دی اکسید تیتانیوم (TiO2)یک ترکیب معدنی است که به طور گسترده در محصولات غذایی، آرایشی، دارویی، پوششها و مواد صنعتی استفاده میشود. به دلیل کدورت عالی، پایداری شیمیایی و عملکرد نوری، مدت طولانی است که به عنوان یک ماده نسبتاً ایمن در نظر گرفته شده است. با این حال، با پیشرفت تحقیقات نانومواد، مطالعات نشان داده اند که مسیرهای مختلف قرار گرفتن در معرض، اندازه ذرات و غلظت قرار گرفتن در معرض ممکن است به اثرات بیولوژیکی متفاوتی منجر شود. بنابراین، ارزیابی تاثیر دی اکسید تیتانیوم بر سلامتی نیاز به یک ارزیابی جامع بر اساس مکانیسمهای سمشناسی، مسیرهای مواجهه و دوز{3}}روابط پاسخ دارد.
1. مکانیسم های خطر بالقوه قرار گرفتن در معرض استنشاق
در میان تمام مسیرهای قرار گرفتن در معرض، استنشاق بالاترین خطر در نظر گرفته می شود و در درجه اول با محیط های شغلی مانند تولید دی اکسید تیتانیوم، پردازش پودر و عملیات پوشش اسپری مرتبط است. وقتی ذرات دی اکسید تیتانیوم قابل تنفس-معمولاً کوچکتر از 10 میکرومتر-استنشاق میشوند، میتوانند در نواحی آلوئولی ریهها رسوب کنند.
از منظر پاتولوژیک، قرار گرفتن در معرض{0}درازمدت با غلظتهای بالای گرد و غبار ممکن است واکنشهای استرس اکسیداتیو را تحریک کند. ذرات دی اکسید تیتانیوم می توانند فعال شدن ماکروفاژها را در بافت ریه تحریک کنند و منجر به آزاد شدن واسطه های التهابی و ایجاد واکنش های التهابی مزمن شوند. برخی از مطالعات حیوانی نشان داده اند که قرار گرفتن طولانی مدت در معرض دوزهای بالا ممکن است منجر به فیبروز ریوی و حتی تشکیل تومور شود. بر اساس این یافته ها، آژانس بین المللی تحقیقات سرطان (IARC) گرد و غبار دی اکسید تیتانیوم قابل استنشاق را به عنوان گروه 2B "سرطان زای احتمالی برای انسان" طبقه بندی کرده است. توجه به این نکته مهم است که این طبقه بندی عمدتاً بر اساس داده های حیوانی است تا شواهد اپیدمیولوژیک قطعی انسانی.
سطوح خطر به شدت تحت تأثیر غلظت قرار گرفتن در معرض، مدت زمان و اندازه ذرات است. سطح قرار گرفتن در معرض محیطی معمولی معمولاً بسیار کمتر از سطوحی است که در محیط های شغلی با آن مواجه می شویم.
2. خصوصیات بیولوژیکی نانو-دی اکسید تیتانیوم
در سالهای اخیر، دی اکسید تیتانیوم در مقیاس نانو (معمولاً ذرات کوچکتر از 100 نانومتر) به کانون اصلی تحقیقات علمی تبدیل شده است. به دلیل افزایش قابل توجه سطح سطح، نانومواد واکنش پذیری سطح بالاتری را نشان می دهند. مطالعات نشان میدهد که ذرات نانو{4}}TiO2 ممکن است فعالتر در واکنشهای رادیکال آزاد شرکت کنند که به طور بالقوه منجر به آسیب DNA و ناهنجاریهای کروموزومی میشود.
دادههای تجربی نشان میدهند که نانوذرات ممکن است از طریق مکانیسمهایی مانند آسیب میتوکندری، تولید گونههای فعال اکسیژن و فعالسازی مسیرهای سیگنالینگ التهابی بر عملکرد سلولی تأثیر بگذارند. علاوه بر این، نانوذرات دارای قابلیتهای نفوذ بیولوژیکی قویتری هستند. تحت شرایط آزمایشی خاص، ممکن است وارد گردش خون سیستمیک شوند و به میزان محدودی در اندام هایی مانند کبد و کلیه تجمع کنند. با این حال، بیشتر یافتههای کنونی از مدلهای حیوانی و مطالعات آزمایشگاهی مشتق شدهاند، و اثرات بلندمدت بر سلامت انسان همچنان حوزه تحقیقات در حال انجام است.
3. اثرات بلع خوراکی بر دستگاه گوارش
دی اکسید تیتانیوم{0}}غذایی در طول تاریخ به عنوان یک افزودنی سفید کننده و رنگ آمیزی در محصولاتی مانند آب نبات، آدامس و محصولات لبنی استفاده می شده است. تحقیقات به طور کلی نشان میدهد که TiO2 با اندازه میکرون معمولی نرخ جذب دستگاه گوارش پایینی دارد و بیشتر ذرات از طریق مدفوع دفع میشوند.
با این وجود، برخی از مطالعات تجربی نشان داده اند که مصرف طولانی مدت دی اکسید تیتانیوم حاوی نانوذرات ممکن است بر تعادل میکروبیوتای روده تأثیر بگذارد. مطالعات حیوانی نشان دادهاند که نانوذرات ممکن است عملکرد سد روده را مختل کنند، پاسخهای التهابی موضعی را القا کنند و به طور بالقوه بر متابولیسم گلوکز و تنظیم انسولین تأثیر بگذارند. با این حال، باید تاکید کرد که شواهد بالینی در انسان محدود است و سیاستهای نظارتی در مورد استفاده از غذا در کشورهای مختلف متفاوت است.
4. ارزیابی ایمنی قرار گرفتن در معرض پوست
دی اکسید تیتانیوم به طور گسترده به عنوان یک عامل مسدود کننده اشعه ماوراء بنفش{0}}در محصولات آرایشی و بهداشتی و محصولات ضد آفتاب استفاده می شود. از دیدگاه جذب پوستی، تحقیقات گسترده نشان میدهد که ذرات معمولی با اندازه{2}}TiO2 بعید است که به پوست دست نخورده انسان نفوذ کنند. در نتیجه، جذب سیستمیک از طریق پوست سالم بسیار کم در نظر گرفته می شود.
حتی در کاربردهای نانوذرات، بیشتر مطالعات نشان میدهند که ذرات دی اکسید تیتانیوم عمدتاً روی سطح پوست یا درون فولیکولهای مو باقی میمانند و حداقل خطرات سیستمیک را برای سلامتی به همراه دارند.
5. کنترل خطر و اقدامات حفاظتی
اگرچه دی اکسید تیتانیوم به طور کلی ایمن در نظر گرفته می شود، اقدامات حفاظتی مناسب در محیط های صنعتی که در معرض{0} غلظت بالا هستند، ضروری است.
اول، کنترل قرار گرفتن در معرض شغلی باید بر کاهش گرد و غبار متمرکز شود. نصب سیستمهای تهویه با راندمان بالا، تجهیزات جمعآوری گرد و غبار و سیستمهای جابجایی مواد محصور میتواند غلظت ذرات معلق در هوا را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. کارگران همچنین باید از تجهیزات حفاظتی تنفسی تایید شده استفاده کنند تا خطرات استنشاق به حداقل برسد.
دوم، عملیات تولید و ذخیره سازی باید به حداقل رساندن پراکندگی پودر باشد. سیستمهای تغذیه خودکار، تکنیکهای پردازش مرطوب و فناوریهای گلولهسازی میتوانند به طور موثری تشکیل ذرات معلق در هوا را کاهش دهند.
برای تولیدکنندگان محصولات غذایی و مراقبت شخصی، رعایت دقیق استانداردهای نظارتی ضروری است. کنترل توزیع اندازه ذرات و غلظت مواد افزودنی در حین تقویت نظارت بر کیفیت زنجیره تامین به اطمینان از ایمنی محصول کمک می کند.
در سطح مصرف کننده، افراد به طور کلی نیازی به نگرانی بیش از حد در مورد دی اکسید تیتانیوم در محصولات تحت نظارت ندارند. با این حال، از استنشاق مواد آرایشی پودر شل یا پودرهای صنعتی{1} باید اجتناب شود.
6. ارزیابی جامع ریسک
به طور کلی، دی اکسید تیتانیوم یک ماده معدنی پایدار از نظر شیمیایی است که اثرات بالقوه سلامت آن تا حد زیادی به اندازه ذرات، مسیر قرار گرفتن در معرض و سطح دوز بستگی دارد. قرار گرفتن در معرض استنشاق شغلی و مصرف طولانیمدت نانوذرات، زمینههای اصلی نگرانی علمی باقی میماند، در حالی که خطرات مرتبط با استفاده عادی مصرفکننده عموماً کم در نظر گرفته میشوند.
با ادامه گسترش فناوری نانو، احتمالاً تحقیقات در مورد فعل و انفعالات بیولوژیکی دی اکسید تیتانیوم عمیق تر خواهد شد. از طریق ارزیابی علمی ریسک و مدیریت نظارتی استاندارد، صنایع می توانند در عین حصول اطمینان از حفاظت از سلامت انسان از مزایای مادی دی اکسید تیتانیوم بهره مند شوند.