 – 4000
0,11 - 0,36
0,12

0,02 – 0,09
0,11-0,94
0,005 – 0,010
0,2 – 0,7

Spawanie palnikiem acetylowym
Cięcie palnikiem acetylenowym
Produkcja materiałów wybuchowych
W kopalniach
W górnictwie, jako wynik używania materiałów
wybuchowych
Używanie prochu strzelniczego
W elektrochemii
W przemyśle związków azotowych
W rolnictwie – w silosach
Kierowcy autobusów
Spaliny silników wysokoprężnych

Narażenie środowiskowe

ś

rodowisko zewnętrzne miejskie

w szczycie komunikacyjnym zimą

pomieszczenia mieszkalne
pomieszczenia z piecami gazowymi

Stężenie NO

2

, mg/m

3

Przemysł/czynność

Kliniczne efekty ostrego i przewlekłego
narażenia na NO

2

u ludzi

•

Chroniczny kaszel i duszności

•

Zarostowe zapalenie

oskrzelików

•

Zespoły obturacyjne płuc

•

Choroby restrykcyjne płuc

•

Objawy ze strony układu

nerwowego

•

Mdłości i wymioty

•

Krótki oddech

•

Kaszel

•

Lokalne podrażnienia

•

Poparzona skóra

•

Obrzęk płuc i ostra

niewydolność oddechowa

•

Rozsiane wykrzepianie

wewnątrznaczyniowe

•

Methemoglobinemia

Narażenie przewlekłe

Narażenie ostre

Tlenki azotu



Obniżona sprawność oddechowa (FEV1, FVC) –
spawacze



Generowanie stanu zapalnego



Zwłóknienie płuc

Nabłonek oddechowy

ELF

GSH

AH

2

UA

O

•

2

OH

•

H

2

O

2

PMN

węglowodany

lipidy

białka

Przypuszczalny mechanizm uszkodzenia

płuc przez ozon

O

3

PMN

α

-tokoferol

Pył przemysłowy i środowiskowy. I.



Aerosol – faza rozproszona – cząstki stałe



Nie wywołują objawów ostrych, ale na skutek wieloletniego

wdychania powodują przewlekłe zmiany w drogach

oddechowych narażonych, prowadzące do stopniowo do

uszkodzenia narządów układu oddechowego i krążenia,



Dla zdrowia człowieka niebezpieczny pył < 2,5

µ

m – frakcja

respirabilna



Duża powierzchnia sumaryczna – transport różnych

substancji chemicznych



Higroskopijność – zwiększa retencję w drogach oddechowych



Kształt ziaren – cząstki włókniste bardziej niebezpieczne –

zawartość „wolnej krzemionki” określa właściwości

zwłókniające tkanki

Pył przemysłowy i środowiskowy. II.



Działanie na układ oddechowy



Drażniące (węgiel, żelazo, szkło, Al, Ba)

deponowane w płucach – obraz Rtg+



Zwłókniające – krystaliczne formy SiO

2

i

krzemiany (w tym azbest, talk, kaolin) – rozrost

tkanki łącznej włóknistej

uszkodzenia

czynnościowe układu oddechowego,

ryzyko

nowotworów płuc



Alergizujące – pyły organiczne (bawełna, len

drewno, sierść), niektóre metale, podatność na

infekcje

Działanie pyłu na organizm



Uszkodzenie śluzówki dróg oddechowych



Stan zapalny



Pylica



Astma



Zwłóknienie tkani łącznej



Choroby układu krążenia,



Nowotwory



Pył całkowity – zbiór cząsteczek, które w procesie
oddychania może wnikać do organizmu człowieka



Pył respirabilny –



Strategia pomiarów – w strefie oddychania
pracownika, na stanowisku, przez cały dzień pracy

AZBEST



Nazwa handlowa dla włóknistych minerałów będących po

względem chemicznym krzemianami metali (Ca, MG, Na, Fe)



Zastosowanie: wyroby izolacyjne, uszczelniające, cierne;

odporne na temperaturę, wilgoć, gnicie, wytrzymałe na

działanie mechaniczne,



Włókna respirabilne – penetrują pęcherzyki płucne



Patologia:



Azbestoza



Zmiany opłucnowe



Rak płuca



Międzybłoniak opłucnej

AZBEST



1997 – ustawa o zakazie stosowania wyrobów zawierających

azbest, obecnie problem to niewłaściwe wykorzystanie

odpadów produkcyjnych, usuwanie okładzin azbestowych



1994 – 446 osoby pracowały w warunkach przekroczenia NDS



Choroby zawodowe 1976-1996:

Azbestoza - 1314, rak płuca - 154, międzybłoniak opłucnej – 52

(2,5% ogólnej liczby tego rodzaju nowotworów)

Gmina Szczucin – zakład azbestowo-cementowy –rury

azbestowo-cementowe

Odpady produkcyjne – utwardzanie lokalnych dróg, podwórek,

boisk szkolnych, sportowych, dodatek do materiałów

budowlanych, wykorzystywanie tkanin produkcyjnych

zawierających azbest, pryzmy odpadów azbestowych

Oddziaływanie ksenobiotyków z drogami

oddechowymi



Pyły:
drażnienie mechaniczne

fagocytoza

AFT

Generowanie aktywnych form tlenu przez

drobiny pyłu

O

•

2

, OH

•

makrofagi,
neutrofile

O

•

2,

OH

•

O

•

2

, OH

•

Komórka docelowa

•

Uwalnianie cytokin

•

Aktywacja kinaz

białkowych i

proteaz

•

uwalnianie lipidów

•

ekspresja genów,

np.enzymów

antyoksydacyjnych

„O”

Fe
Cu

O

•

2

, OH

•

Kinnula V.L. Eur.Respir.J. 1999,14,706

Nabłonek oddechowy

ELF

GSH

AH

2

UA

O

•

2

OH

•

H

2

O

2

węglowodany

lipidy

białka

Działanie pyłu na nabłonek dróg oddechowych

PMN

α

-tokoferol

Cross C.E. I wsp. Environ.Health Perspect. 1994,102,185

PMN

PMN

Nanomateriały



Nanomateriały mineralne



Nanotlenki metali



Nanorurki

o wielko

ś

ci 1000 krotnie mniejszej od

ś

rednicy ludzkiego

włosa

Naturalne nanomateriały – struktura drewna, łodyg roślin,

kości, skóry – struktura tych materiałów jest
kontrolowana na poziomie pojedynczych cząsteczek

Nanomateriały mineralne



stosowane jako dodatki, napełniacze i komponenty
nanokompozytów polimerowych



Znajdują zastosowanie w przemyśle chemicznym,
samochodowym, elektrotechnicznym, opakowań



Sprężyste, twarde, odporne na zarysowania

Nanotlenki metali



Fotokatalizatyry



Własności bakteriobójcze



Stosowane do pokrywania umywalek, wanien,
zlewoznywaków

Nanorurki



Przewodniki lub półprzewodniki



Duża powierzchnia właściwa



Stosowane jako światłowody – supercienkie ekrany
o dużej rozdzielczości



Dymy, aerozole spaliny, smog – to nancząsteczki
obecne w środowisku człowieka



Nanocząsteczek dostarczają procesy produkcyjne –
spawanie, wytapianie metali…

Nano- na powierzchniach

Odrzucające wodę powierzchnie

:

na szybach samochodowych

•na urządzeniach sanitarnych (np. umywalki,
kabiny prysznicowe ze szk

ł

a itp.)

•na odzieży (np. bawe

ł

na, zamsz, jedwab

itp.)
•na materia

ł

ach budowlanych (np. drewno,

beton, kamień naturalny, kafelki, marmur,
cement w

ł

óknisty)

•na stali szlachetnej (przeciwko śladom
palców)
•na felgach aluminiowych
•i na wielu innych pod

ł

ożach

Nano- w medycynie

Test do wykrywania raka prostaty i piersi

opracowali naukowcy z USA. Ultraczuła
metoda wykrywania białek
charakterystycznych dla nowotworów
naukowcy z Northwestern University
opracowali test dosłownie złoty.
Wykorzystuje nanocząsteczki złota (o
średnicy 30 nanometrów-czyli milionowych
części milimetra) oraz DNA do wykrywania
ekstremalnie małych ilości antygenu
charakterystycznego dla prostaty (PSA).
Można badać stężenia milion razy mniejsze
niż przy metodach konwencjonalnych

.

2003

Inteligentny pocisk antyrakowe

Nanokomórka zawierająca lek
przeciwnowotworowy, lek niszczący
naczynia krwionośne odżywiające
nowotwór

Bezpieczny dla prawidłowych komórek
– testowany na zwierzętach
laboratoryjnych

2005

Nano- i kosmetyki



Nanocząsteczki parafiny -
czyli cząsteczki
pięciokrotnie mniejsze niż w
zwykłym kremie,
uszczelniają przestrzenie
międzykomórkowe

.



Nano-beta karoteny

Nano- w stomatologii



Organicznie Modyfikowane Ceramiczne

Nanocząsteczki zawierają polisiloksanowe szkielety.

Chemiczna natura tych polisiloksanowych szkieletów

jest podobna do tej jaka cechuje szkło i ceramikę.

Grupy metakrylanowe są przyłączane do szkieletu

poprzez wiązania krzemowo-tlenowe.



Te nano-ceramiczne cząsteczki można najlepiej opisać

używając określenia hybrydowe (nieorganiczno-

organiczne) cząsteczki, w których nieorganiczna

silkoksanowa część odpowiada za wytrzymałość, a

organiczna metakrylanowa część jest kompatybilna do
ż

ywic i ma możliwość wzięcia udziału w reakcji

polimeryzacji...

Maj 2005

Narażenie na nanocząsteczki



ośrodki naukowo-badawcze zajmujące się
nanotechnologiami



Zakłady farmaceutyczne i chemiczne, w tym
produkujące kosmetyki



Zakłądy zajmujące się konfekcjonowaniem i
magazynowaniem materiałów takich jak barwniki,
pigmenty oraz cement

Narażenie na nanocząsteczki



Droga inhalacyjną



Przez skórę



Drogą pokarmową

Patologia



Liczba cząstek i powierzchnia właściwa pyłów
środowiskowych – im mniejsza cząstka, tym więcej
cząstek w jednostce objętości i większa ich
powierzchnia właściwa



Ten parametr decyduje o toksyczności przy
narażeniu inhalacyjnym



Przy narażeniu na nanowłókna ważniejszym
parametrem jest ich ilość

Narażenie na nanocząstki w UK



Ok. 2000 osób zatrudnionych w zakładach

produkujących „nano” i jednostkach naukowo-

badawczych



Ok. 100000 osób potencjalnie narażonych w

przemyśle chemicznym i farmaceutycznym



Ok.. 1000000 pracowników potencjalnie narażych

na na nanocząstki powstające w procesach spawania

i rafinacji

Patologia



Mikrocząsteczki: 10

-6

do 10

-5

m



Nanocząsteczki: 10

-9

do 10

-7

m



Bakterie



Wirusy



Włókna – azbest



Tlenki metali



Silikoza, azbestoza, procesy zapalne, zwłónienia

Aglomeraty nanocząstek – mało reaktywne
Nanocząstki – wykazują duża reaktywność
Np. złoto - metal szlachetny – wysoce reaktywne
Nanocząstki srebra – właściwości antyseptyczne

Problemy toksykologiczne
związane z żywnością

Problemy toksykologiczne związane z
żywnością

Substancje dodatkowe – normalnie nie są spożywane jako
żywność, nie są typowymi składnikami żywności, lecz ich
użycie w procesie produkcji, przetwarzania, pakowania,
transportu i przechowywania powoduje korzystne,
zamierzone efekty

Substancje dodatkowe



Nie stwarzają zagrożenia dla zdrowia konsumenta



Użycie jest technologicznie uzasadnione



Użycie korzystne dla konsumenta



Nie ma substancji chemicznych absolutnie
nieszkodliwych!!!



Konieczność udowodnienia nieszkodliwości w
określonych, stosowanych stężeniach

Substancje dodatkowe - przykłady



Kwasy mrówkowy, octowy, propionowy, benzoesowy,
salicylowy



Formaldehyd, azotany/azotyny, nadtlenek wodoru,
ditlenek siarki



BTH, estry kwasu askorbinowego



Naturalne substancje o działaniu toksycznym – alkaloidy
roślin, obecne także w tkankach zwierząt

Substancje dodatkowe



Akceptowane dzienne pobranie – na podstawie
badań toksykologicznych



Quantum satis – nie ma potrzeby wykonywania
takich badań

W Polsce – aktualnie - 160 takich substancji

Funkcje technologiczne dozwolonych
substancji dodatkowych



Barwniki



Substancje konserwujące



Przeciwutleniacze



Emulgatory



Zagęstniki



Substancje żelujące



Stabilizatory



S.wzmacniające smak i zapach



Regulatory kwasowości



S. słodzące



S. przeciwzbrylające



Skrobia modyfikowana



Substancje spulchniające



S. przeciwpianotwórcze



S. pianotwórcze



S. glazurujace



S. utrzymujące wilgotność



Sekwestranty



S. wypełniające



Gaz nośny



S. Pomagające w przetwarzaniu

Do tej grupy zalicza się emulgatory i regulatory kwasowości. Bez

nich nie można byłoby otrzymać dobrych lodów, słodyczy i sosów.
Zagęszczacze stosowane są w wielu produktach o obniżonej zawartości
tłuszczu. Skutki działania tych substancji są różnorodne. E-401 -
jeden z alginianów, jest składnikiem mieszanek odchudzających,
pęcznieje w żołądku i wywołuje uczucie sytości. E-413 może
spowodować zapalenie skóry, E-414 - guma arabska to powód wielu
uczuleń, E-524 - jest środkiem żrącym, a znajduje się w słonych
paluszkach. Pozytywne działanie może mieć E-508 czyli chlorek potasu
oraz E-621 czyli glutaminian jednosodowy. Pomaga on w leczeniu
niektórych dolegliwości neurologicznych, na przykład zaburzeń
pamięci. Chociaż ostatnio obserwuje się dużo uczuleń spowodowanych
tym związkiem.

Z prasy :

zagęszczacze – szkodzą czy pomagają zdrowiu?

Barwniki

dopuszczone do spożycia dodają walorów estetycznych galaretkom, kisielom, napojom,

dżemom, przyprawom, słodyczom i wielu innym produktom, nie tylko żywnościowym. Wiele z
nich jest zupełnie nieszkodliwych, tak jak kurkumina (E-100), witamina B12 (E-101), żółcień
chinolinowa (E-104), czerwień żywnościowa (E-122). Są też takie, które budzą wiele
zastrzeżeń. Takim barwnikiem jest E-124 używany do barwienia wędzonych ryb, budyniu,
cukierków owocowych. Wywołuje alergie, szczególnie u osób uczulonych na aspirynę. Taką
reakcję może wywołać E-127 dodawany do wisienek koktajlowych i owoców kandyzowanych.
Podobnie jest z E-151, którego używa się do barwienia tanich odmian kawioru i słodyczy

.

Przeciwutleniacze

zabezpieczają produkt przed utlenianiem. Są potrzebne, pod warunkiem, że

ich toksyczność jest niewielka lub żadna. Do takich należą E-300, czyli syntetyczna witamina
C, zupełnie nieszkodliwa oraz E-310 - 312 chroniące tłuszcze przed jełczeniem. Natomiast
bardzo szkodliwy jest E-280 dodawany do chleba i wyrobów ciastkarskich. Stwierdzono, że
może powodować raka żołądka, dlatego nie wolno go stosować. E-220 znajduje się w
biszkoptach, orzechach łuskanych, rosołkach w kostkach i w tłuszczach cukierniczych.
Powoduje zaburzenie pracy wątroby, przyspiesza powstawanie enzymów trawiennych. Podobne
skutki wywołuje E-321, który występuje w gumie do żucia. Działa też uczulająco.

Z prasy, c.d.

Zanieczyszczenia i toksyny żywności



Metale, metaloidy i ich związki



Inne elementy i związki
nieorganiczne (J< Br, F, Se,
azotany, azotyny, azbest)



Związki chlorowcoorganiczne
(w. aromatycznych i
alifatycznych, fenoli i alkoholi,
polichlorowane bifenyle,
benzodioksyny,



Nitrozoaminy



Związki aminowe i nitrylowe



Węglowodory aromatyczne i

alifatyczne (heksan, bezen,

styren, toluen, ksylen)



WWA



Detergenty i srodki

dezynfekujące



Mikotoksyny (alfa-, ochra,

alkaloidy sporyszu, fitotoksyny

(=alkaloidy), k



Kwas erukowy



Izotopy radioaktywne (cez,

kobalt, jod, tryt, potas,

stront...)

Zanieczyszczenia pochodzenia
naturalnego - mikotoksyny



Wtórne metabolity grzybów pleśniowych np. z rodzaju

Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Alternaria



Aflatoksyny – orzechy, kukurydza i ich przetwory,

narażenie przewlekłe: zakwalifikowane do I grupy czynników

rakotwórczych dla człowieka, hepatotoksyczne



Ochratoksyna – w zbożach i przetworach zbożowych, kawie,

rodzynkach, podrobach wieprzowych, działanie nefro- i

neurotoksyczne, teratogenne, kancerogen? (grupa 2B)
endemiczna nefropatia bałkańska

Zanieczyszczenie azotanami i azotynami



Warzywa i ich przetwory – kumulacja, przenawożenie



Azotany (nietoksyczne) – przechowywanie żywności –
utlenianie- toksyczne azotyny



Methemoglobinemia



Prekursory nitrozoamin (Kancerogen!)

śywność genetycznie modyfikowana



Środki spożywcze ulepszone za pomocą technik
inżynierii genetycznej (rekombinacja DNA)



Zwiększenie wydajności plonów



Poprawienie odporności na czynniki zewnętrzne
atmosferyczne, chemiczne, biologiczne



Polepszenie właściwości produkcyjnych – trwałości,
cech organoleptycznych, termin dojrzewania

śywność genetycznie zmodyfikowana



Soja i kukurydza – stosowana przemyśle
spożywczym i jako dodatek do pasz, ściśle
zdefiniowany rodzaj modyfikacji



Na polskim rynku od 1997 r.



Specjalne oznakowanie jeśli zawartość składnika
GM stanowi >0.9%



Kontrola zawartości składnika GM – łańcuchowa
reakcja polimerazy (PCR)

GMO – potencjalne zagrożenia



Skutki rekombinacji w kolejnych pokoleniach?



Trwałość rekombinowanych organizmów?



Jakie są naturalne sposoby przekazywania DNA między

organizmami odległymi ewolucyjnie

Niekontrolowane przenoszenie genów z roślin genetycznie

modyfikowanych na inne gatunki

Przenoszenie genów z genetycznie modyfikowanych

organizmów w obrębie przewodu pokarmowego

Wypieranie starych gatunków przez org. transgeniczne

Alergie spowodowane przez nową żywność

Rośliny transgeniczne



Pomidory o przedłużonej świeżości i wydłużonym
okresie dojrzewania



Tytoń, ziemniaki, kukurydza – odporne na owady



Tytoń, bawełna, soja, ziemniaki – odporne na
herbicydy



Tytoń, ziemniaki, soja, orzeszki ziemne odporne na
wirusy,



Rzepak, słonecznik – zmodyfikowany skład kwasów
tłuszczowych