Lịch sử công nghệ NANO
Ước mơ và trí tưởng tượng của con người thường làm nảy sinh khoa học và công nghệ mới. Công nghệ nano, một biên giới của thế kỷ 21, được sinh ra từ những giấc mơ như vậy. Công nghệ nano được định nghĩa là sự hiểu biết và kiểm soát vật chất ở các kích thước từ 1 đến 100 nm, nơi các hiện tượng độc đáo cho phép các ứng dụng mới. 1 Mặc dù con người tiếp xúc với các hạt nano đã xảy ra trong suốt lịch sử loài người, nhưng nó đã tăng lên đáng kể trong cuộc cách mạng công nghiệp. Việc nghiên cứu các hạt nano không phải là mới. Khái niệm “nanomet” lần đầu tiên được đề xuất bởi Richard Zsigmondy, người đoạt giải Nobel hóa học năm 1925. Ông đã đặt ra thuật ngữ nanomet một cách rõ ràng để mô tả kích thước hạt và ông là người đầu tiên đo kích thước của các hạt như chất keo vàng bằng kính hiển vi.
| Các sở, cơ quan độc lập và ủy ban có ngân sách dành cho nghiên cứu và phát triển công nghệ nano | Các bộ, cơ quan độc lập và ủy ban liên bang khác đang tham gia |
|---|---|
| Ủy ban An toàn Sản phẩm Tiêu dùng | Sở Giáo Dục |
| Bộ Thương mại Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia | Bộ Thương mại Cục Công nghiệp và An ninh Cục Quản lý Phát triển Kinh tế Văn phòng Nhãn hiệu và Bằng sáng chế Hoa Kỳ |
| Bộ Nội vụ Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ | |
| Sở năng lượng | Sở Tư pháp Học viện Tư pháp Quốc gia |
| Bộ Y tế và Dịch vụ Nhân sinh Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Viện Sức khỏe và An toàn Nghề nghiệp Quốc gia Viện Y tế Quốc gia | Văn phòng Cộng đồng Tình báo của Giám đốc Cơ quan Tình báo Quốc gia Văn phòng Trinh sát Quốc gia |
| Bộ An ninh Nội địa | Cục quản lý an toàn vệ sinh lao động |
| Bộ Giao thông vận tải Cục quản lý đường cao tốc liên bang | Bộ Ngoại giao |
| Cơ quan bảo vệ môi trường | Bộ Tài chính |
| Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia | Ủy ban điều tiết hạt nhân |
| Quỹ khoa học quốc gia | Ủy ban Thương mại Quốc tế Hoa Kỳ |
| Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ Dịch vụ Nghiên cứu Nông nghiệp Dịch vụ Lâm nghiệp Viện Thực phẩm và Nông nghiệp Quốc gia |
Tương lai của công nghệ NANO
Ngày nay, công nghệ nano từng ngày tác động đến cuộc sống con người. Những lợi ích tiềm năng rất nhiều và đa dạng. Tuy nhiên, do con người tiếp xúc rộng rãi với các hạt nano, có một mối lo ngại đáng kể về những rủi ro tiềm ẩn đối với sức khỏe và môi trường. Những mối quan tâm này đã dẫn đến sự xuất hiện của các ngành khoa học bổ sung bao gồm độc chất học nano và y học nano. Độc chất học nano là nghiên cứu về các tác động bất lợi tiềm ẩn đối với sức khỏe của các hạt nano. Nanomedicine, bao gồm các phân ngành như kỹ thuật mô, vật liệu sinh học, cảm biến sinh học và hình ảnh sinh học, được phát triển để nghiên cứu những lợi ích và rủi ro của vật liệu nano được sử dụng trong y học và thiết bị y tế. Một số lợi ích tiềm năng của vật liệu nano y tế bao gồm cải thiện khả năng phân phối thuốc, lớp phủ kháng khuẩn của các thiết bị y tế, giảm viêm, chữa lành mô phẫu thuật tốt hơn và phát hiện các tế bào ung thư lưu hành. Tuy nhiên, do thiếu dữ liệu độc tính đáng tin cậy, khả năng ảnh hưởng đến sức khỏe con người tiếp tục là một mối quan tâm lớn.
Đánh giá an toàn của vật liệu NANO
Sự an toàn của các sản phẩm tiêu dùng có chứa vật liệu nano là mối quan tâm ban đầu của xã hội. Khi các cơ quan quản lý của Hoa Kỳ thông qua định nghĩa NNI1 về vật liệu nano, người ta kỳ vọng rằng các kỹ thuật đánh giá rủi ro được sử dụng cho thuốc và hóa chất độc hại sẽ được sử dụng để đánh giá rủi ro của vật liệu nano. Tuy nhiên, các báo cáo về khoảng trống dữ liệu lớn cho thấy sự cần thiết phải tăng cường các phương pháp thử nghiệm độc tính thông thường. Walker và Bucher đã tóm tắt bốn lý do tại sao vật liệu nano cần được đánh giá khác với các phương pháp thông thường: (a) các lộ trình phơi nhiễm mới xuất hiện khi vật liệu nano đủ nhỏ để đi vào các cổng tế bào mới; (b) Các đặc tính bề mặt ảnh hưởng đến phép đo liều vì chúng làm thay đổi độc tính của các vật liệu có kích thước và hình dạng tương tự; (c) Các ứng dụng thương mại mới có thể dẫn đến các tương tác sinh học mới và các độc tính không lường trước được; và (d) Đánh giá rủi ro tương đối khi sử dụng liều biểu thị theo khối lượng có thể dẫn đến kết quả sai vì liều của một số vật liệu nano có thể mở rộng theo một thuộc tính phụ thuộc vào kích thước như diện tích bề mặt. Bởi vì các tính chất vật lý của vật liệu nano có liên quan đến ba bước đầu tiên trong mô hình quản lý/đánh giá rủi ro của Hoa Kỳ, cụ thể là xác định mối nguy, đánh giá phản ứng liều lượng và đánh giá phơi nhiễm, nên chúng có liên quan đến bước thứ tư, mô tả đặc điểm rủi ro.16 Vì nhiều thông tin đặc điểm vật lý cần thiết (ví dụ: hình dạng, thành phần, diện tích bề mặt, tính chất bề mặt và trạng thái kết tụ) không có sẵn, nhu cầu về dữ liệu phơi nhiễm và độc tính đáng tin cậy và có thể lặp lại vẫn tồn tại. Mặc dù đã có những tiến bộ đáng kể trong nghiên cứu về độc học nano và y học nano trong những năm gần đây, nhưng vẫn còn nhiều việc phải làm.
Những thách thức không phải là của riêng Hoa Kỳ. Thật không may, không có giao thức tiêu chuẩn được quốc tế chấp nhận để kiểm tra độc tính của vật liệu nano. Hơn nữa, hiện tại có rất ít nếu có bất kỳ biện pháp kiểm soát tích cực đặc trưng tốt nào được quốc tế chấp nhận cho các nghiên cứu vật liệu nano. Thực tiễn hiện tại là các nhà điều tra sử dụng các giao thức của họ và so sánh kết quả với việc kiểm soát phương tiện. Trong những trường hợp như vậy, rất khó để so sánh các kết quả về độc tính nano đã được công bố. Trong bối cảnh này, cần có các mô hình và phương pháp được quốc tế công nhận để cho phép các cơ quan quản lý đánh giá mức độ an toàn của vật liệu nano. Các nỗ lực đang được tiến hành và các phương pháp đánh giá độ an toàn của vật liệu nano đã được phát triển. Các phương pháp tiêu chuẩn hóa cũng đã được đề xuất cho mục đích này. Nhóm điều phối nghiên cứu công nghệ nano Vương quốc Anh và Phòng thí nghiệm mô tả đặc tính công nghệ nano quốc gia Hoa Kỳ đã bắt đầu cung cấp các vật liệu tham khảo để thử nghiệm độc tính nano. Liên minh quốc tế về hài hòa hóa môi trường, sức khỏe con người và an toàn nano đã bắt đầu phát triển các giao thức thử nghiệm để thử nghiệm độc tính nano. Trước thử nghiệm độc tính trong thế kỷ 21 do Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Hoa Kỳ (NRC) đề xuất, việc sàng lọc vật liệu nano thông lượng cao có vẻ đầy hứa hẹn và có thể khả thi trong tương lai không xa. Mặc dù bản chất phức tạp của vật liệu nano khiến việc phát triển đánh giá độ an toàn của chúng trở nên khó khăn, nhưng tương lai của công nghệ nano dường như rất tươi sáng.
