1

Nano bạc- cách nhìn nhận các dữ liệu có sẵn và những lổ hỗng kiến thức của con người và những đánh giá rủi ro môi trường

Tóm tắtNano bạc ngày càng được sử dụng nhiều trong các loại sản phẩm. Một số ứng dụng có kết quả trong mối quan tâm của chính phủ và dân chúng bởi vì những hiểm họa tiềm tàng của nano bạc ít được biết đến. Trong bài bình phẩm này, một cuộc đánh giá đã được tiến hành để xác định những lỗ hổng kiến thức cần làm sáng tỏ nhằm trước khi những rủi ro cho con người lẫn môi trường được đánh giá đáng tin cậy như đối với các hóa chất “không phải kích thước nano”. Người ta giả thiết rằng những ảnh hưởng độc hại của nano bạc là do sự kết hợp của các đặc tính riêng biệt của hạt nano và sự phát sinh ra các ion. Đề tài chính cho việc nghiên cứu trong tương lai là xác nhận "giả thuyết 0" -những ảnh hưởng độc hại của nano bạc tỷ lệ thuận với hoạt động của các ion bạc tự do được giải phóng từ các hạt nano. Hơn nữa, nó phải được xác định liệu có hay không hoặc ở mức độ nào hạt nano bạc sẽ xâm nhập vào cơ thể. Các kết quả của các xét nghiệm này sẽ xác định các yêu cầu để thử nghiệm độc tính hơn nữa.

Giới thiệu

Công nghệ nano là một công nghệ cho phép kết hợp với các cấu trúc khác nhau, từ khoảng 1-100 nm trong ít nhất một chiều (Viện Tiêu chuẩn Anh [BSI] 2007, Ủy ban Khoa học về những rủi ro về sức khỏe mới nổi gần đây [SCE-NIHR] 2008). Các kết quả về kích thước nano trong các đặc điểm hóa lý đặc trưng có thể khác với những hợp chất thông thường hoặc các hạt có kích thước lớn hơn. Hiệu ứng này chủ yếu là do diện tích bề mặt lớn tỷ lệ với khối lượng, có khả năng gây ra phản ứng cao. Vì những đặc điểm đặc trưng của việc sử dụng các chất ở hình dạng nano có thể có lợi thế hơn việc sử dụng các hóa chất thông thường. Công nghệ nano đang được mở rộng nhanh chóng và được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như chăm sóc sức khỏe, hàng tiêu dùng như mỹ phẩm, ICT, thực phẩm và thức ăn chăn nuôi, sức khỏe môi trường, và nông nghiệp (Roszek et al 2005; Bouwmeester et al 2007; Dekkers et al 2007a; www.nanotechproject.org). Do đó, không có gì ngạc nhiên khi nhiều sản phẩm có chứa các hạt nano được thiết kế đã có sẵn dành cho người tiêu dùng.   Một trong những chất được sử dụng trong công thức nano là bạc (nano-bạc). Nó đã được sử dụng từ thời cổ đại cho đồ trang sức, đồ dùng, tiền tệ, hợp kim nha khoa, nhiếp ảnh, vật liệu nổ, vv (Chen và Schluesener 2008). Cho đến khi kháng sinh ra đời, nó cũng được sử dụng cho hoạt động khử trùng, đặc biệt trong việc chữa trị các vết thương hở và bỏng. Do đặc tính kháng khuẩn của nó, bạc cũng đã được tích hợp trong các bộ lọc để lọc nước uống và nước hồ bơi (Cơ quan kiểm tra các chất độc hại và dịch bệnh [ATSDR] 1990, được trích dẫn trong Tổ chức Y tế Thế giới [WHO] 2002). Để tạo ra nano-bạc, bạc kim loại đã được thiết kế thành các hạt siêu mịn bằng một số phương pháp, bao gồm cả phóng tia lửa điện, giảm điện hóa, tổng hợp hóa lạnh sau (cryochemical synthesis) (Chen và Schluesener 2008). Hạt Nano bạc chủ yếu là nhỏ hơn 100 nm và bao gồm khoảng 20- 15,000 nguyên tử bạc (Oberdorster et al. 2005a, b; Warheit et al. 2007, được trích dẫn trong Chen và Schluesener 2008). Các hạt nano, bao gồm cả nano bạc, có thể có hình dạng khác nhau, chẳng hạn như hình cầu, hình que, hình khối. Ngoài ra, các cấu trúc nano có thể được tạo ra như hình ống, hình dây, hình nhiều cạnh, hoặc những màng mỏng. Tại cấp độ nano, các hạt bạc thể hiện sự sai lệch lý-hoá (giống như sự phân vùng pH phụ thuộc vào chất rắn và sự hòa tan phân tử

2

vật chất) và các hoạt động sinh học so với kim loại thường dùng (Lok et 2007 al;. Pal et al 2007). Điều này là do diện tích bề mặt cao hơn mỗi khối lượng, cho phép một số lượng các nguyên tử lớn hơn tương tác với môi trường xung quanh.    Do tính chất của bạc ở cấp độ nano, ngày nay nano-bạc được sử dụng ngày càng nhiều trong các sản phẩm tiêu dùng và y tế. Bởi vì bạc là một yếu tố trắng bóng và mềm, tầm quan trọng của việc sử dụng các hạt nano bạc là để tạo nên sản phẩm bạc. Tuy nhiên, hoạt tính kháng khuẩn mạnh một cách đáng kể của nó là hướng lớn cho phát triển các sản phẩm nano bạc. Trong số hơn 800 sản phẩm tiêu dùng chứa vật liệu nano, khoảng 30% tuyên bố trong đó có chứa các hạt bạc. Ví dụ như các vật liệu đóng gói thực phẩm và thực phẩm bổ sung, hàng dệt kháng mùi, đồ điện tử và đồ gia dụng, mỹ phẩm và thiết bị y tế, thuốc khử trùng nước, và thuốc xịt phòng. Một số ứng dụng của nano bạc đã tạo nên mối quan tâm của các chính phủ và các cuộc bàn luận trong công chúng. Một ví dụ là việc bỏ thêm các hạt nano bạc trong tất để giết vi khuẩn kết hợp với mùi hôi chân. Một nghiên cứu gần đây (Benn et al 2008.) đã tiết lộ rằng bạc có thể dễ dàng bị rò rỉ vào nước thải trong quá trình giặt, do đó có khả năng phá vỡ các vi khuẩn hữu ích được sử dụng trong các thiết bị xử lý nước thải, hoặc gây hại đến các sinh vật sống trong nước ở các hồ và suối. Benn và các đồng nghiệp đã tìm thấy rằng một số thương hiệu tất đã mất gần 100% lượng bạc trong bốn lần giặt, trong khi hai thương hiệu khác bị mất ít hơn 1% cùng số lần giặt (Benn et al 2008).   Nano-bạc cũng được sử dụng trong máy giặt bởi vì hoạt tính kháng khuẩn của nó (Vigneshwaran et al. 2007, được trích dẫn trong Chen và Schluesener 2008).Một số cơ quan của Thụy Điển, bao gồm Cơ quan Bảo vệ môi trường Thụy Điển, đã phản đối ứng dụng này bởi vì nước thải có thể bị ô nhiễm với nano-bạc. Gần đây, Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (USEPA) đã quyết định điều chỉnh hình thức cụ thể của công nghệ nano. Ion bạc tạo ra các thiết bị như máy giặt, với mục đích tuyên bố là giết vi khuẩn, sẽ không còn là một thiết bị giặt đơn giản, mà là một thuốc trừ sâu. Thông báo này không phải là một hành động điều chỉnh công nghệ nano, mà là tác dụng diệt khuẩn của bạc hơn là so với kích thước để đưa đến quyết định. Dựa trên các tác dụng tiềm tàng trong hệ sinh thái thuỷ sản, phương pháp thanh lọc mới cần phải được phát triển để loại bỏ các nano-bạc, điều này có thể làm tăng chi phí cho chính phủ. Ngoài ra, nông dân lo ngại rằng hoạt động kháng khuẩn của nano bạc sẽ ảnh hưởng đến các vi khuẩn có lợi trong đất, mà rất cần thiết cho đất sử dụng cho nông nghiệp (Murata et al 2005).   Mặc dù thị trường các sản phẩm nano phát triển nhanh chóng, nhưng còn thiếu nhiều kiến thức về những rủi ro có thể qua việc tiếp xúc với hạt nano. Vì lý do này, chúng tôi tìm kiếm các tài liệu cho thông tin về tác dụng độc hại của nano bạc đối với con người khi tiếp xúc qua thực phẩm, các sản phẩm tiêu dùng và các sản phẩm y tế hoặc môi trường. Mặc dù việc công nhân tiếp xúc với nano-bạc không nằm trong phạm vi của bài viết này, tuy nhiên độc tính khi người lao động tiếp xúc trong quá trình sản xuất ra các sản phẩm cũng được tính đến.   Bởi vì các hạt nano bạc được miêu tả là một trong các sản phẩm phát triển nhanh nhất trong các ngành công nghiệp kỹ thuật nano, nên việc tiếp xúc rộng rãi đối với con người và môi trường đã xảy ra (Chen và Schluesener 2008). Tất cả các vật liệu nano có chứa bạc được xem xét trong tài liệu nghiên cứu này (các hạt nano, dây nano, màng mỏng nano, lớp phủ nano, vv) và việc so sánh với các đặc điểm độc tính của bạc thông thường cũng được thực hiện. Thông tin tổng hợp về nano bạc được sử dụng để phát hiện ra những khoảng trống nhận thức hiện tại. Với cái nhìn sâu sắc này, các chủ đề nghiên cứu trong tương lai được xây dựng để đạt được mục tiêu cuối cùng: Giảm thiểu

3

các rủi ro tiềm tàng của nano-bạc bằng cách thu thập dữ liệu đầy đủ để đánh giá sức khỏe con người và rủi ro đối với môi trường từ các dạng và kích thước của nano bạc.

BạcBạc, thông tin cơ bảnBạc là một trong những yếu tố cơ bản tạo nên hành tinh của chúng ta. Nó là một yếu tố hiếm nhưng là yếu tố tự nhiên, nó cứng hơn vàng, rất dễ kéo và dễ uốn. Bạc tinh khiết có tính dẫn điện và dẫn nhiệt cao nhất trong tất cả các kim loại và có điện trở tiếp xúc thấp nhất (Nordberg và Gerhardsson 1988). Nó có thể được giải phóng ra không khí và nước thông qua các quá trình tự nhiên như việc phá đá hoặc các hoạt động của con người như chế biến quặng, sản xuất xi măng và đốt nhiên liệu hóa thạch. Mưa có thể làm bạc chảy ra khỏi đất vào nước ngầm. Bạc có thể hiện diện ở 4 trạng thái oxy hóa khác nhau: Ag0, Ag+ , Ag2+ và Ag3+. Hai trạng thái ban đầu có nhiều nhất, hai trạng thái sau thì không bền trong môi trường nước (Smith và Carson năm 1977, được trích dẫn trong WHO 2002). Ion Bạc tự do là Ag+. Trong môi trường, bạc được tìm thấy như là một ion hóa trị 1 cùng với cacbonat axit, sulfide hoặc sulfate hoặc phức tạp hơn với clorua và sunfat hấp phụ trên hạt vật chất trong dung dịch nước (ATSDR 1990, được trích dẫn trong WHO 2002). Chính kim loại bạc là không hòa tan trong nước, nhưng các muối kim loại chẳng hạn như nitrat bạc (AgNO3) và clorua bạc (AgCl) thì hòa tan trong nước (WHO 2002). Bạc ở nồng độ thấp trong giai đoạn này tồn tại như bạc sulfhydrate (AgSH) hoặc HS-Ag-S-Ag-SG, 1 polyme đơn giản. Khi bạc hiện diện ở nồng độ cao trong giai đoạn dung dịch, nó được tìm thấy là chất keo bạc sulfide hoặc phức polysunfit.

Nói chung mọi người được tiếp xúc với bạc chủ yếu thông qua ăn uống bởi nước uống và thực phẩm. Trong thời gian trước đây, bạc đã được được sử dụng trong một loạt các ứng dụng. Nền văn minh xưa đã nhận thức về các tính chất diệt khuẩn bạc (Hill và Pillsbury 1939). Kim loại bạc đã được sử dụng cho phẫu thuật chân tay giả và nẹp, thuốc diệt nấm và đúc tiền. Các hợp chất bạc hòa tan như muối bạc, đã được sử dụng trong điều trị tâm bệnh tâm thần, động kinh, nghiện nicotin, viêm dạ dày ruột, và bệnh truyền nhiễm, bao gồm cả bệnh giang mai và bệnh lậu (Marshall và Schneider 1977; Shelley et al. 1987; Gulbranson et al. 2000). Một số ứng dụng hiện tại của hợp chất bạc và bạc kim loại được liệt kê trong bảng I.

Bảng I – Các ứng dụng khác nhau của bạc và hợp chất bạcHợp chất bạc Bạc và hợp kim bạcChụp ảnh Đồ trang sứcPin Đồ dùng bằng bạcThuốc diệt khuẩn (thuốc sát trùng) Linh kiện điện tửChất xúc tác Tản nhiệtDược liệu Hàn Chất bôi trơn Hợp kim hànSự gieo mầm đám mây Chất siêu dẫnSơn cửa sổ Thuốc diệt khuẩnGương Hỗn hống răngChất bảo quản Vòng biĐúc tiền mạ điện Huy chươngMỹ phẩmVệ sinh hồ bơi, bồn tắm hơi/spa, nước uống

Năm 2003, những ứng dụng công nghiệp, đồ trang sức và đồ làm bằng bạc và ngành nhiếp ảnh được người tiêu dùng sử dụng bạc nhiều nhất (40, 31 và 22%, tương

4

ứng: Gold Fields Khoáng sản Dịch vụ GFMS] 2004). Tuy nhiên, sự gia tăng của nhiếp ảnh kỹ thuật số đưa đến việc sử dụng bạc bị giảm trong bốn năm qua. Việc sử dụng bạc rộng nhất và phổ biến nhất trong y học kết hợp với sulfadiazine, nó trở thành một tác nhân kháng khuẩn để điều trị bỏng (Russell và Hugo năm 1994; Klasen 2000; bạc 2003; xem xét Drake và Hazelwood 2005). Protein bạc keo trong một thời gian đã thường được sử dụng để chống cảm lạnh (Fung và Bowen 1996) và nó cũng phổ biến như là một bổ sung chế độ ăn uống cho điều trị một số bệnh như phòng bệnh dị ứng (Gulbranson et al 2000; bạc năm 2003).

Bạc, Độc tính nói chungVì các hình thức phổ biến nhất của bạc là nguyên tố bạc (trạng thái oxy hóa 0)

và các ion bạc hóa trị I, phần lớn các dữ liệu về độc tính của bạc có liên quan đến 2 dạng hóa học của nguyên tố này. Mặc dù việc sử dụng rộng rãi của bạc và các ion bạc trong ngành công nghiệp bạc và cho các mục đích y học, nhưng chỉ có thông tin giới hạn về độc tính của bạc là có sẵn. Các cuộc nghiên cứu môi trường và con người hiện tại dường như minh chứng rằng một số công thức của bạc, đặc biệt là chúng giải phóng ra các ion bạc tự do (Ag+), thì độc hại hơn. Điều này hướng chúng ta xây dựng giả thuyết sau đây:

Ảnh hưởng độc hại của chất bạc tỷ lệ thuận với tỷ lệ tạo ra của các ion bạc tự do từ chúng.Mặc dù độc tính cấp tính của bạc trong môi trường phụ thuộc vào sự sẵn có của

các ion bạc tự do, điều tra đã chỉ ra rằng các nồng độ ion Ag + là quá thấp để dẫn đến việc có độc tính (WHO 2002). Kim loại bạc xuất hiện đã đặt ra nguy cơ tối thiểu đến sức khỏe, trong khi các hợp chất bạc hòa tan dễ hấp thụ hơn và có khả năng tạo ra các tác dụng phụ (Drake và Hazelwood 2005). Việc sử dụng đa dạng các loại bạc cho phép tiếp xúc thông qua các tuyến đường khác nhau để xâm nhập vào cơ thể. Ăn uống là con đường chính cho các hợp chất bạc và protein keo bạc xâm nhập (Silver 2003). Chế độ ăn uống ước tính được lượng bạc là 70-90 g.day -1. Hít bụi hoặc khói chứa bạc xảy ra chủ yếu trong môi trường nghề nghiệp, ví dụ trong các nhà máy công nghiệp liên quan đến sản xuất hóa chất bạc (ví dụ, bột bạc, bạc nitrat, ôxít bạc, clorua bạc, và bột cadmium bạc ), sản xuất đồ trang sức, chế tạo bạc, và sản xuất bộ đồ ăn (Drake Hazelwood 2005). Ngoài ra việc da thường xuyên tiếp xúc cũng xảy ra trong môi trường nghề nghiệp (ATSDR 1990), như từ các ứng dụng của các loại kem bỏng (Wan et al. 1991) và tiếp xúc với đồ trang sức (Catsakis và Sulica 1978). Bạc cũng có thể xâm nhập vào cơ thể thông qua việc sử dụng của các kim tiêm châm cứu, ống thông, hốn hỗng răng hoặc vết thương đâm thủng do tai nạn (Xem xét trong Drake Hazelwood năm 2005). Ảnh hưởng sức khỏe phổ biến nhất liên quan tiếp xúc mãn tính với bạc là sự đổi màu của da thành màu xám hay màu xanh xám (argyria) vĩnh viễn, chủ yếu trong khu vực tiếp xúc ánh nắng mặt trời và vùng mắt (argyrosis) (ATSDR 1990; Drake và Hazelwood 2005). Triệu chứng mãn tính kéo dài với liều lượng thấp của muối bạc làm thoái hóa mỡ bộ phận gan và thận và thay đổi trong các tế bào máu (Venugopal và Luckey 1978). Hợp chất bạc hòa tan cũng có khả năng tích tụ với số lượng nhỏ trong não và cơ bắp sau khi tiếp xúc lâu dài (Fung và Bowen 1996). Do dưới bất kỳ hình thức nào của bạc, người ta không nghĩ bạc là độc hại đến hệ thống miễn dịch, tim mạch, thần kinh hoặc hệ thống sinh sản (ATSDR 1990) và nó không phải là chất được coi là gây ung thư (Furst và Schlauder 1978), ngoại trừ argyria hoặc argyrosis và một số vấn đề nhỏ, bạc tương đối không độc hại (Chen và Schluesener năm 2008).

5

Khía cạnh môi trường

Bạc trong môi trườngMặc dù bạc là hiếm trong môi trường tự nhiên, nồng độ có thể tăng bởi các hoạt

động do con người gây ra như luyện kim, sản xuất và xử lý vật tư ngành ảnh, hoặc đốt than (WHO 2002). Nó cũng rò rỉ vào môi trường thủy sản thông qua các nhà máy xử lý nước thuộc ngành công nghiệp và thành phố, tiếp nhận chất thải lỏng từ ngành công nghiệp nhiếp ảnh, nhà chế tạo bạc ô nhiễm nhất (Smith và Carson 1977, trích dẫnWHO năm 2002; Wen et al. 1997). Từ 1964-2000 chế tạo bạc của thế giới đạt mức 7.4-15.5 triệu kg (Silver Institute 2007). Không có số liệu nào có sẵn cho những năm gần đây, nhưng việc sử dụng bạc đã thay đổi đáng kể trong thập kỷ qua. Sự gia tăng của nhiếp ảnh kỹ thuật số đã dẫn đến việc giảm một số lượng lớn của việc chế tạo và xử lý phim hàng năm, kèm theo sự suy giảm dần lượng khí thải bạc. Sự giảm này (lĩnh vực nhiếp ảnh tiêu thụ 26% tổng nhu cầu bạc năm 1997) đã được bù đắp nhiều hơn bằng cách tăng sản xuất của hàng hóa điện tử và sử dụng bột nhão và chất hàn dẫn điện có chứa bạc. Nhu cầu về bạc có vẻ sẽ tiếp tục tăng khi bạc tìm ra cách ứng dụng mới, đặc biệt là ở dệt may, nhựa, và các ngành công nghiệp y tế, sự thay đổi mô hình phát thải bạc như những ngành công nghệ này và khuếch tán các sản phẩm thông qua nền kinh tế toàn cầu (Eckelman và Graedel 2007). Khoảng 25% sản lượng bạc bị mất trên mặt đất và các hệ sinh thái thủy sản (tương ứng xấp xỉ 2/3 và 1/3) (Scow et al. năm 1981, được trích dẫn trong Purcell và Peters 1998). Smith và Carson (1977) thấy rằng 150.000 kg bạc xâm nhập vào hệ thống thuỷ sản mỗi năm từ ngành công nghiệp, khi sản lượng bạc trên thế giới đã gần như tăng gấp đôi, cho đến năm 2000 đạt mức gần 300.000 kg bạc có thể xâm nhập các thuỷ sản hệ thống mỗi năm. Trong những năm 1980 mức độ lên đến 150 mg.kg-1 đã được tìm thấy trong trầm tích của Sông Genesee, Hoa Kỳ. Nồng độ bạc cao nhất (38 g.l-1 ) trong nước ngọt được phát hiện ở sông Colorado, không xa từ việc phục vụ ngành công nghiệp như là một nguồn gốc do con người gây ra (USEPA 1980). Nồng độ nền môi trường xung quanh của bạc là 0.01

g.l-1 ở vùng nước nguyên sơ (WHO 2002). Mặc dù mức độ nâng cao do nguồn gốc con người gây ban đầu dường như cao nhưng chỉ một lượng nhỏ thực sự là sinh học .  Các dạng phong phú nhất của bạc trong biển là AgCl2 (Bryan và Langston 1992). Bạc dễ dàng hút bám hợp chất sắt, các khoáng chất đất sét,... Hơn nữa, sự thấm hút bề mặt của manga dioxide và sự kết tủa với hợp chất halogenua đã giảm nồng độ của bạc hòa tan trong trạng thái nước, kết quả tăng nồng độ trong lớp trầm tích so với nước. Chỉ có việc giảm sự hấp thụ bạc trong lớp trầm tích sẽ là đưa đến kết quả hoặc bạc kim loại hoặc bạc sulfua, cả hai kết quả đều không hòa tan trong nước (USEPA 1980). Hợp phức bạc thiolate đã được trong nguồn nước bị ô nhiễm nặng. Các phức hợp này liên tục trao đổi ion bạc với nhau và chúng cũng có khả năng để chuyển vào hoặc ra khỏi hạt vật chất và các tế bào của sinh vật, bên cạnh khả năng hình thành bạc sulfua (Bell và Kramer 1999, được trích dẫn trong WHO 2002). Trong điều kiện oxy hóa, bạc được tìm thấy là bromua (bromides), clorua (chlorides) và iodides trong nước ngọt và đất. Theo điều kiện giảm, bạc tồn tại như kim loại tự do và bạc sulfide (ATSDR Năm 1990, được trích dẫn trong WHO 2002). Với độ mặn ngày càng tăng nước biển càng có nhiều phức hợp bạc chloro hình thành (Luoma 1994).

Tích tụ sinh học của bạcTích tụ sinh học của bạc đã được điều tra ở một số nghiên cứu. Sanders và

Abbe (1987) thấy rằng 2 g bạc / l-1 nước là đủ cho tảo biển tích tụ đáng kể một lượng bạc (tức là trên giới hạn phát hiện). Động vật thân mềm hai mảnh vỏ ở biển tích tụ bạc

6

mạnh hơn tảo và thậm chí một số động vật thân mềm có thể tích tụ bạc từ trầm tích. Hàu, gastrops và động vật chân đốt, tất cả đều có thể kết hợp bạc, trong đó lượng kết hợp ra sao còn phụ thuộc vào sự sẵn có sinh học của bạc, thời kỳ, kích thước, giống, giai đoạn sinh sản, sức khỏe nói chung và sự trao đổi chất của sinh vật. Ngoài ra, nhiệt độ nước, độ mặn, ôxy hòa tan, độ đục, và sự hiện diện của các hợp chất khác có thể ảnh hưởng đến việc tích tụ sinh học (Presley et al. 1990). Người ta cho rằng sự tích tụ của bạc là do tính khả dụng sinh học của ion bạc tự do, nhưng Reinfelder và Chang (1999) đã nhận ra rằng AgCl là yếu tố góp phần cho sự gia tăng hấp thu bạc (Fortin và Campbell 2000).

Các thí nghiệm với cá hồi cầu vồng đã chỉ ra rằng sự hấp thu của bạc diễn ra thông qua một kênh ion natri nằm trên đỉnh màng của mang cá (Bury và Wood 1999). Hogstrand và các đồng nghiệp (năm 1996) đã nghiên cứu với những con cá tương tự đã đưa ý kiến rằng độc tính có thể từ việc tích tụ bạc trong gan đã được giảm bằng chất metallothionein, một loại protein cô lập kim loại (WHO 2002).

Bạc, độc tính trong môi trườngĐộc tính cấp tính của bạc phụ thuộc vào hình dạng hóa học của nó và tính sẵn

có của ion bạc tự do. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng với chỉ cần một lượng 1-5 g.1-1 thì những sinh vật và côn trùng dưới nước, cá hồi và cá bơn có thể bị giết chết (Bryan và Langston năm 1992; Wood et al. 1994). Hơn nữa, sự tích tụ bạc ở các loài chỉ tiếp xúc với nồng độ thấp hơn của bạc cũng dẫn đến những ảnh hưởng xấu đến sự tăng trưởng (Eisler 1997). Về khía cạnh môi trường biển, các nhà điều tra đã chỉ ra rằng nồng độ sinh học các ion bạc tự do quá thấp để dẫn đến độc tính (WHO 2002).

Độc tính của bạc (nano) trong hệ sinh tháiMặc dù mức độ tập trung của bạc không nhiều để gây nguy hiểm cho con người

và môi trường, nhưng nano bạc có những tính chất bề mặt và vật lý có thể tạo ra một mối đe dọa cho sức khỏe con người và môi trường (Lee và các đồng nghiệp 2007).

Đặc biệt là khả năng của nano-bạc trong việc cung cấp một nguồn chứa cho các ion bạc độc hại là mối quan tâm trong quan điểm này. Các thuộc tính thích hợp nhất được tổng hợp trong Bảng II.

Bảng II. Những đặc tính chính tác động đến vận mệnh và hành vi của các vật chất nano trong hệ sinh thái và môi trường.

Kích thướcDiện tích bề mặtbề mặt hóa họcNước và độ hòa tan lipidHệ số phân vùng carbon hữu cơ (Koc)Áp suất hơi (chủ yếu là quan trọng đối với chất lỏng)Sự đông tụ hoặc tình trạng kết tụThành phần hóa học (bao gồm cả lớp phủ và độ tinh khiết)

   Do có sự khác nhau trong các thuộc tính hóa-lý và các hoạt động sinh học của nano-bạc so với các kim loại thông thường, nên không thể loại trừ khả năng phản ứng tăng của nano-bạc (Vì diện tích bề mặt lớn) dẫn đến độc tính tăng do các hoạt động của các ion bạc tự do phát hành bởi các hạt nano (xem ở trên giả thuyết).

7

   Nghiên cứu gần đây với cá ngựa vằn cho thấy hạt nano bạc đơn 12 nm ảnh hưởng đến sự phát triển sớm của phôi cá (Lee et al. 2007). Hạt nano bạc có khả năng gây ra các nhiễm sắc thể quang sai và mối bất hại cho DNA và có khả năng kìm hãm sự phát triển nhanh các dòng tế bào của cá ngựa vằn (Asharani et al. 2007). Gần đây trong các cuộc nghiên cứu độc tính vivo va vitro ở các loài động vật có vú với nano bạc cho thấy bạc hạt nano có khả năng xâm nhập tế bào và gây ra các mối bất lợi cho tế bào (Hussain et al 2005;. Ji et al. 2007). Nói chung lại, cần nghiên cứu thêm về các loài sinh thái có liên quan để điều tra xem liệu sự có mặt của hạt bạc nano- hạt có tạo ra mối đe dọa cho sức khỏe môi trường.

   Cũng cần xác định liệu sự hiện diện của nano bạc trong các sản phẩm khác nhau thực sự có khả năng ảnh hưởng đến môi trường nước và mặt đất hay không. Cụ thể hơn, mức độ liên kết mạnh như thế nào giữa nano-bạc và sản phẩm được kết hợp và làm thế nào để thay đổi các tính chất hóa học dưới bất cứ trường hợp nào dẫn đến việc tạo ra nhiều hơn / ít hơn nano-bạc vào môi trường nước, nano-bạc không kết hợp trong các sản phẩm nào? Không tìm thấy cơ sở độc tính nào của nano-bạc trong đất.

Kết luận môi trường Các ảnh hưởng của bạc đã được điều tra để biết thêm trong vòng 30 năm.

Lượng bạc trong nước môi trường nước khác nhau đã được xác định, nhưng mức độ bạc ion tự do, chủ yếu là trách nhiệm của độc tính, hiếm khi dẫn đến tác dụng phụ. Nano-bạc là một loại tương đối mới và khác với bạc về tính chất hóa học và vật lý khác nhau, được áp dụng trong các sản phẩm mà có thể dễ dàng gây ra ảnh hưởng trong môi trường nước.

   Nghiên cứu trong ống nghiệm đã chứng minh rằng nano-bạc có ảnh hưởng đến, trong số những thứ khác, sự sinh sản và sự phát triển và có ảnh hưởng đến DNA. Hơn nữa, nano-bạc được kết hợp trong các sản phẩm như máy lọc nước và máy giặt; sự hiện diện của bạc nano trong các sản phẩm này dễ dàng dẫn đến sự rò rỉ vào môi trường nước và đến các loài sinh vật trong môi trường nước.

   Nhìn chung, chúng ta biết rất ít về những ảnh hưởng cụ thể của nano-bạc trong môi trường cùng tất cả các khía cạnh trong chuỗi quan hệ nhân quả từ sự bay hơi từ sản phẩm phát ra khí thải phân phối trong môi trường (tức là hủy diệt môi trường) tác động vào hệ sinh vật. Vì vậy, hiện nay không thể không thể đánh giá được mức độ tin cậy về những rủi ro cho môi trường liên quan việc sản xuất và sử dụng nano-bạc.

Một câu hỏi nghiên cứu quan trọng là xác nhận các hiệu ứng độc hại của giả thuyết 0 tỷ lệ hoạt động của các ion bạc tự do được tạo ra bởi các các hạt nano. Ngoài đánh giá tác dụng trong môi trường nước, đặc biệt cần thêm nhiều nghiên cứu để điều tra ảnh hưởng của nano bạc trong môi trường đất khi không tìm thấy dữ liệu độc tính nào của nano bạc trong đất. Cuối cùng, cần nghiên cứu sâu hơn về việc tạo ra mô hình và tạo ra các động lực học của nano-bạc từ các ứng dụng cụ thể.

Đặc tính và phương thức hoạt động của nano-bạc

Đặc tính của nano-bạcNano bạc có tính chất sinh học có ý nghĩa đối với hàng tiêu dùng, công nghệ

thực phẩm (Ví dụ : thiết bị chế biến thực phẩm, nguyên liệu đóng gói, bảo quản thực phẩm), dệt may / vải (ví dụ: quần áo kháng khuẩn), và ứng dụng y tế (ví dụ, sản phẩm chăm sóc vết thương, thiết bị y tế cấy dưới da). Ngoài ra, nano bạc có các đặc tính

8

quang học và vật lý độc đáo mà bạc thông thường không có được, và nó được đánh giá có tiềm năng lớn trong các ứng dụng y học (ví dụ, chẩn đoán, phân phối thuốc, và hình ảnh).

Đặc tính kháng khuẩnNano bạc là một tác nhân giết chết các vi khuẩn gram âm và gram dương một

cách hiệu quả (Burrell et al. 1999; Yin et al. 1999), bao gồm cả chủng kháng - kháng sinh (Wright et al.1998;. Percival et al 2007). Vi khuẩn Gram âm bao gồm nhiều loài giống như Acinetobacter, Escherichia, Pseudomonas, Salmonella, và Vibrio. Các loài Acinetobacter có liên quan đến nhiễm trùng bệnh viện, tức là, nhiễm trùng đó là do kết quả của việc điều trị trong bệnh viện hoặc đơn vị dịch vụ chăm sóc sức khoẻ, nhưng thứ yếu là do tình trạng ban đầu của bệnh nhân. Vi khuẩn Gram dương bao gồm nhiều loài nổi tiếng như Bacillus, Clostridium, Enterococcus, Listeria, Staphylococcus, và Streptococcus. Vi khuẩn kháng kháng sinh bao gồm các dòng đề kháng như methicillin-resistant và vancomycin-resistant, Staphylococcus aureus và Enterococcus faecium. Gần đây, người ta cho rằng bạc hạt nano (Đường kính 5-32 nm, đường kính trung bình 22,5 nm) tăng cường các hoạt tính kháng khuẩn với nhiều loại thuốc kháng sinh khác nhau (Shahverdi et al 2007). Các hoạt động kháng khuẩn của penicillin G, amoxicillin, erythromycin, clindamycin, và vancomycin chống lại Staphylococcus aureus và Escherichia coli đã được tăng lên với sự có mặt của các hạt nano bạc.

Hoạt động kháng vi sinh vật phụ thuộc vào kích thước (đường kính 1-450 nm) của các hạt nano đã được kiểm chứng với vi khuẩn gram âm (Baker et al. 2005.; Morones et al. 2005; Panacek et al. 2006) và Vi khuẩn gram dương (Panacek et al 2006). Các hạt nano nhỏ với diện tích bề mặt lớn với so với tỷ lệ thể tích cung cấp khả năng kháng khuẩn hiệu quả hơn ngay cả với nồng độ rất thấp. Ngoài kích thước và nồng độ ra, tác dụng chống vi trùng phụ thuộc vào hình dáng của các hạt nano bạc đã được thể hiện ở các vi khuẩn Gram âm (Pal et al.2007). Hạt nano bạc có nhiều hình dáng khác nhau (Hình cầu, hình que, tấm nano hình tam giác) đã được phát triển bởi các con đường tổng hợp.

Tấm nano bạc hình tam giác đã tìm thấy thể hiện các hoạt động chống vi khuẩn mạnh nhất. Cánh gốc trên cùng của các tấm nano bạc hình tam giác chặn góc là một bề mặt mật độ phân tử cao, tức là mặt {111}. Về cơ bản, các hạt nano bạc dạng cầu (thường có cấu trúc cubooctohedral 12 mặt, thập diện đa ghép đôi hoặc giả hình cầu) có mặt {100} cùng với 1 tỷ lệ nhỏ các mặt {111}, trong khi các hạt nano bạc hình que ( ví dụ pentagonal rods) có mặt bên với mặt {100} và mặt cuối với mặt {111} (Wiley et al. 2005). Điều đó chứng minh rằng khả năng phản ứng của bạc được ưu tiên với mặt {111} (Hatchett và Henry 1996). Hơn nữa, hạt nano bạc có hình cầu với mặt {111} gắn trực tiếp với bề mặt màng tế bào của vi khuẩn và nằm bên trong vi khuẩn (Morones et al. 2005). Vì vậy, tấm nano bạc hình chóp cụt có khả năng chống vi khuẩn mạnh có thể là do diện tích bề mặt lớn tỷ lệ thể tích và cấu trúc bề mặt tinh thể của chúng.

Đặc tính chống nấm. Nano bạc là một loại thuốc diệt nấm hiệu quả và nhanh chóng đối với một dãi

rộng các loại nấm phổ biến, bao gồm các loài như Aspergillus, Candida, Saccharomyces (Wright et al 1999). Hơn nữa, các hạt nano bạc (đường kính 13.5 2.6 nm) chống lại nấm men chứng viêm vú của bò một cách hiệu quả (Kim et al. 2007).

Đặc tính chống vi rút.

9

Hạt nano bạc (đường kính 5-20 nm, đường kính trung bình ~10 nm) ngăn cản sự tái tạo của các virus HIV-1 (Sun et al. 2005). Một quan sát thú vị các hạt nano vàng (đường kính trung bình ~10 nm) cho thấy khả năng chống virus HIV-1 tương đối thấp (6-20%) khi so sánh với hạt nano bạc (98%). Ngoài ra, tác dụng chống virus phụ thuộc vào kích thước của các hạt nano bạc đã được thể hiện ở virus HIV-1 (Elechiguerra et al 2005). Sự tương tác của các hạt nano bạc với virus HIV-1 đặc biệt là trong khoảng 1-10 nm.

Đặc tính kháng viêm. Trong các mô hình động vật nano bạc làm thay đổi sự biểu hiện của ma trận

Metallo-proteinases (các enzym phân giải protein quan trọng trong các quá trình viêm và sửa chữa khác nhau) (Kirsneret al. 2001), ngăn chặn các biểu hiện của yếu tố hoại tử khối u (TNF)- , interleukin (IL) -12, và IL-1 , và gây ra cơ chế viêm tế bào (Bhol và 2005 Schechter, năm 2007). Hơn nữa, các hạt nano bạc (đường kính 14 9.8 nm) điều chỉnh các bào phân liên quan đến việc chữa lành vết thương (Tian et al. 2007). Kết quả cho thấy khả năng đạt được là chữa lành vết thương không để lại sẹo mặc dù nghiên cứu khác sử dụng các mô hình động vật khác đòi hỏi minh chứng điều này.

Sự khuếch tán qua màng glycoprotein. Bề mặt của những thiết bị cấy dưới da ngay lập tức và nhanh chóng được bao

phủ bởi những glycoprotein trong bệnh nhân từ mô và huyết thanh (Green et al. 1999). Một khi protein bám chặt vào thì việc sinh sôi nảy nở dẫn tới việc hình thành một màng sinh học không nhạy với hầu hết các tác nhân trị liệu. Trong trường hợp thẩm thấu của lớp silicone y tế với hạt nano bạc (đường kính 10-100 nm) thì cả những tác dụng và áp suất khuếch tán có sẵn để cân bằng nồng độ bạc và đẩy bạc thông qua màng điều kiện hóa glycoprotein (Furno etal 2004). Phát hiện bất ngờ này có ý nghĩa lâm sàng rõ ràng, bởi vì bạc được biết là thích ứng cao với protein và sự có mặt của màng glycoprotein được cho là khử bất kỳ ion bạc nào giải phóng ra (Schierholz et al 1998).

Ngăn ngừa sự hình thành màng sinh học. Nano bạc ngăn cản sự hình thành của màng sinh học (Percival et al. 2007).

Màng sinh học là nhóm phức tạp các liên kết bám trên bề mặt của vi sinh vật gắn trong một tử cung tiết ra polysaccharide ngoại bào. Việc hình thành màng sinh học vi khuẩn đóng vai trò như những rào cản hiệu quả chống lại các tác nhân kháng khuẩn và hệ thống miễn dịch chủ, và gây ra hậu quả là chỗ chiếm giữ dai dẳng và/hoặc nhiễm trùng tại nơi của sự hình thành màng sinh học.

Sự cộng hưởng plasmon (hệ chất nguyên sinh di truyền) bề mặt. Những hạt nano kim loại quý có thể được kết tủa thành chất kết dính thủy tinh

và cho thấy một màu sắc rất đậm, mà thiếu vắng chúng trong các vật liệu thông thường cũng như trong từng nguyên tử. Nguồn gốc của chúng là do các dao động tập thể hoặc các biến động về mật độ điện tử với một trường điện từ tương tác tạo thành. Những cộng hưởng đó cũng được ký hiệu là bề mặt plasmon. Những dao động này rất nhạy cảm với sự hấp thụ của các phân tử trên bề mặt kim loại. Các khớp nối plasmon của các hạt nano kim loại với ánh sáng tăng cường một loạt các hiện tượng quang học hữu ích mà có ứng dụng rất tiềm năng trong phát hiện sinh học phân tử cực kỳ nhạy cảm và trong phòng thí nghiệm có gắn chip cảm biến, ví dụ như Moores và Goettmann (2006). Ảnh hưởng của kích thước của các hạt nano bạc trên bề mặt cộng hưởng plasmon, tức

10

là, chiều rộng băng tần plasmon và vị trí cao điểm, đã được chứng minh (Thomas et al, 2008). Việc giảm kích thước các hạt nano (đường kính B10 nm) có liên quan với một sự thay đổi màu đỏ và việc mở rộng của các đỉnh hấp thu liên quan đến plasmon. Tác động của hình dạng hạt nano bạc trên sự cộng hưởng bề mặt plasmon đã ít được nghiên cứu.

Việc nung nóng plasmon. Sự kích hoạt hình ảnh plasmon của viên nang rỗng đa diện kết hợp với các hạt nano bạc và việc chứa thuốc đã được chứng minh như là bằng chứng cơ bản (Skirtach et al 2004). Những hạt nano bạc đã được kích hoạt từ xa bằng cách sử dụng tia laser chiếu xạ, gây ra không chỉ hấp thụ các photon mà còn truyền nhiệt từ các hạt nano đến khuôn polymer xung quanh. Quá trình nung nóng cục bộ phá vỡ các khuôn polymer và cho phép các vật liệu đóng gói / thuốc để lại bên trong của viên nang. Khái niệm bước mở đầu từ xa của các viên nang polyelectrolyte kết hợp các hạt nano bạc (đường kính 20 nm) đã được chứng minh trong các tế bào sống (Skir-tach et al 2006). Gần đây, người ta đã chỉ ra rằng thời gian điều trị bằng laser để mở viên nang polyelectrolyte đa cấp là phụ thuộc vào kích thước của các hạt nano bạc (đường kính 10 - 23 nm) (Radziuk et al.2007).

Kim loại tăng cường huỳnh quang. Cấu trúc nano kim loại (kích thước khoảng 30-80 nm) làm thay đổi các thuộc tính quang phổ nội tại (tức là, cường độ phát thải và sự ổn định hình ảnh) fluorophore. Những nơi gần các cấu trúc nano bạc dẫn đến trong một sự gia tăng cường độ của fluorophore lượng tử có năng suất thấp. Các hiệu ứng bề mặt kim loại bao gồm fluorophore dập tắt ở khoảng cách ngắn (~0-5 nm), biến đổi không gian của ánh sáng tương đương (~0-15 nm), và những thay đổi trong tốc độ phân rã phóng xạ (~0 -20 nm). Các ứng dụng trong xét nghiệm miễn dịch và phát hiện DNA / RNA, ví dụ như, Aslan et al. (2005).

Vấn đề tiềm năng của việc kháng bạc. Đáng chú ý, dưới ánh sáng của các thuộc tính kháng khuẩn của nano bạc, tính khả thi của quá trình sinh tổng hợp của các hạt nano bạc sử dụng vi khuẩn đã được chứng minh (Klaus et al 1999). Những hạt nano bạc (kích thước lên đến 200 nm) được tổng hợp bằng cách sử dụng vi khuẩn Pseudomonas stutzeri và tìm thấy được chủ yếu tại khu vực gian bào của vi khuẩn. Một vi khuẩn kháng bạc khác được sử dụng trong quá trình sinh tổng hợp của các hạt nano bạc (đường kính 5-32nm, đường kính trung bình 22,5 nm) là Klebsiella pneumoniae (Shahverdi et al 2007). Nấm cũng có thể được sử dụng để sinh tổng hợp các hạt nano bạc. Những hạt nano bạc trong tế bào (đường kính 25-12 nm) được sản xuất trong các tế bào nấm Verticullium (Mukherjee et al 2001) và các hạt nano bạc ngoại bào (đường kính 5 25 nm) bằng cách sử dụng sợi nhỏ gây bệnh nấm như Fusarium oxysporum (Ahmad et al 2003) và Aspergillus fumigatus (Bhainsa và D'Souza 2006). Gần đây, các hạt nano bạc ngoại bào (đường kính 13-18 nm) được sinh tổng hợp sử dụng nấm không gây bệnh Trichoderma asperellum (Mukherjee et al 2008). Ngoài ra vi sinh vật, những chiết xuất cây trồng có thể được sử dụng trong quá trình sinh tổng hợp của kim loại vật liệu nano (Mohanpuriaet al 2008).

Việc sử dụng rộng rãi và ngày càng tăng của nano bạc trong các dịch vụ chăm sóc y tế đặt ra các vấn đề liên quan đến việc kháng khuẩn và nấm bạc. Cho dù sức đề kháng là một mối đe dọa trong bối cảnh lâm sàng thì cũng cần được làm sáng tỏ (Chopra 2007).Hiện nay, tiêu chuẩn hóa cho các phương pháp thử nghiệm tính kháng

11

khuẩn của bạc đang thiếu. Một phần, điều này là do các vấn đề hòa tan phức tạp đang ảnh hưởng đến sinh khả dụng của bạc.

Hoạt động kháng khuẩnVi khuẩn có cấu trúc màng tế bào khác nhau mà dựa trên sự phân loại chung

như vi khuẩn Gram dương và Gram âm.Sự khác biệt về cấu trúc nằm trong tổ chức của các thành phần quan trọng của thành tế bào, phân tử trong thành tế bào của vi khuẩn, mà nằm ngay bên ngoài màng tế bào chất. Các thành tế bào của vi khuẩn Gram dương có chứa một lớp phân tử trong thành tế bào của vi khuẩn dày ~ 30 nm. Không giống như các thành tế bào vi khuẩn Gram dương, thành tế bào Gram âm chỉ có là một lớp phân tử trong thành tế bào của vi khuẩn mỏng ~ 2-3 nm. Ngoài các lớp phân tử trong thành tế bào của vi khuẩn, thành tế bào Gram âm cũng có chứa một lớp màng bên ngoài bổ sung bao gồm chất lỏng chứa phốt pho và hydrat cacbon gồm đường kết nối với một chất lỏng mà phải đối mặt với môi trường bên ngoài.

Mặc dù tác dụng kháng khuẩn của các ion bạc đã được nghiên cứu rộng rãi, các tác động nano bạc trên vi khuẩn và cơ chế diệt khuẩn nano bạc chỉ có một phần hiểu rõ. Dựa trên nghiên cứu đã chỉ ra rằng hạt nano bạc neo vào và thâm nhập thành tế bào vi khuẩn Gram âm (Sondi và Salopek Sondi năm 2004; Morones et al 2005). Thật là hợp lý để cho rằng kết quả chuyển đổi cơ cấu trong màng tế bào có thể làm tăng tính thấm của tế bào, dẫn đến một phương tiện không kiểm soát được thông qua màng tế bào chất và sau cùng là việc tế bào chết. Nó cũng đã được đề xuất, rằng cơ chế kháng khuẩn của các hạt nano bạc liên quan đến sự hình thành của các gốc tự do và sau đó nó gây ra thiệt hại (Danilczuk et al 2006;. Kim et al 2007). Rất gần đây, Hwang và các cộng sự (2008) thực hiện một nghiên cứu về vi khuẩn phát quang sinh học rất cụ thể, dựa trên đó họ đề xuất một tác dụng hiệp đồng độc hại của các hạt nano bạc và ion bạc mà họ sản xuất. Các ion di chuyển vào các tế bào và dẫn đến việc sản xuất của các loại phản ứng ôxy. Hơn nữa, vì những thiệt hại màng tế bào gây ra bởi các hạt nano, các tế bào không thể đào thải một cách có hiệu quả các ion bạc và hạn chế tác động của chúng.

Dựa trên xu hướng lớn của các ion bạc để tương tác một cách mạnh mẽ với các nhóm cồn lưu huỳnh các enzyme quan trọng và nơi có chứa phốt pho (Hatchett và trắng 1996) và với sự có mặt của các hạt nano bạc bên trong các tế bào (Morones et al 2005), nó có khả năng thiệt hại hơn nữa do các tương tác với các hợp chất gây ra, chẳng hạn như DNA. Tương tác này có thể ngăn chặn xảy ra sự phân chia tế bào và việc sao chép DNA, và cuối cùng dẫn đến chết tế bào. Tuy nhiên, không có thiệt hại DNA được tìm thấy bởi Hwang với những điều tương tự khác (2008). Gần đây, có bằng chứng thu được đã cho thấy rằng các hạt nano bạc có thể điều chỉnh thông tin phosphotyrosine của các các vi khuẩn peptide giả định có thể ảnh hưởng đến tín hiệu tế bào và do đó ức chế sự tăng trưởng của vi khuẩn (Shrivastava et al.2007)

Tiếp xúc với nano bạc

Tiếp xúc qua con người- danh mục hàng hóa ( the inventory)Để có được cái nhìn sâu sắc hơn trong việc con người tiếp xúc với nano bạc,

một danh mục hàng hóa gồm các sản phẩm có chứa nano bạc. Ba danh mục sản phẩm chủ yếu là thực phẩm riêng biệt, các sản phẩm tiêu dùng và các sản phẩm y tế. Danh sách công nhân có thể phơi nhiễm nano bạc vượt quá phạm vi của đánh giá này và sẽ không được nêu ở đây. Đối với danh mục hàng hóa, thông tin thu được từ các nguồn

12

khác nhau, khác nhau từ GoogleTM bằng cách sử dụng các thuật ngữ nano-bạc, người tiêu dùng các sản phẩm thực phẩm, và các sản phẩm y tế trong sự kết hợp đa dạng để cơ sở dữ liệu khác nhau một cách tự do có sẵn trên Internet. Hầu hết các sản phẩm thực phẩm và người tiêu dùng đã được tìm thấy thông qua cơ sở dữ liệu của Dự án công nghệ nano (www.nanotechproject.org) của Trung tâm Quốc tế cho các học giả Woodrow Wilson, Hội đồng sản phẩm Công nghệ nano (www.nanoshop.com) và báo cáo ở diễn đàn nano với Công nghệ nano trong sản phẩm tiêu dùng (Diễn đàn Nano 2006, www.nanoforum.org). Đối với sản phẩm thực phẩm, một báo cáo gần đây của Viện Y tế công cộng và Môi trường Quốc gia Hà Lan (RIVM) phối hợp với Viện An toàn Thực phẩm RIKILT Hà Lan (RIKILT) (Bouwmeester et al 2007), và với hai bản báo cáo RIVM gần đây về các sản phẩm tiêu dùng thuộc thẩm quyền của Cơ quan thực phẩm và An toàn sản phẩm tiêu dùng Hà Lan (VWA) (Dekkers et al. 2007a) và Ủy ban của Nghị viện Châu Âu về Môi trường, Y tế công cộng và an toàn thực phẩm (Dekkers et al. 2007b) đã được sử dụng. Đối với các sản phẩm y tế, một báo cáo RIVM (Roszek et al. 2005) đã được sử dụng và cập nhật. Tất cả các kết quả của danh mục sản phẩm được trình bày như là tài liệu bổ sung. Một lưu ý rằng các kết quả của bảng kiểm kê sản phẩm được dựa trên thông tin về sản phẩm mà được cung cấp bởi nhà sản xuất. Những tuyên bố rằng các sản phẩm có chứa công nghệ nano nói chung và nano bạc đặc biệt không thể được xác minh từ thông tin sản phẩm từ nhà sản xuất. Người ta có thể mong đợi rằng trong một vài hoàn cảnh thì những lời khẳng định về công nghệ nano chẳng hơn gì là một công cụ tiếp cận thị trường. Mặt khác, các sản phẩm chắc chắn có chứa nano bạc nhưng không được quảng bá rõ như thế thì bị bỏ sót, làm cho kết quả hàng tồn được trình bày tại đây có một cái gì đó bị lệch. Một lý do khác khiến bảng kiểm kê nầy không được toàn diện là vì tốc độ phát triển của những sản phẩm đó. Tuy nhiên, danh mục hàng hóa này có thể được xem như là đại diện của những sản phẩm sẵn có trên thị trường thế giới. Tài liệu về số lượng của bạc trong những sản phẩm tiêu dùng thì thật khó để tập hợp lại. Tuy nhiên, cơ sở dữ liệu Woodrow Wilson gần đây đã tạo ra được một vài dữ liệu về nano bạc trong sản phẩm tiêu dùng sẵn có trên website của trụ sở nầy. Sự cô đọng nano bạc thay đổi từ thấp hơn 6-1000ppm (1ppm=1/1000000m3) trong sản phẩm tiêu dùng, xếp loại từ những thành phần phụ trong của thức ăn kiêng cho đến mỹ phẩm và các loại băng bó vết thương. Lượng cô đọng cao nhất được tìm thấy trong cái gọi là “Những mẻ nano bạc quan trọng” mà không thành phẩm nhưng lại được dùng trong những sản phẩm tiêu dùng (http://www.nanotechproject.org/inventories/silver/).

Tiếp xúc thông qua thực phẩmNhững công nghệ nano đang được sử dụng thông qua tất cả những thuật ngữ

của việc sản xuất thực phẩm (sự sản xuất, sự chế biến, sự an toàn và việc đóng gói) (Báo cáo diễn đàn Nano năm 2004; Bouwmeester et al. 2007). Cách thức mà công nghệ nano được sử dụng bên trong việc sản xuất thực phẩm đưa đến một sự đánh giá đầu tiên của việc quảng bá cho những khách hàng tiềm năng và vì vậy nó có thể được dùng để xếp hạng những rủi ro. Công nghệ nano được dùng cho việc sản xuất thực phẩm mà không giới thiệu/thêm vào trong những sản phẩm hoặc hợp chất tỉ lệ nano trong thực phẩm có thể được đánh giá là có rủi ro thấp hơn cho người tiêu dùng. Nói một cách khác, việc tiếp xúc một cách tối đa trực tiếp cho người tiêu dùng cũng có thể được kì vọng khi mà những mẫu nano được thêm vào thực phẩm một cách trực tiếp. Việc sử dụng nano bạc bao gồm quá trình chế biến, bảo quản và tiêu thụ được đồng bộ hóa của dây chuyền sản xuất thực phẩm (Xem bảng III).

13

Những thành phần phụ của thực phẩm với nano bạc được điều chỉnh cũng có những thuật ngữ về chức năng như ‘ việc tinh chế và sự bảo quản của những chỉ tiêu không được biết’ ‘việc hỗ trợ cho hệ thống miễng dịch’ và ‘việc giúp chống lại những cơn bệnh dữ dội’ là đã được in lên sản phẩm. Ví dụ như từ khi những thuật ngữ đó không còn được định giá bởi Cơ quan kiểm định y tế Châu Âu (EMEA), Cục an toàn thực phẩm châu Âu (EFSA), Cơ quan quản lý thuốc và thực phẩm Mỹ (FDA), những thực phẩm không phải là các thực phẩm y dược và không đựơc định để chẩn đoán, điều trị, chữa trị hay chống lại bệnh tật.

Danh mục thức ăn và đồ uống trong bảng kiểm kê sản phẩm (bảng A1.1 và A1.2, những vật liệu phụ thêm, chỉ có trên phiên bản trực tuyến) đã được phân chia ra thành 4 danh mục nhỏ hơn, bao gồm 27 loại sản phẩm khác nhau có chứa nano bạc được tìm thấy trên thị trường thế giới đại diện cho những những cách sử dụng khác nhau (bảng IV). Hơn thế nữa, thật thích hợp khi trong giỏ chứa thực phẩm khách hàng có 2 tủ lạnh được tìm thấy trong những sản phẩm tiêu dùng thuộc danh mục hàng điện tử. Thông tin chi tiết hơn của sản phẩm (tên sản phẩm, nhà sản xuất, nguồn xuất xứ) được trình bày trong bảng A1.1 và A1.2, những vật liệu phụ thêm, chỉ có trên phiên bản trực tuyến.

Như đã được đề cập trước đây, việc tiếp xúc với người tiêu dùng được kì vọng lớn khi những mẫu nano có trong thực phẩm, như trong trường hợp với những thành phần phụ có nano bạc. Đối với việc sử dụng chủ yếu của nano bạc trong lớp phủ bên ngoài để bảo vệ khỏi sự phát triển của vi khuẩn, việc tiếp xúc thực tế với con người là rất khó để ước lượng. Việc tiếp xúc rất được mong chờ cho người tiêu dùng vẫn thấp cho đến khi những mẫu nano bạc dạng trơ bị bao phủ trong lớp vật liệu dùng để bọc hay trong lớp phủ bên ngoài trên bề mặt của những vật liệu dùng để bọc và những thiết bị chuẩn bị thực phẩm. Khi những mẫu nano bạc được bao phủ bởi một vật liệu khác, việc cho thấy nano bạc chỉ trông chờ xảy ra khi không may bị lột ra hay di chuyển những mẫu nano bạc trong dạng tự do hay hỗn hợp vào trong thực phẩm (SCENIHR 2006). Tuy nhiên, có thể xảy ra việc giải phóng phân tử bạc (Ag+), nếu không được thiết kế tác động kháng khuẩn và không có thông tin là sẵn có trong việc giải phóng (nano) ion bạc xảy ra từ nhiều loại ứng dụng của bạc.

Tiếp xúc thông qua những sản phẩm tiêu dùng.Có nhiều hàng tồn đang tồn tại với những sản phẩm có chứa công nghệ nano có

chứa nhiều sản phẩm đa dạng có sẵn trên toàn cầu. Bảng kiểm kê có sẵn chung được mở rộng nhất là cơ sở dữ liêu của dự án Công nghệ nano của Trung tâm quốc tế Woodrow Wilson dành cho các học giả (www.nanotechproject.org).

Từ khi dự án Công nghệ nano mới nầy tung ra bảng kiểm kê trực tuyến đầu tiên của nhà sản xuất để nhận diện sản phẩm hàng hóa theo công nghệ nano vào tháng 3 năm 2006, số lượng sản phẩm tăng lên 175% từ 212 đến 580 sản phẩm vào tháng 12 năm 2007. Vào tháng 8 năm ngoái, tổng sản phẩm đã tăng hơn nhiều lên đến 803 sản phẩm, tăng 279% khi so sánh với bảng kiểm kê đầu tiên năm 2006. Đây là những trình bày rõ ràng về tốc độ phát triển của thị trường sản phẩm có chứa nano nhanh như thế nào.

Tập trung vào 2 bảng kiểm kê RIVM trước là ở thị trường Hà Lan và Châu Âu (Dekkers et al. 2007a, 2007b). Với việc quảng bá có thể được cho người tiêu dùng ở (Hà Lan và Châu Âu) về những sản phẩm có chứa vật liệu nano đã được báo cáo cũng như đang sẵn có của những sản phẩm nầy trên thị trường Châu Âu và sự thích hợp của việc điều hòa cơ cấu tổ chức hiện có cho vật liệu nano. Vào lúc bảng kiểm kê được làm ra (4.2007), trong tổng số 143 sản phẩm tiêu dùng được xác định cho thị trường

14

Hà Lan với những danh mục sản phẩm khác nhau. Số lượng nầy ít hơn nhiều với 475 sản phẩm được tìm thấy vào tháng 5 năm 2007 trong cơ sở dữ liệu của Woodrow Wilson, nhưng có thể giải thích bởi xuất xứ nguồn gốc của những sản phẩm. Những công ti có mặt ở Mỹ sản xuất hầu hết những sản phẩm có chứa nano (317), sau đó là ở Châu Á (127), Châu Âu (92), và những nơi khác trên thế giới (32). Với những sản phẩm có chứa nano được sản xuất ngòai châu Âu, khách hàng ở châu Âu phụ thuộc vào những nhà phân phối châu Âu hoặc có thể đặt hàng trực tuyến.

Nhiều vật liệu chứa nano được dùng trong sản phẩm tiêu dùng như metan oxide (titanium dioxide, zinc oxide, silica), metan (bạc, vàng, niken) và vật liệu nano hữu cơ (nano vitamin, đất xét nano, ống carbon nano) (Dekkers et al. 2007b). Tuy nhiên, vật liệu nano được dùng với số lượng nhiều nhất của những sản phẩm khác nhau tại thời điểm nầy xuất hiện là bạc. Vật liệu nầy được các nhà sản xuất công bố có trong 233 sản phẩm tiêu dùng, và trong 33 sản phẩm thực phẩm trong năm 2008. Đây là 30% của bảng kiểm kê của Woodrow Wilson, nhiều hơn so với các vật liệu khác như carbon, vàng hay silica.

Danh mục hàng hóa nano bạc có trong các sản phẩm tiêu dùng được mô tả trong bảng báo cáo nầy chủ yếu có được từ cơ sở dữ liệu Woodrow Wilson. Trong cơ sở dữ liệu nầy, với tổng số 126 sản phẩm tiêu thụ được tìm thấy năm 2007 (cũng xem ở bảng A1, danh sách chi tiết các vật liệu phụ thêm, và chỉ nơi các phiên bản trực tuyến). Việc ứng dụng bạc (nano) trong những sản phẩm tiêu dùng đó chủ yếu dựa trên đặc tính kháng khuẩn của bạc. Một phần từ danh mục thực phẩm và đồ uống, các danh mục sản phẩm có chứa nano là:

Những sản phẩm điện tử Các sản phẩm lọc, tinh chế, trung hòa, làm vệ sinh Những sản phẩm chăm sóc cá nhân, mỹ phẩm Những sản phẩm trong nhà, cải thiện nhà cửa Hàng dệt may và giày dép

Bên trong những danh mục đó lại có nhiều danh mục nhỏ hơn được xác định (Dekkers et al. 2007b, thích hợp với cơ sở dữ liệu Woodrow Wilson) và được trình bày trong bảng Y, cùng với một vài hàng thử của các sản phẩm thích hợp. Có thể kết luận từ bảng nầy là hầu hết những sản phẩm tiêu dùng có chứa nano là ở trong những danh mục sản phẩm dệt may và giày dép (34), Những sản phẩm chăm sóc cá nhân, mỹ phẩm (30), hàng điện tử (29) với riêng từng sản phẩm áo quần vải vóc, chăm sóc da và chăm sóc cá nhân như là những danh mục với số lượng lớn các sản phẩm. Cũng trong danh mục các sản phẩm trong nhà, cải thiện nhà cửa (19) và Các sản phẩm lọc, tinh chế, trung hòa, làm vệ sinh (13) có chứa một số lượng thực các sản phẩm chứa nano bạc. Một vài sản phẩm thì thật khó để phân loại và có thể được liệt vào danh mục hơn một nhóm, vì vậy, có khả năng những sự thiếu nhất quán tồn tại giữa điều nầy và bảng kiểm kê đầu tiên.

Những sản phẩm nano bạc chủ yếu được sản xuất ở các nước châu Á (81 sản phẩm) và ở Mỹ (60), chỉ một số lượng rất ít các sản phẩm nầy xuất xứ từ các nước châu Âu (9). Một trong những lý do về việc có ít các nhà sản xuất châu Âu trong danh mục hàng hóa của chúng ta có thể cho rằng cơ sở dữ liệu Woodrow Wilson chủ yếu tập trung ở thị trường Mỹ và không có một cơ sở dữ liệu chung nào tương tự ở châu Âu.

15

Bảng III. Tóm tắt những ứng dụng của nano bạc trong dây chuyền sản xuất thực phẩm.Dây chuyền đồng bộ

Ứng dụng Công nghệ nano Chức năng

Chế biến thực phẩm Thiết bị chuẩn bị thực phẩmNhững sản phẩm thực phẩmVật liệu đóng gói

Những mẫu nano bạc được liên kết Bình bơm nano bạcSự liên kết cảu các mẫu nano bạc năng động

Lớp phủ bên ngoài kháng khuẩn của thực phẩm và các thiết bị sản xuấtHoạt động kháng khuẩnLọc sạch Oxy, chống vi khuẩn phát triển

Bảo quản Những thùng chứa kho đông lạnh

Những mẫu nano bạc được liên kết

Lớp phủ bên ngoài kháng khuẩn của thiết bị lưu trữ

Tiêu thụ Các thành phần phụ Những mẫu nano metan kết dính

Đòi hỏi ống thông hơi được thiết kế nâng cao

Bảng IV. Số lượng sản phẩm thực phẩm và nước uống trên mỗi tiểu danh mục.

Tiểu loại sản phẩm Chất nền Số TT Ví dụ

Làm sạch Chất lỏng/ chất phun

1 Phun khử trùng

Đồ dùng nấu ăn, lớp phủ

Lớp phủ 6 Cái thớt, nhà bếp và bàn ăn, bàn chải rửa bình sữa em bé

Lưu trữ/tích trữ Chất rắn 8 Fresh boxes, túi lưu trữ và các thùng chứa, cái cốc và bình sữa của trẻ em

Bổ sung thêm Chất lỏng 12 Hạt bạc ở trong nước

Bảng V: Danh mục sản phẩm với các ví dụ của các sản phẩm có chứa nano-bạc. Giá trị trong ngoặc đơn cho thấy số lượng các (tiểu) danh mục sản phẩm

Danh mục/phạm trù Tiểu danh mục Các ví dụ

Chăm sóc cá nhân và mỹ phẩm (30)

Chăm sóc da (14) Kem toàn thân, nước rửa tay, sản phẩm chăm sóc tóc, xà phòng thơm, mặt nạ

16

Vệ sinh miệng (6)

Chăm sóc tóc(3)Làm sạch (2)Lớp phủ ngoài (2)

Chăm sóc em bé (2)

Over the counter healthproducts (1)

Bàn chải đánh răng, máy làm sạch răng, kem đánh răngLược chải tóc, mặt nạ tócKhăn lau và chất phun tẩy sạchĐồ dùng trang điểm, dây đồng hồNúm vú giả, thuốc rửa ảnh phim răngFoam condom

Dệt may và giày dép (34)

Quần áo (28)Các hàng dệt khác (2)Đồ chơi

Các loại vải và sợi, vớ, áo sơ mi, mũ, áo khoác, găng tay, đồ lót, khăn tắm, chăm sóc giày, tay áo và nẹpĐồ chơi bằng vải

Điện tử (29) Chăm sóc cá nhân (13)

Đồ dùng gia đình (8)Phần cứng máy tính (6)

Thiết bị di động (2)

Máy sấy tóc, wavers, ions, máy cạo râuTủ lạnh, máy giặtNotebooks, chuột (laser) , bàn phímĐiện thoại di động

Sản phẩm hộ gia đình/cải thiện nhà (19)

Làm sạch (9)

Lớp phủ ngoài(4)Trang trí nội thất(3)Trang trí nội thất/lớp phủ ngoài (3)

Các sản phẩm làm sạch phòng tắm, nhà bếp, nhà vệ sinh, chất tẩy rửa, nước xả vảiNước xịt, sơn bổ sungGốiVòi hoa sen, ổ khóa, vòi nước

Lọc, thanh lọc, trung hòa, Vệ sinh(13)

Lọc (8)Làm sạch (6)

Lọc không khí, kết bám ionThuốc sát trùng và thuốc xịt aerosol

Những danh mục hàng hóa RIVM trước đây cho thấy rằng thông tin về các nhà sản xuất và nhà phân phối châu Âu có thể được tìm thấy với sự tìm kiếm mở rộng hơn (trên internet) (Dekkers et al. 2007a). Tuy nhiên, chúng tôi vẫn nghĩ rằng danh mục hàng hóa là đại diện các sản phẩm nano bạc có sẵn. Đối với các sản phẩm có sẵn trong danh mục hàng hóa hiện nay cho người tiêu dùng châu Âu, chúng tôi điều tra quốc gia của các nhà phân phối và khả năng đặt hàng các sản phẩm trực tuyến. Trong số các sản phẩm tiêu dùng 127 trong danh mục hàng hóa, 68 sản phẩm (54%) có sẵn cho người tiêu dùng Hà Lan / Châu Âu, trong đó có 28 sản phẩm (23%) được phân phối bởi nhà sản xuất ở nhiều nước trên thế giới (bao gồm cả châu Âu) và 40 sản phẩm ( 31%) dễ dàng có sẵn thông qua internet.

Tiếp xúc thông qua các sản phẩm y tế

17

Bạc đã được biết đến trong nhiều thập kỷ cho các thuộc tính kháng khuẩn của nó trong y học về phòng ngừa và chữa bệnh. Bạc được sử dụng phổ biến nhất là muối bạc, bạc phức hợp, và bạc kim loại trong các sản phẩm dược phẩm và phép chữa vi lượng đồng cân (ví dụ, thuốc mỡ, huyền phù). Muối kháng khuẩn của bạc như bạc sulfadiazide được sử dụng như là phòng ngừa các bệnh nhiễm trùng ở bệnh nhân bị bỏng (Church et al 2006).Thiết bị y tế như ống, cấy ghép chỉnh hình, van tim và các sản phẩm chăm sóc vết thương dễ bị dính vi khuẩn, sự hình thành khuẩn lạc, màng sinh học, và kết dính các glycoprotein từ mô và huyết tương. Lớp phủ bạc, sử dụng muối bạc hoặc cấy chùm tia ion kim loại bạc, đã được đưa ra để giải quyết những vấn đề này. Tuy nhiên, một số lớp phủ đã chỉ ra kết quả lâm sàng đáng thất vọng như là chiến lược hiệu quả để ngăn chặn nhiễm trùng liên quan đến thiết bị y tế. Ví dụ, năm 2000 sự hồi tưởng về một loại vải may băng quấn có tráng bạc để thay thế van tim đã được bắt đầu làm quen do tỷ lệ rò rỉ paravalvular cao (Schaff et al.2002).    Gần đây, công nghệ nano bạc tiên tiến đã được sử dụng trong một nỗ lực vạch ra các nguy cơ lây nhiễm có liên quan đến thiết bị y tế. Một số thiết bị y tế, chủ yếu là các sản phẩm quản lý chăm sóc vết thương, kết hợp nano-bạc trên thị trường (Bảng VI và Bảng A2.1 trong Tài liệu bổ sung thêm).

Bảng VI: Thiết bị y tế có chứa nano bạc. Giá trị ở trong ngoặc đơn cho thấy số lượng của thiết bị.

Các lĩnh vực y tế Các ví dụ

Gây mê học Ống thông cho thuốc gây mê tại chỗ (1)

Tim học Pin được sử dụng trong máy khử rung-máy khử rung tim (1)

Thận học Ống thông chạy thận nhân tạo (2)

Niệu học Ống thông nước tiểu (2)Pin được sử dung trong máy xung phát điện có thể cấy ghép (1)

Chăm sóc vết thương Burn and wound dressing, professionaluse (15)Burn and wound dressing, over thecounter (2)Burn glove (1)Burn sock (1)Tubular stretch knit (1)(Adhesive) strip, professional use (2)(Adhesive) strip, over the counter (2)Gel (1)Băng gạc (2)IV/Ống thông đường tiểu (2)

18

   Nói chung, nano-bạc lắng cặn, ngâm tẩm hoặc tráng lên các thiết bị y tế hoặc các loại vải phù hợp để kiểm soát việc nhiễm khuẩn. Công nghệ nano tiên tiến, chẳng hạn như lắng đọng hơi vật lý, lắng đọng hơi hóa học, hoặc công nghệ mực in phun, được sử dụng để tạo ra các lớp bạc nano mỏng trên một loạt các chất nền, ví dụ như kim loại, gốm, polyme, thuỷ tinh, và dệt may. Công nghệ nano bạc đã tung ra cho các lớp phủ chống vi khuẩn là Bactiguard (Bactiguard AB, Thụy Điển), HyProtectTM (Bio-Gate AG, Đức), nền tảng công nghệ của nanocrystalline Nucryst (Nucryst Pharmaceuticals Corp, USA), SPI-ArgentTM (Spire Corp USA ), Surfacine (Surfacine Develoment Company LLC, USA), và SylvaGard (AcryMed Inc, USA). Hiện nay, nano bạc được sử dụng rộng rãi cho việc quản lý vết thương, đặc biệt là trong các thiết bị y tế để điều trị bỏng (Tredget et al 1998), vết thương mãn tính (Yin et 1999 al;. Sibbald et al 2001), bỏng ở trẻ em (Dunn và Edwards-Jones 2004), thương tích ở trẻ sơ sinh (Rustogi et al 2005), viêm khớp dạng thấp liên quan đến vết loét ở chân (Coelho et al 2004), loét tiểu đường (Thomas 2007), loét tĩnh mạch (Sibbald et al 2007), hoại tử biểu bì gây độc (Asz et al 2006), cho việc chữa bệnh của nhà tài trợ các trang web (Innes et al 2001), và ghép da meshed (Demling và Leslie DeSanti 2002).

   Công nghệ nano bạc tiên tiến cũng được sử dụng để nâng cao hiệu quả của pin trong các thiết bị y khoa cấy ghép chủ động thế hệ mới. Ví dụ, nano-bạc kết hợp với oxit vanadi được áp dụng trong các thành phần tế bào dẫn đến việc cải thiện các vật liệu đồng nhất cathode.

   Hiện nay, các ứng dụng của nano bạc trong sản phẩm y tế đang nổi lên trong các lĩnh vực thiết bị y tế và nghiên cứu dược phẩm và phát triển (bảng VII).

Bảng VII: Các ứng dụng của nano bạc trong sản phẩm y tế đang nổi lên.

Các lĩnh vực y tế Ví dụ Tham khảo

Gây mê học Lớp bọc của mặt nạ thởLớp bọc của ống nội khí quản để hỗ trợ thông khí cơ học

Patent

Tim học/khoa tim Lớp bọc các thiết bị hỗ trợ đường truyền lực cho tâm thất.Lớp bọc của ống thông tĩnh mạch trung tâm để theo dõi

Nha khoa Additive in polymerizable dental materialsSilver-loaded SiO2 nanocomposite resin filler

PatentJia et al. (2008)

Chẩn đoán Nano-silver pyramids for enhanced biodetectionNền tảng cực nhanh và cực nhạy cho các kiểm tra lâm sàng để chẩn đoán chứng nhồi máu cơ timCảm biến RNA dựa trên huỳnh quangMagnetic core/shell Fe3O4/Au/Ag nanoparticles with tunableplasmonic properties

Walt (2005)Aslan and Geddes (2006)

Aslan et al. (2006)Xu et al. (2007)

19

Dẫn truyền thuốcChăm sóc mắt

Việc mở các vi nang bằng cảm ứng ánh sáng điều khiển từ xaLớp bọc của kính áp tròng

Skirtach et al. (2006)Weisbarth et al. (2007)

Ảnh hóa Silver/dendrimer nanocomposite để dán nhãn cho tế bào.Fluorescent core-shell Ag@SiO2 nanoballs for cellular imaging.Hình ảnh phân tử của tế bào ung thư.

Lesniak et al. (2005)Aslan et al. (2007)Tai et al. (2007)

Phẫu thuật thần kinh Lớp bọc ống thoát dịch não tủy Bayston et al. (2007)Galiano et al. (2007)

Khoa chỉnh hình Phụ gia trong chất kết dính xươngVật liệu cấy ghép sử dụng các lớp sét có các hạt nano bạc được ổn định hóa bộtBọc định nội tủy cho những chỗ vỡ xương dàiBọc chất cấy cho thay thế khớpVật tư chỉnh hình

Alt et al. (2004)Podsiadlo et al. (2005)

Alt et al. (2006)Chen et al. (2006)Pohle et al. (2007)

Chăm sóc bệnh nhân Superabsorbent hydrogel for incontinence material

Lee et al. (2007)

Dược khoa Điều trị viêm daỨc chế sự tái tạo HIV-1 Điều trị viêm loét đại tràngĐiều trị mụn trứng cá

Bhol et al. (2004)Bhol and Schechter (2005)Elechiguerra et al. (2005)Sun et al. (2005)Bhol and Schechter (2007)Patent

Phẫu thuật Lớp bọc của trang phục bệnh viện (áo choàng phẫu thuật, mặt nạ)

Li et al. (2006)

Niệu học Lớp bọc của lưới phẫu thuật cho việc tái tạo vùng chậu

Cohen et al. (2007)

Chăm sóc vết thương Băng vết thương Hydrogel Yu et al. (2007)

 Ứng dụng tiềm năng khác của các thiết bị y tế đã được đã phủ /ngâm tẩm nano-bạc là cửa ngõ truyền thuốc, thiết bị chỉnh hình cố định nhô ra, ống đỡ nội mạch (endovascular stents ), ống đỡ động mạch tiết niệu, nội soi, điện cực, thiết bị thẩm phân phúc mạc, cấy ghép dưới da, phẫu thuật và dụng cụ nha khoa. Hơn nữa, các hạt nano bạc còn có thể tích tụ trên các loại vải và sợi khác nhau, tự nhiên cũng như tổng

20

hợp. Đó là điều rất hữu ích cho các bệnh viện trong cuộc chiến chống nhiễm khuẩn (Lee et al. 2003)

   Nhìn chung, trong những năm gần đây sự kết hợp của nano bạc vào sản phẩm y tế đã được quan tâm rất nhiều. Đặc tính bạc có cấu trúc nano có thể được kiểm soát và tùy chỉnh theo một phương thức dự đoán trước và truyền vào chúng những đặc tính sinh học và chức năng sinh học mà có thể mang lại khả năng mới và độc đáo với một loạt các ứng dụng y tế khác nhau, từ công nghệ cấy ghép và phân phối thuốc, chẩn đoán và hình ảnh.  

Cao so với khả năng tiếp xúc thấpCác ứng dụng của nano bạc ngày càng tăng trong các loại sản phẩm thực phẩm,

ứng dụng y tế, thuốc xịt và các sản phẩm tiêu dùng , việc sử dụng và xử lý nano-bạc trong môi trường ngày càng tăng (bao gồm cả việc sử dụng như là nước lọc), điều này chỉ ra rằng việc quảng bá nano-bạc thông qua con người có liên quan với nhau và ngụ ý rằng việc tiếp xúc này được dự kiến sẽ tăng trong tương lai (gần). Khả năng tiếp xúc nano-bạc được xác định bởi một loạt các đặc tính được tóm tắt trong bảng VIII.   Đặc tính quan trọng chính là cách các vật liệu nano kết hợp trong sản phẩm (các hạt nano tự do, vật liệu nano tích hợp vào cấu trúc quy mô lớn hơn) kết hợp với các ứng dụng của sản phẩm (tiếp xúc trực tiếp với con người hoặc gián tiếp). Ví dụ, sản phẩm có chứa các hạt nano tiếp xúc trực tiếp với con người (ví dụ, thực phẩm bổ sung hoặc các sản phẩm kem chống nắng) được xem là có khả năng tiếp xúc cao, trong khi các sản phẩm, trong đó vật liệu nano được tích hợp vào các tài liệu quy mô lớn hơn tiếp xúc gián tiếp với con người (ví dụ như thực phẩm, túi lưu trữ hoặc máy tính) được xem là có khả năng rủi ro thấp. Khả năng tiếp xúc cao có nghĩa là có hoặc có thể là một xác suất tiếp xúc cao, hoặc khả năng tiếp xúc cao, hoặc cả hai. Nó được nhấn mạnh rằng việc cho là khả năng tiếp xúc "cao " và " thấp" nên được hiểu tương đối, nhưng không phải là thuật ngữ tuyệt đối . Hơn nữa, các tuyến đường tiếp xúc cũng rất quan trọng đối với việc xác định tiếp xúc bên trong với nano-bạc. Tiếp xúc với đường hô hấp thông qua phun hoặc tiếp xúc với miệng của thực phẩm bổ sung được coi là có nguy cơ cao nhất. Đối với các ứng dụng y tế, đặc biệt là đối với các ống thông đường tiểu có lớp phủ và cấy ghép phẫu thuật chỉnh hình, các tuyến đường tiếp xúc riêng biệt là có thể, phụ thuộc vào vị trí của ứng dụng. Hầu hết thời gian, đây là tiếp xúc tại chỗ (nội tủy mạc/nội bàng quang/niệu đạo/bên trong tủy sống), tuy nhiên, đặt ống thông mạch có thể dẫn đến tiếp xúc với truyền tĩnh mạch và do đó tiếp xúc với toàn thân. Xem Bảng IX, bảng xếp hạng những khả năng tiếp xúc của con người với nano-bạc.

   Thực tế là một loại sản phẩm được xếp hạng hoặc có khả năng tiếp xúc cao hay thấp trong bảng đề cập ở trên không nên được xem như là bằng chứng cho tiếp xúc cao tuyệt đối hoặc tương đối, nhưng như là một dấu hiệu cho thấy khả năng rủi ro cao (Dekkers et al. 2007b) . Các bảng xếp hạng được dựa trên kiến thức hiện tại và có thể cần phải sửa đổi khi thông tin mới trở nên có sẵn. Một điểm đáng quan tâm khác cho tương lai có thể có tiếp xúc tích hợp, hiện tại không có thông tin về điều này .Nói tóm lại, để xác định nguy cơ rủi ro, nhiều thông tin cần được biết về nồng độ của nano bạc trong sản phẩm, kích thước và hình dáng của nó (tập hợp lại, tích tụ) và xác suất giải phóng (nano) Ag + từ các sản phẩm.

Các khía cạnh của con người - Độc tố của nano-bạcĐến nay, hầu như tất cả các thí nghiệm độc tính đối phó với các hạt nano, mô tả

tổng lượng bạc nano tiêu thụ, hít hoặc liều hạt nano được đưa đặt vào da. Trong động lực học, điều này được gọi là tiếp xúc bên ngoài. Tiếp xúc bên trong là một phần của

21

sự tiếp xúc bên ngoài được hấp thụ từ các cửa ngõ hấp thụ và đạt đến tuần hoàn toàn thân (và do đó có thể tiếp cận các cơ quan khác và các mô).

Bảng VIII: Những đặc tính chính cho con người tiếp xúc với vật liệu nano từ thực phẩm, sản phẩm tiêu dùng và y tế.

Đặc tính Các bình luận

Các loại vật liệu nano Các hạt nano tự do hoặc các cấu trúc nano tích hợp vào các vật liệu lớn hơn

Tuyến đường tiếp xúc Tiếp xúc qua đường hô hấp, da và miệng.Nội mạch, nội tủy mạc, nội bàng quang, niệu đạo, ophthalmic intramedullary,trong màng bụng.

Dạng vật lý của sản phẩm Phun, bột, chất lỏng, nhũ tương hoặc rắn (lớp bọc)

Ứng dụng của hàng tiêu dùng Các ứng dụng tiếp xúc trực tiếp với con người (ví dụ, sản phẩm kem chống nắng, các ứng dụng y tế) hoặc tiếp xúc gián tiếp với con người (ví dụ, túi lưu trữ thực phẩm, máy tính).Các ứng dụng với lượng khí thải trực tiếp vào môi trường (ví dụ ,kem đánh răng) hoặc không có khí thải trực tiếp vào môi trường (ví dụ, máy tính).

Loại, cách sử dụng hàn Sản phẩm được sử dụng rộng rãi hoặc hiếm khi được sử dụngTần suất và số lượng sản phẩm được sử dụng

Nồng độ của vật liệu nano trong sản phẩm Không biết

BảngIX. Bảng xếp hạng những khả năng tiếp xúc của con người với nano bạc.Danh mục Danh mục con Tuyến đường tiếp xúc Khả năng tiếp xúc

Thực phẩm và đồ uống

Làm sạchĐồ dùng nấu ăn, lớp phủdự trữphần bổ sung

Hô hấp/daDaDaMiệng

CaoThấpThấpCao

Chăm sóc cá nhân và mỹ phẩm

Chăm sóc daVệ sinh miệngLàm sạchChăm sóc tócChăm sóc cơ thể

DaMiệngDaDaDa

CaoCaoCaoThấp?Cao?

22

Over the counter product Da? Cao?Dệt may và giày dép

Quần áoHàng dệt may khácĐồ chơi

DaDaDa/Miệng

???

Điện tử Chăm sóc cá nhânĐồ dùng gia đìnhPhần cứng máy tínhThiết bị điện thoại di động

DaDaDaDa

ThấpThấpThấpThấp

Sản phẩm hộ gia đình/cải thiện nhà

Làm sạchLớp bọc ngoàiTrang trí nội thấtTrang trí nội thất/lớp phủ ngoài

Hô hấp/DaDaDaDa

CaoCao??ThấpThấp

Lọc, thanh lọc, trung hòa, Vệ sinh

LọcLàm sạch

Hô hấpHô hấp/Da

?Cao

Sản phẩm y khoa Mặt nạ thởỐng nội khí quảnỐng tiêu hóaỐng thông đường tiểu

Kính sát tròngVật liệu không kiềm chế đượcCấy ghép chỉnh hìnhOrthopedic stockingsDược phẩmSling for reconstructivepelvic surgerySurgical mask/textileBăng vết thương

Hô hấpHô hấpMiệngIntravascular/intrathecal/intravesical/urethralMắtDa

Trong tủy sốngDaMiệng/DaTrong bụng

Hô hấp/DaDa

????

??

????

?Cao

Từ một quan điểm độc tính, một hiệu ứng độc hại chỉ được cung cấp đủ số lượng (1 chất chuyển hóa hoạt động của) chất đạt được một vị trí mục tiêu (thụ quan, tế bào hoặc cơ quan), mà lần lượt là một chức năng của thời gian tiếp xúc và tỷ lệ liều lượng. Nói chung, động lực học của hạt bao gồm bốn quá trình: hấp thu, phân phối, trao đổi chất, và bài tiết (ADME).

Như đã đề cập ở trên, con người tiếp xúc với nano bạc từ các tuyến đường tiếp xúc khác nhau có thể được dự kiến: ví dụ, thông qua đường hô hấp khi hít phải một bình thuốc xịt vệ sinh, sau khi da tiếp xúc với một băng vết thương và sau khi uống một thực phẩm bổ sung. Mặc dù vậy, Có thể được dự kiến rằng nano-bạc, được sử dụng trong cấy ghép y tế (ví dụ, nha khoa hoặc trong bột hàn răng) có thể tương tác trực tiếp với các trung tâm lưu thông máu. Một tuyến đường tiếp xúc khác không phổ biến đại diện cho đường sinh dục của nữ giới, kể từ khi sản phẩm nano bạc cũng được sử dụng trong sản phẩm vệ sinh cá nhân và thậm chí cả bao cao su. Cho đến bây giờ, ít

23

dữ liệu thuộc động học có hiệu lực với tuyến đường tiếp xúc này. Nhiều hơn một tuyến đường tiếp xúc có thể xảy ra đối với nano-bạc. ví dụ, khi nano bạc được hít vào, việc uống có thể xảy ra từ một tuyến đường tiếp xúc thứ cấp do ho và sau đó nuốt nano-bạc đã được hít.

Hấp thuSự hấp thu của nano bạc vào cơ thể con người có thể xảy ra thông qua các

tuyến đường hô hấp, miệng, và da. Về động lực học, hấp thu đại diện quá trình mà các hợp chất không thay đổi (ví dụ: nano-bạc) tiến hành từ các vị trí điều hành đến trung ương lưu thông máu và sau đó đến các cơ quan (vị trí đo lường).

Phổi. Hệ thống hô hấp đại diện cho một cửa ngõ hấp thu cho nano-bạc. Thuốc xịt có

chứa nano-bạc đã có sẵn trên thị trường, chỉ ra rằng đây là một tuyến đường tiếp xúc có liên quan. Việc phân phối và định vị của nano bạc trong đường hô hấp phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau bao gồm kích thước hạt và lực thở. Ngoài ra, do đường kính của nano-bạc nhỏ, sự khuếch tán Brownian cũng xác định lắng đọng, dẫn đến sự thâm nhập sâu của nano bạc vào phổi và khuếch tán đến diện tích bề mặt lớn của phổi hiện diện trong khu vực phế nang. Sự lắng đọng của các hạt (nano) có thể được mô hình hóa dựa trên kích thước (Ủy ban Quốc tế về bức xạ Bảo vệ [ICRP 1994) (Price et al 2002) bằng phương tiện của các mô hình toán học (Multiple-Path Particle Dosimetry MPPD] mô hình [Price et al. 2002]).

Hình 1: Mô hình sự lắng đọng của các hạt (10nm-10µm) trong đường hô hấpHình 1 cho thấy rằng, theo mô hình này, khoảng giữa 30% đến 80% của các

hạt nano hít vào (B100 nm) có thể được sự lắng đọng trong đường hô hấp. Các hạt nano lên đến 50 nm dự kiến sẽ được đặt ở đường hô hấp trên do để khuếch tán mạnh mẽ trước khi vận chuyển sâu vào phổi (Maynard và Kuempel 2005). Sự lắng đọng của các hạt trong đường hô hấp được hiển thị trong hình 1 được mô phỏng với mô hình MPPD giả định một người lớn có hơi thở bằng mũi là 7,5 l.min -1. Dưới 10 nm, dự báo đáng tin cậy là không thể, do hạn chế mô hình. Mô hình này dự đoán sự lắng đọng hít vào, không xác định 'hạt, tức là, không dành cho nano-bạc cụ thể. Nó được tính toán với MPPD v 1.0 (Price et al 2002).

Hai nghiên cứu hít ở chuột đã chứng minh rằng việc hít phải nano-bạc của ~15 nm đạt kết quả hấp thu (nano) bạc từ phổi vào hệ tuần hoàn (Takenaka et al 2001; Ji et al. 2007).

Các hệ thống thần kinh khứu giác.Một sự hấp thụ thêm vào đường hít nano-bạc có thể là từ các khứu giác niêm

24

mạc của đường hô hấp vào hệ thống thần kinh trung ương thông qua các dây thần kinh khứu giác (Oberdorster et al. 2004). Thật vậy, hít vào 15 nm nano bạc đã được chứng minh là hiện diện trong dây thần kinh khứu giác và não của chuột sau khi hít (Takenaka et al 2001). Điều này cho thấy rằng đối với hít nano-bạc, dây thần kinh khứu giác đại diện thêm một cổng vào não, phá vỡ hàng rào máu-não bị hạn chế (Oberdorster et al. 2004, 2005a, b). Tuy nhiên, sự phù hợp và mức độ của tuyến hấp thụ thần kinh này cho nano-bạc và sự hiện diện của nó ở người không rõ (Elder et al.2006).

Hấp thu qua đường tiêu hóa. Đường tiêu hóa đại diện một cửa ngõ hấp thu quan trọng của mục nhập cho

nano-bạc ngay lúc này kể từ khi sản phẩm thực phẩm cụ thể, trên thị trường, đã chứa nano-bạc (Maynard và Michelson 2005). Ngoài ra, các hạt nano bạc có thể được hít vào, về nguyên tắc, được bài tiết qua các thang cuốn mucociliary và sau đó được hấp thụ vào đường tiêu hóa. Tuy nhiên, tại thời điểm này không có bằng chứng trực tiếp xác nhận tuyến đường này. Sự hấp thu của bạc (cả nano-bạc và bạc keo) sau khi tiếp xúc miệng đã được thuật lại. Bạc keo có đặc điểm như một chất lỏng mà các hạt bạc có kích thước không rõ, nhưng chủ yếu là phạm vi kích thước nano vẫn còn ở thể huyền phù. Hấp thu bạc keo vào hệ tuần hoàn được quan sát thấy một mức độ nào đó (White et al 2003; Mirsattari et al. 2004; Chang et al. 2006). Một nghiên cứu độc tính thuộc về miệng với 60 nm hạt nano bạc, cho thấy một sự tích lũy phụ thuộc vào liều bạc nội dung trong một loạt các mô (Kim et al 2008). Điều này chỉ ra rằng nội dung bạc tích lũy phải được hấp thụ, đạt các hệ thống lưu thông, phân phối đến các mô khác. Nó vẫn chưa rõ liệu các ion bạc hoặc bạc đã được hấp thụ bởi các đường tiêu hóa và được vận chuyển vào cơ thể.

Hấp thụ qua da. Việc tiếp xúc với da đại diện cho một tuyến hấp thụ tiềm năng quan trọng cho

nano-bạc. Hàng dệt kháng khuẩn và băng vết thương chứa nano-bạc đã có trên thị trường. Đặc biệt, băng vết thương được sử dụng cho da yếu & da bị cháy và là bằng chứng trực tiếp của da hấp thu (nano) bạc sau khi điều trị của da bị đốt cháy với băng vết thương được phủ 15 nm nano-bạc (Acticoat). Sau một tuần điều trị tại chỗ, mức độ bạc cao được phát hiện trong huyết tương và nước tiểu (Trop et al 2006). Phát hiện này được xác nhận sau đó bởi một nghiên cứu với 30 bệnh nhân được điều trị với Acticoat cho vết bỏng nhỏ (Vlachou et al 2007). Tuy nhiên, điều đó không được rõ ràng từ các nghiên cứu cho dù bạc các ion hay các hạt nano bạc đã thực sự chuyển vào cơ thể.

Tóm lại, có vẻ như là sự hấp thu nano-bạc (keo bạc) với nhiều tuyến đường tiếp xúc khác nhau đã được xác định. Tuy nhiên, nó vẫn còn chưa rõ liệu các hạt nano-bạc hoặc các ion bạc, giải phóng nano-bạc tại khía cạnh ứng dụng khác, được hấp thụ vào cơ thể. các công cụ phân tích cho việc đo lượng bạc không phân biệt đối xử giữa hai loại bạc trong các nghiên cứu động lực học đã được báo cáo cho đến nay. Việc quan sát này có thể có tác động đáng kể sự mong đợi của các chất độc của nano-bạc. Trong trường hợp đó chỉ có các ion bạc sẽ nhập vào cơ thể, nghiên cứu độc tính cần phải tập trung vào tỷ lệ và mức độ phát hành của các ion từ hình thức nano bạc. Trong trường hợp chỉ nano-bạc sẽ vào cơ thể, sau đó nghiên cứu độc tính nên được thực hiện về nano bạc như một thực thể hoá học mới. Điều này ngụ ý rằng nghiên cứu trong tương lai cần phải tập trung vào:

(1). Tỷ lệ và mức độ phát hành của các ion bạc từ nano-bạc tại các vị trí đường vào

25

(2). Xác suất và mức độ hấp thụ của nano bạc các hạt từ các vị trí đường vào

Phân phốiKhi nano-bạc đã vượt qua rào cản (ví dụ, biểu mô phổi , niêm mạc ruột, lớp hạ

bì) tại vị trí của đường vào, hệ thống lưu thông có thể đạt được. Tiếp tục phân phối rộng khắp toàn bộ cơ thể có thể diễn ra thông qua hệ tuần hoàn.

Sự dính kết Protein . Về nguyên tắc, sự kết dính protein huyết tương ảnh hưởng đến khả năng của

một hạt đi qua màng tế bào và các thông số động lực học khác (ví dụ, phân phối và một nửa chu kỳ), sự kết dính với protein huyết tương nửa thời gian sau. Nói chung đối với các hợp chất trong máu (Ví dụ, dược phẩm), phần không ràng buộc biểu lộ hiệu quả quan sát. Khi nano-bạc đến hệ tuần hoàn, các hạt có khả năng tương tác với protein huyết tương, yếu tố đông máu, tiểu cầu và màu đỏ và các tế bào máu trắng. Một tác dụng của protein huyết tương lên việc phân phối, loại bỏ và sự độc hại của các hạt nano-bạc có thể được dự kiến tương tự như mô tả protein (anbumin huyết thanh) ảnh hưởng đến chấm lượng tử (Lovric et al 2005)

Phân phối đến các cơ quan và mô. Trước đó các nghiên cứu thảo luận việc hít với 15 nm các hạt nano-bạc ở chuột

cho thấy thấp, nhưng phát hiện, nồng độ bạc trong máu và phân phối tiếp theo đến các cơ quan như gan, tim, thận, hạch bạch huyết và não (Takenaka et al 2001;. Ji et al. 2007). Tuy nhiên các tuyến đường mà bộ não đi đến (Thông qua khứu giác, thông qua hàng rào máu não hoặc cả hai ) thì không được biết đến. Dung dịch bạc keo được tiêu thụ bằng đường miệng gây ra mức độ bạc trong huyết tương cao ở trong một trường hợp báo cáo, trong khi ở một trường hợp báo cáo khác, một sắc tố màu xanh-màu xám của da, được gọi là argyria đã được quan sát các hạt nhỏ nâu đen trong sinh tiết da, xác minh bạc keo như là nguồn của sự loạn sắc tố (White et al. 2003; Chang et al. 2006). Phát hiện argyria chỉ ra rằng dạng bạc keo ăn được hấp thụ bởi đường tiêu hóa, phân phối bởi máu các cơ quan và cuối cùng tích lũy (một phần) ở da. Kim et al. (2008) tìm thấy một liều tích lũy phụ thuộc vào nội dung bạc trong một phạm vi rộng của mô bao gồm gan, máu, phổi, thận, dạ dày, tinh hoàn và não) trong một nghiên cứu độc tính đường miệng gần đây của 60 bạc nm hạt nano ở chuột. Ngoài ra sau khi tiếp xúc qua da của da bị bỏng với băng vết thương có chứa nano- bạc (Acticoat), sự hình thành của argyria đã được thuật lại (Trop et al. 2006). Trong trường hợp báo cáo này, nồng độ huyết tương bạc đã được phát hiện, cho thấy sự hấp thụ qua da, có thể là bạc, thông qua đốt cháy da và sau đó phân phối đến các mô như da.

Một điều thú vị trong nghiên cứu hình ảnh cơ thể với nano bạc trong phôi cá ngựa vằn , tiết lộ nano-bạc vận chuyển vào và ra của phôi cá ngựa vằn ở mỗi giai đoạn nghiên cứu phát triển (Lee et al 2007, như mô tả ở trên), chỉ ra rằng (nano) bạc có thể vào giai đoạn phôi thai của cá ngựa vằn. Tăng nồng độ nano-bạc trong môi trường tiếp xúc (Trong một phần nhỏ của các hạt khác nhau, từ 5 - 46 nm) kết quả là số cá ngựa vằn chết và biến dạng tăng, cho thấy độc tính phát triển phụ thuộc vào liều nano-bạc (Lee et al. 2007). Mặc dù một con cá ngựa vằn không phải là dễ dàng so sánh với con người, kết quả này có thể chỉ ra rằng tiếp xúc của thai nhi của con người không thể được loại trừ. Cuối cùng, các tài liệu được phân loại theo sự tiếp xúc với nano-bạc không tiết lộ liệu bạc có tới các mô và các cơ quan như là các hạt nano không. Chỉ có nồng độ bạc được đo trong máu và trong các cơ quan / mô. Khi nó đã trở thành rõ ràng rằng nano-bạc có thể vượt qua các đường vào, sau đó nó sẽ được đồng điệu để thực

26

hiện nghiên cứu bổ sung về phân phối nano-bạc trong cơ thể. Chẳng hạn nghiên cứu bao gồm tương tác với huyết tương protein và phân phối mô quan trọng như cơ quan sinh sản, não, thông qua bào thai.

Sự trao đổi chấtMột khi các hạt nano được hấp thụ bởi các đường tiêu hóa, chúng sẽ được vận

chuyển trực tiếp tới gan thông qua các tĩnh mạch cửa. Nói chung, gan có thể tích cực loại bỏ các hợp chất trong máu và chuyển đổi chúng với các hình thức hóa học có thể dễ dàng được bài tiết. Tuy nhiên, không có bằng chứng tồn tại cho sự trao đổi chất nano-bạc bởi các enzyme trong gan và phần còn lại của cơ thể. Thật là chính đáng cho rằng nano-bạc có thể kết dính một cách đặc biệt với metallothioneins. Metallothionein protein có mặt trong tất cả các tế bào sống có một cấu trúc độc đáo, tùy thuộc vào khả năng của chúng để dính kết kim loại như kẽm và bạc. chúng điều chỉnh tế bào kim loại homeostasis và đóng một vai trò cytoprotective (Coyle et al 2002; Lansdown 2003). Nghiên cứu thêm là cần thiết để xác định tỷ lệ và mức độ việc tham gia của quá trình trao đổi chất và metallothioneins các quá trình này có thể đóng 1 vai trò quan trọng trong độc tính của nano-bạc.

Bài tiếtViệc loại bỏ thận thì giống như một tuyến bài tiết có khả năng cho nano-bạc kể

từ khi được báo cáo rằng điều trị vết thương bỏng với nano bạc có chứa băng vết thương (acticoat) dẫn đến mức độ phát hiện bạc trong nước tiểu của bệnh nhân (Trop et al 2006). Tuy nhiên, điều đó chưa rõ liệu nano-bạc hoặc bạc ion được bài tiết trong nước tiểu. Sự hấp thu của nano-bạc bởi gan và sau đó bài tiết trong mật đại diện tuyến đường bài tiết khác . Sau khi việc hít phải của hạt nano-bạc 12,6 - 15,3 nm (Takenaka et al 2001; Ji et al. 2007), bạc được phát hiện trong gan chỉ ra rằng bạc đã được hấp thụ. Tuy nhiên, bài tiết qua mật và sau đó loại bỏ thông qua phân không được nghiên cứu trong các báo cáo. Nhìn chung, nghiên cứu bổ sung được khuyến khích để làm sáng tỏ những gì mức độ nano-bạc bài tiết qua mật, nước tiểu và phân. Cũng vậy, các tuyến đường bài tiết khác của nano-bạc (ví dụ, thông qua mồ hôi, phổi, nước bọt) không được nghiên cứu cho đến bây giờ, nhưng dường như đóng một vai trò ít quan trọng hơn.

Kết luận về động lực học Nói tóm lại, một vài tuyến đường cơ quan tiếp xúc liên quan có động lực học và

cơ quan mục tiêu cho nano-bạc được xác nhận bởi các nghiên cứu trên động vật và các báo cáo trường hợp lâm sàng (Takenaka et al 2001; Trop et al 2006; Ji et al. 2007; Kim et al. 2008) (hình 2), nhưng chỉ cho các hạt nano bạc có kích thước khoảng 15 nm, tương ứng 60 nm. Mặc dù một số tuyến đường xác nhận trong các nghiên cứu động vật, tỷ lệ và mức độ tất cả các mũi tên chỉ định không được biết. Cho đến nay, chỉ có nghiên cứu trường hợp liên quan đến bạc keo đã được báo cáo. Một số tuyến đường chưa được xác nhận đối với nano-bạc và bạc keo. Chúng bao gồm các tuyến đường hấp thụ thần kinh thông qua dây thần kinh khứu giác, tiếp xúc với miệng của các hạt dạng hít và ràng buộc của bạc mật và tiếp theo loại bỏ phức tạp mật bạc trong phân. Cho đến nay, những kiến thức hiện tại của động học nano-bạc được quá giới hạn cho phép một nền tảng thích hợp đánh giá nguy cơ con người của nano-bạc. Để đóng các khoảng trống kiến thức, một câu hỏi nghiên cứu quan trọng là các có minh bạch hay không và mức độ nào các hạt nano-bạc tự nhập vào cơ thể hoặc liệu các ion bạc có nguồn gốc của nano bạc sẽ được hấp thụ. Câu trả lời cho câu hỏi này sẽ có kết quả

27

nghiên cứu cao và đánh giá rủi ro. Trong trường hợp các hạt nano-bạc thực sự được hấp thu vào cơ thể, sau đó nghiên cứu động lực học toàn bộ quang phổ của nano bạc trong cơ thể sẽ được đòi hỏi, bao gồm cả phân phối, sự hấp thụ và chuyển hóa và bài tiết quá trình theo thời gian. Nhiều nghiên cứu các quy trình ADME khác nhau là cần thiết sau các tuyến đường tiếp xúc khác nhau nhưng cũng cho hạt nano bạc với nhiều loại kích cỡ & hình dạng.

Độc tính của nano bạc đối với con ngườiTrái ngược hoàn toàn với ứng dụng của hạt nano, thông tin về độc tính của việc sử dụng hạt nano có giới hạn (Chen and Schluesener 2008). Theo báo cáo của các nghiên cứu khác nhau về độc tính, các thành phần của các hạt nano bạc biến đổi rất lớn. Các mô tả về công thức bạc được sử dụng phân kỳ từ chi tiết đến rất giới hạn, với sự chú ý thay đổi về kích thước, độ hòa tan, sự kết tụ của các hạt nano. Thông tin này có lẻ rất xác đáng, bởi vì độ phân tán của hạt nano bạc cần thiết cho các hoạt động chống khuẩn) hiệu quả và có thể ảnh hưởng đến độc tính kéo theo của nó (Lok et al. 2007). Hơn nữa, độc tính của các hạt nano bạc có thể tùy thuộc vào kích thước và sự phân bố của các hạt được sử dụng (Ji et al. 2007).Mặc dù tình trạng oxy hóa của các hạt nano bạc có thể ảnh hưởng đến các hoạt động (về mặt sinh học và tính độc), nhưng trong các tài liệu ít chú ý đến tình trạng oxy hóa của các hạt nano bạc. Chỉ các hạt nano bạc bị oxy hóa sử dụng hiệu quả chống khuẩn, có vẻ thích hợp nhất do sự kết hợp chất mang nano (tức là hạt nano bạc) với các ion bạc bị hấp thụ hóa học (hấp thụ bằng phương tiện hóa học thay vì bằng các tác dụng vật lý) trên bề mặt của hạt (Lok et al. 2007), điều đáng lưu ý là các hạt nano bạc bị khử xuất hiện rất không ổn định và có thể dễ dàng bị ôxy hóa. (Lok et al. 2007). Hơn nữa, do đặc tính chống vi trùng nên (nano) bạc phần lớn được sử dụng và nghiên cứu và những đặc tính này được cho là phụ thuộc vào các hoạt động sinh học của các ion bạc (Ag ; Lansdown 2007). Do đó, có thể thừa nhận rằng hầu hết các hạt nano bạc được sử dụng trong các nghiên cứu được thảo luận trong phần xem xét này là ở dạng bị oxy hóa.

Bạc dạng chất keo biểu diễn một công thức khác của các hạt bạc. Kích thước của các hạt bạc trong thể vấn dạng chất keo được thừa nhận là trong giới hạn 250 – 400 nm. Những hạt này kết hợp lại/kết tụ từ các hạt nano có kích thước nhỏ hơn (B100 nm), dưới các điều kiện nào đó có thể tách ra.Vì vậy, các báo cáo về bạc dạng chất keo cũng đã được bao gồm trong khảo sát/nghiên cứu này. Một ứng dụng tiềm năng nữa có thể là lớp phủ ngoài của các vật liệu ngoài như van, ống thông tim, ống thông tiểu và gần đây là chỉnh hình

28

(orthopaedic endoprostheses). Trong hầu hết các nghiên cứu về các thiết bị y tế này, thông tin về độ dày thực sự của lớp là khó tìm thấy (hoặc ở dạng không rõ rang). Độ dày lớp phủ có thể là trong giới hạn nano, nhưng cũng có thể là ở mức µm . Không có hoặc có rất ít dữ liệu về tính an toàn/tính độc được thu thập đối với các ứng dụng này. Do hai vấn đề này chúng tôi không bàn về tính độc của bạc nano phủ các thiết bị y tế trong phần xem xét này.Dữ liệu về tính độc trong ống nghiệm (vitro)

Có nhiều nghiên cứu intro (trong ống nghiệm) khác nhau về ảnh hưởng của các hạt nano bạc có kích thước thay đổi từ 1 đến 100 nm. Sự hấp thu của các hạt nano bởi các loại tế bào khác nhau đã được chỉ ra in vitro (trong nghiên cứu ống nghiệm) ở một số nhưng không phải là tất cả các báo (Hussain et al. 2005; Park et al. 2007; Skebo et al. 2007; Suzuki et al. 2007). Có sự không nhất trí về độc hại tế bào tố của nano bạc, tuy nhiên, hầu hết các báo đã chỉ ra khả năng tồn tại của tế bào bị khử sau khi phơi nhiễm. Thêm các dụng độc nữa được nhìn thấy trong các nghiên cứu trong ống nghiệm (in tro) là glutathione (loại peptide hoạt động như 1 coenzyme), sự tiêu dịch, các biến đổi ty lạp thể hoặc tiêu diệt và làm hỏng các màng tế bào

Sự phơi nhiễm intro (trong ống nghiệm) các tế bào máu đơn nhân ngoại vi của con người (PBMCs) đối với các hạt nano bạc (12.5 nm, 72h) dẫn đến sự ngăn chặn ngưng kết tố hồng cầu thực vật (PHA) sự gia tăng cảm sinh (tập trung ở 15 ppm (phần triệu)) (Shin et al. 2007). Các ảnh hưởng lên sản xuất phân bào được thấy ở mức thấp, tập trung ở 5 ppm không độc hại tế bào.

Hussain et al. (2005) đã đánh giá độc tính trong ống nghiệm của một số hạt nano, kể cả nano bạc (15 và 100 nm) lên dòng tế bào dẫn xuất gan chuột (BRL 3A). Theo dõi sau 24h phơi nhiễm, chức năng Ty lạp thể (có chứa ATP và các enzyme liên quan đến các hoạt động chuyển hóa tế bào) và tình trạng đồng nhất lớp màng (được đo

bằng độ thẩm thấu LDH) bị giảm đi đáng kể (ở mức tương ứng là ≥5 µg.ml-1 và ≥10 µg.ml-1. Độ thẩm thấu tùy thuộc liều lượng, và 100 nm hạt nano bạc thì nghiêm trọng hơn 15nm. Đánh giá nhìn bằng kính hiển vi cho thấy rằng không phải tất cả các hạt nano được tích lũy trong tế bào, mà chỉ một số hạt còn lại liên kết với các lớp màng. Tất cả các hạt nano được thử nghiệm khác (Fe3O4, Al, MoO3, MnO2) là ít độc hơn so với nano bạc. Tính chất độc hại tế bào được quan sát qua trung gian ứng suất oxy hóa như được hiển thị qua máy thăm dò sự tiêu dịch GSH, bị giảm khả năng của ty lạp thể và tăng mức độ phản ứng dạng oxy (ROS). Tính độc hại tế bào phụ thuộc vào sự cô đặc tương tự cũng được quan sát khi nghiên cứu các tác dụng của các hạt nano bạc giống như thế trên chuỗi tế bào của chuột với các đặc tính tế bào hệ nguyên bào tinh (Braydich-Stolle et al. 2005). Ở đây, tác dụng tùy thuộc sự cô đặc đối với chức năng ty lạp thể, khả năng sống của tế bào và tình trạng nguyên vẹn của lớp màng (độ thẩm thấu LDH) được nhìn thấy, dù ở mức độ cô đặc thấp hơn.

Trong một nghiên cứu khác, các hạt nano bạc (30 nm) lại được phân loại trong số các hạt nano độc hại tế bào nhất (các hạt nano khác là TiO2, Fe2O3, Al2O3, ZrO2, Si3N4) khi thử nghiệm dòng tế bào đại thực bào phế nang, dòng tế bào đại thực bào phế nang của người và dòng tế bào phổi biểu mô (Soto et al. 2005, 2007).

Sử dụng dòng tế bào biểu mô phế nang (A549), Park et al. (2007) được xác định rằng các hạt nano kim loại (Ag, TiO2, Ni, Zn, Al) gây ra mức độ độc tế bào có thể thay đổi tùy theo liều lượng. Tuy nhiên, trong nghiên cứu này bạc nano (đường kính trung bình của hạt 150nm, phơi nhiễm 24h, và độ cô đặc lên đến 200 µg.ml 1) được tìm thấy trong số ít độc hại tế bào nhất.

29

Cũng vậy, các tế bào thần kinh nội tiết được tìm thấy là nhạy cảm đối với hoạt động độc hại tế bao của các hạt nano bạc (15nm) (Hussain et al. 2006). Sự ngăn cản sản xuất dopamine chỉ được xem ở mức độc hại tế bào cao nhất, trong khi các tác nhân gây hại thần kinh được biết khác (Mn2+, hoặc 40 nm Mn) đã giảm sự bài tiết chất dẫn truyền thần kinh xuống độ cô đặc dưới độc hại tế bào.Ngược lại, bổ sung 1% các hạt nano bạc ( 5-50nm) vào xi măng ngà, một liều lượng ở mức hoạt động chống khuẩn được nhìn thấy, không dẫn đến độc hại tế bào (bổ sung) đối với nguyên bào sợi của chuột (L929), hoặc sự phát triển dòng tế bào tạo xương của con người (hFOB 1.19) (Alt et al. 2004).Băng Acticoat (Băng vết thương có chứa nano bạc) được phát hiện là độc hại đối với tế bào keratin (tế bào sừng) đầu tiên được cấy lên màn dẫn xuất hyaluronate xoắn (lớp vỏ la de) (Lam et al. 2004). Hơn nữa, sự chuyển hóa ty lạp thể bị hạn chế, cũng như khả năng tồn tại của tế bào sừng của con người bị giảm và nguyên bào sợi cấy lên chất nền nguyên bào tạo keo được phát hiện (sự thay thế da cấy, viết tắt là CSS) (Supp et al. 2005). Các tác dụng tương tự (tính độc hại tế bào và hình thái học rối loạn) lên tế bào sừng đã được báo cáo việc tách ra các băng có chứa nano bạc (bao gồm cả Acticoat) (Paddle-Ledinek et al 2006). Các nguyên bào sợi xuất hiện đối với những tác dụng này nhạy hơn so với các tế bào sừng (Poon và Burd 2004). Tuy nhiên, khi sự phức tạp của môi trường gia tăng, ví dụ, sau khi cấy 3-d vào bên trong tinh thể keo, ảnh hưởng độc hại của bạc xuất hiện có giảm bớt đi (Poon và Burd 2004)

Bạc keo bị hấp thu trên bề mặt tế bào (Rospendowski et al 1992). Việc điều trị hồng cầu còn nguyên vẹn với citrate bạc- bao phủ một lớp keo (30 nm) gây ra một sự suy giảm lớn glutathione nội bào (GSH) (Garner et al, 1994), trong khi keo bismuth citrate gây ra quá trình oxy hóa của GSH và keo vàng được quan sát là không có tác dụng trên GSH. Trong lysates (các mảnh vỡ) của hồng cầu, keo citrate bạc do quá trình oxy hóa của GSH được kết hợp với việc thay đổi phân nữa citrate cho các loài khác xảy ra một cách tự nhiênHạt nano bạc (11 nm) được tìm thấy để tăng cường phản ứng chuyển electron của các hoạt động xúc tác myoglobin và peroxidase trong giải pháp chất đệm phosphate (PBS) có thể ảnh hưởng đến môi trường nhóm heme (Gan et al 2004). Tuy nhiên, các hạt nano bạc không chỉ giúp cấu trúc protein giữ cho hoạt động sinh học của nó mà còn có thể hoạt động như một dây dẫn giữa các protein và điện cực được sử dụng để đo lường. Liệu đây là những sự giả tạo trong ống nghiệm hoặc liệu các hạt nano bạc có thể có một tác dụng tương tự ở trong ống nghiệm không được nghiên cứu.

Các nghiên cứu đối với động vậtCác theo dõi lâm sàn. Sự chết đã được theo dõi ở các con chuột sau phơi nhiễm với liều lượng rất cao bạc dạng keo sau khi đưa vào tĩnh mạch (LD50, 67 mg.kg 1) (Schmaehl and Steinhoff 1960) và sau khi uống (1680 mg Ag.kg 1.day 1 for four days) (Dequidt et al. 1974, in ATSDR 1990). Sau k hi tiêm vào tĩnh mạch bạc dạng keo, các con chuột bị chết do phù nề phổi; trong khi đó, gan, lá lách và thận cho thấy sự bạc màu nâu (Schmaehl and Steinhoff 1960). Nguyên nhân cái chết sau khi uống không được báo cáo.

Việc áp dụng bạc dạng keo dưới da thường xuyên (hàng tuần từ 1.75 – 2.5 mg) có vẻ tương đối có khả năng chịu đựng tốt, ngoại trừ Sự phát triển của argyria (nhiễm độc muối bạc). Các ảnh hưởng sức khỏe rất ít được theo dõi trong nghiên cứu tính độc

30

do hít vào trong thời gian 28 ngày (Ji et al. 2007) và nghiên cứu tính độc qua đường miệng trong thời gian 28 ngày (Kim et al. 2008) với các hạt nano bạc trong các con chuột Sprague Dawley dù hút vào cơ thể. Trong nghiên cứu của Ji các con chuột hít vào các hạt nano bạc có kích thước từ 12 – 16nm 6h.ngày-1 , 5d.tuần-1 suốt bốn tuần. Sử dụng 3 mức độ phơi nhiễm, mức phơi nhiễm thấp là 1.73 x 104 cm-3, mức phơi nhiễm trung bình là 1.27 x 105 cm -3 và mức phơi nhiễm cao là 1.3 x 106 NP.cm3 (xấp xỉ 61 mg.m-3 , gần với giới hạn ngưỡng bụi bẩn bạc 0.1 mg.m-3 của Hội nghị của Mỹ về nhân viên vệ sinh công nghiệp thuộc chính quyền (ACGIH). Nghiên cứu của Kim là nghiên cứu 28 ngày tuân thủ OECD GLP (các thực hành phòng thí nghiệm tốt của Tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế), trong đó các con chuột nhận 20, 300 hoặc 1000 mg/kg/ngày 60 nm các hạt nano bạc bằng tá dược lỏng.

Hệ thần kinh trung ương. Như đã đề cập ở trên, bạc được tìm thấy trong não của các con chuột bị phơi

nhiễm hệ thống đối với các hạt nano bạc qua đường hô hấp (Take- naka et al. 2001; Ji et al. 2007), nhưng không có các điểm cuối tính độc hại được kiểm soát trong não. Ngoài ra, đường dẫn của màng ngăn máu não (BBB) cũng không được kiểm tra. Theo bài báo gần đây về tính độc hại thần kinh của bạc (không riêng biệt nano bạc) (Lansdown 2007), hầu hết các nghiên cứu về động vật cho thấy rằng sau khi phơi nhiễm bạc, bạc bị ngăn lại trong màn chắn máu não nhưng không đi qua nó.

Hệ hô hấp.Không có các ảnh hưởng thuộc mô bệnh học và lâm sàn rõ ràng lên hệ hô hấp

của các hạt nano bạc được nhìn thấy trong suốt 28 ngày nghiên cứu hô hấp ở các con chuột (Ji et al. 2007). Tuy nhiên, nghiên cứu thiếu các kiểm tra cụ thể về hệ hô hấp như tốc độ hô hấp, độ cản đường không khí, lượng dòng chảy độ bảo hòa oxy của haemoglobin (chất làm cho hồng cầu có màu đỏ) cũng như tình trạng viêm nhiễm. Trong nghiên cứu của Takenaka (Takenaka et al. 2001), sự tích lũy bạc được nhìn thấy trong phổi của các con chuột (1.7 mg), trong đó 4% vẫn còn ở lại sau 7 ngày, tuy nhiên không tính các thông số độc hại bổ sung. Sung et al. (2008) thực hiện một nghiên cứu chuột hô hấp 90 ngày (các hạt nano bạc có kích thước 18nm 6h.day - 1, 0.7, 1.4 và 2.9 x 106 hạt/cm3) ở đây chúng biểu hiện chức năng của phổi giảm (bao gồm thể tích dòng chảy, thể tích 1 phút và dòng hít thở cực đại), cũng như các thương tổn viêm nhiễm trong hình thái của phổi và các ảnh hưởng trên các điểm viêm nhiễm.

Gan. Một lượng bạc đáng kể trong gan đã được quan sát thấy sau khi hít vào (Takenaka et al 2001; Ji et al 2007). Tại mỗi thời điểm phân tích, 9-21% lượng nano-bạc đã được quan sát thấy trong gan (Takenaka et al, 2001). Mô bệnh học của gan cho thấy tình trạng không có bào của tế bào chất ở cả hai giới với một sự gia tăng rõ ràng phụ thuộc vào liều dùng ở phụ nữ. Ngoài ra, một vài trường hợp hoại tử gan tiêu điểm đã được nhận thấy trong nhóm dùng liều cao (Ji et al 2007). Không ảnh hưởng đến men gan alkaline phosphatase (ALP) đã được quan sát. Ngược lại, liều uống 60 nm hạt nano bạc lặp đi lặp lại trong thời gian 28 ngày đã gây nhiễm độc gan, như thể hiện bằng sự gia tăng trong ALP và quan sát mô bệnh học của sự giãn nở các tĩnh mạch trung tâm, tăng sản ống mật (Kim et al 2008).

Hệ thống miễn dịch. Không có tác dụng điều trị liên quan đến huyết học và phân phối các phần tử tế bào máu (% lymphocytes, monocytes etc) đã được nhìn thấy sau khi hít các hạt nano-bạc. Điều đáng chú ý là các hạt nano-bạc được phát hiện ở trong lá

31

lách trong nghiên cứu của Takenaka (Takenaka et al., 2001) nhưng không phải trong nghiên cứu của Ji (Ji et al 2007). Trong 90 ngày nghiên cứu về hô hấp của Sung et al. (2008), sự có mặt của các hạt nano bạc trong phổi có thể đã gây ra một phản ứng viêm tại chỗ trong nhóm dùng liều cao. Các thông số về tác động lên hệ thống miễn dịch tiềm tàng không được giám sát trong nghiên cứu này (Sung et al. 2008). Ở con chuột, ứng dụng một loại kem có chứa 1% nano-bạc (96,1% là B50 nm) ức chế DNB gây ra dị ứng khi tiếp xúc với da (Bhol và Schechter 2005). Người ta nhận thấy sự biểu hiện của hai cytokine (TNFa và IL-12) đã bị nén (histopathological staining) và cơ chế gây chết tế bào của tế bào viêm nhưng không phải là tế bào sừng gây ra. Tương tự như nồng độ phụ thuộc vào tác dụng chống viêm cũng đã được thấy trong những loài gặm nhắm cùng một nhóm (Bhol et al 2004). Những dữ liệu này sau này có thể đề nghị rằng các hạt nano bạc là đặc biệt hiệu quả ức chế viêm và do đó có thể được sử dụng để điều trị miễn dịch và các bệnh viêm (Shin et al 2007), tuy nhiên, người ta nên thận trọng kể từ khi phản ứng viêm tại chỗ có thể được gây ra khi dùng hạt nano bạc với liều lượng cao (Sung et al 2008).

Tác dụng khác của máu / vận chuyển oxy. Ngoài sự gia tăng nhỏ lượng canxi trong máu, không có tác dụng bổ sung của hệ thống tiếp xúc nano bạc trên các thông số huyết học và hóa học trong máu đã được báo cáo sau khi tiếp xúc qua đường hô hấp (Ji et al 2007). Uống 60 nm hạt nano bạc gây ra một số thay đổi trong ngăn tế bào hồng cầu trong máu (tăng số lượng tế bào hồng cầu, hemoglobin, và hematocrit) và trên các thông số đông máu (giảm một phần thời gian hoạt động protrombine ) (Kim et al, 2008).

Hệ thống sinh sản. Trong nghiên cứu của Ji (Ji et al 2007) không có tác dụng trên mô bệnh học của mào tinh hoàn đã được ghi nhận. Không có thêm dữ liệu nghiên cứu trong ống nghiệm trên các tác dụng độc hại tiềm năng của nano-bạc trên chức năng sinh sản nữ hoặc nam giới (ví dụ, trứng phát triển, hình thành tinh trùng nam nữ) cho đến nay đã được xác định

Genotoxicity, chất gây ung thư. Với bệnh da mãn tính , uống bạc keo (1,75- 2,5 mg hàng tuần) 8/ 26 (31%) động vật sống sót hơn 16 tháng, các khối u ác tính phát triển. Trong sáu loài động vật, khối u xuất hiện tại vị trí tiêm dưới da. Điều này cao hơn một cách đáng kể so với mức độ kiểm soát khối u lâu đời từ 1 đến 3% (Schmaehl và Steinhoff 1960). Ngược lại, không có hiện tượng cảm ứng khối u ở vị trí tiêm đã được tìm thấy ở chuột sau khi tiêm trong cơ bột bạc mịn ở thể huyền phù (300 mesh) trong trioctanoin (Furst và Schlauder 1978). Kim et al. (2008) đã điều tra trong cơ thể độc tính ở cấp độ gen sử dụng thử nghiệm vi nhân tủy xương sau khi uống 60 bạc nm hạt nano trong 28 ngày với liều khác nhau. Họ nhận thấy không có tác dụng có ý nghĩa thống kê.

Da. Trong một mô hình lợn chữa lành vết thương, băng vết thương nano-bạc thúc đẩy vết thương nhanh chóng lành hết toàn độ dày vết thương ở phía sau lưng của con lợn (Wright et al 2002). Môi trường thủy phân protein của những vết thương được điều trị với nano-bạc đã biểu thị các đặc điểm bởi mức độ giảm của metalloproteinase (được biết đến để có mặt ở mức độ cao trong viêm loét mãn tính và liên kết với tính chất không lành những vết thương) và apoptosis của tế bào tăng cường.Ứng dụng Acticoat trên chất nuôi cấy da (bao gồm collagen dựa trên chất nền phổ biến với nguyên bào sợi và tế bào sừng của con người) ghép trên chuột khỏa thân không ngăn cản cũng không thúc đẩy làm lành vết thương (Supp et al năm 2005). Ở những

32

con chuột, ứng dụng của một loại kem nano-bạc 1% (96,1% là B50 nm) gây ra apoptosis của các tế bào viêm, nhưng không phải của tế bào sừng.

Dữ liệu trên ngườiQuan sát lâm sàng. Acticoat là một loại băng vết thương tại chỗ bao gồm một

lưới polyethylene có phủ nano-bạc (kích thước trung bình 15 nm). Có một trường hợp báo cáo của việc ngộ độc bạc sau khi sử dụng Acticoat cho điều trị chân bỏng nặng (Trop et al 2006). Bài chấn thương 6 ngày bệnh nhân đã phát triển một sự đổi màu xám, phàn nàn mệt mỏi và thiếu cảm giác ngon miệng. Vào ngày 7 cấp độ bạc trong nước tiểu và máu được tìm thấy sẽ được nâng lên (28 và 107 mg.kg, tương ứng). Acticoat đã được gỡ bỏ và sự đổi màu của khuôn mặt dần dần mờ nhạt và thử nghiệm chức năng gan trở về giá trị bình thường. Mức độ bạc trong máu tăng cao được nhìn thấy sau 7 tuần bị thương tổn, nhưng hầu như không phát hiện được sau 10 tháng. Những tác dụng phụ quan sát có thể được kết hợp với việc giải phóng các ion Ag + từ băng nano-bạc. Sự hấp thu của bạc từ Acticoat đã được xác nhận ở 30 bệnh nhân được điều trị trong một nghiên cứu khác (Vlachou et al 2007). Tuy nhiên, mặc dù số lượng đo lường mức độ bạc trong huyết thanh (trung bình 59 mg.l 1) thay đổi rất hạn chế trong các chỉ số huyết học hoặc sinh hóa độc tính kết hợp với sự hấp thu bạc đã được quan sát.

Hệ thống thần kinh trung ương. Động kinh và hôn mê sau khi uống bạc keo hàng ngày trong bốn tháng đã được thông báo trong một trường hợp báo cáo (Mirsattari et al 2004). Các tác giả cho rằng bạc gây ra các dấu hiệu của nhiễm độc thần kinh không thể đảo ngược mà cuối cùng dẫn đến tử vong.

Gan. Trong báo cáo trường hợp của Trop et al. (2006), tăng men gan (aspartate amino transferase, alanine aminotransferase và gamma-galactosyl transferase) sau khi sử dụng Acticoat đã được báo cáo. Mức độ trở lại bình thường chấm dứt sau khi tiếp xúc. Bệnh nhân đã không nhận được bất cứ loại thuốc khác có khả năng độc cho gan.Hệ thống miễn dịch. Thay đổi rất hạn chế trong chỉ số thuộc huyết học hay chất chỉ thị độc tính hóa sinh có liên quan tới sự hấp thu bạc từ Acticoat ở người (Vlachou et al 2007), mặc dù số lượng đo lường của bạc trong huyết thanh. Một trường hợp báo cáo khác có thể liên quan đến sự hấp thu của các hạt bạc là phát hiện các hạt electron nhỏ dày đặc, có lẽ các hạt nano bạc, trong các tế bào mast sau 20 năm châm cứu tại chỗ (Kakurai et al, 2003). Các tế bào mast cho thấy mất một phần hoặc toàn bộ lượng hạt nhỏ, cho rằng sự mất hạt liên kết với bệnh ngứa và phản ứng viêm.

Da. Trong một môi trường ẩm ướt bạc được giải phóng từ băng Acticoat (có thể là các tinh thể nano) và cải thiện việc kiểm soát vi khuẩn của vết thương. Acticoat đã được thử nghiệm trong các thử nghiệm lâm sàng nhỏ (Tredget et al 1998; Innes et al 2001) với kết quả trái ngược.

Không có tác dụng phụ nào được tìm thấy trong nghiên cứu của Tredget, trong đó hấp thụ bạc đã không được đánh giá (Tredget et al 1998). Innes et al. (2001) báo cáo bị trì hoãn tái tạo biểu mô và các vết sẹo tạm thời tệ hơn trong khi một nghiên cứu khác tăng trong epithelization lại đã được tìm thấy trong ghép da meshed (Demling và Leslie DeSanti 2002). Một trường hợp khác vết thương chậm lành gần đây đã được

33

báo cáo (Trop et al 2006). Tuy nhiên, tất cả các nghiên cứu quy mô nhỏ và sự khác biệt trong kiểm soát, do đó sự so sánh với nghiên cứu sinh quốc tế là không thể.

Kết luận về tính độcNhiều tác nhân ảnh hưởng khả năng của kim loại gây ra các tác dụng độc hại

đối với cơ thể con người. Chúng bao gồm cả tính hòa tan của kim loại, khả năng liên kết của nó với các vị trí sinh học, và mức độ mà các phức hệ hình thành là ẩn dật hoặc biến hóa và được bài tiết. Đối với các hạt kích thước nano, các thông số bổ sung như kích thước và diện tích bề mặt được công nhận là những yếu tố quyết định quan trọng đối với tính độc (Ji et al. 2007). Các hạt nano có thể đi xuyên qua các lớp màn sinh học. Sau khi uống, các hạt nano là nhỏ đủ để thâm nhập ngay cả các mao mạch rất nhỏ đi vào cơ thể.

Các hạt nano bạc thông thường được sử dụng do hoạt động diệt khuẩn của bạc. Tác dụng diệt khuẩn của bạc (ion) có thể có một số cơ chế. Người ta cho rằng cơ chế chính của hoạt động là tế bào chết do tách cặp oxi hóa phosphoryl (Holt và Bard 2005) hoặc hiện tượng cảm ứng của sự hình thành gốc tự do (Kim et al, 2007). Tuy nhiên, can thiệp với chuỗi hô hấp ở cấp độ cytochrome (sắc tố tế bào) C, và / hoặc với các thành phần của hệ thống vận chuyển điện tử của vi sinh vật, cũng đã được báo cáo (Muangman et al 2006). Ngoài ra tương tác với enzyme màng liên kết với các nhóm protein thiol có thể kết quả thành tế bào còn nguyên vẹn bị tổn hại đã mặc nhiên được công nhận (Bragg và Rainnie 1974; Silver 2003; Zeiri et al 2004; Lok et al 2006).Hơn nữa, có ý kiến cho rằng các ion bạc liên kết ADN và do đó có thể gây phá vỡ sợi DNA và sao chép DNA (ATSDR 1990; Russell và Hugo 1994)

Lý do tại sao các tế bào có nhân điển hình (động vật có vú) có vẻ ít nhạy với hoạt tính này của bạc có thể được giải thích bởi các cấu trúc và chức năng dự phòng cao hơn và kích thước của nhân điển hình so với các tế bào prokaryote (vi khuẩn). Điều này có thể làm tăng nồng độ bạc cần thiết để đạt được hiệu quả độc hại có thể so sánh được trên các tế bào có nhân điển hình hơn các tế bào vi khuẩn (Alt et al 2004). Như vậy, có một cửa sổ điều trị, trong đó các tế bào vi khuẩn tấn công một cách thành công, mà tại đó tác động có hại cho các tế bào có nhân điển hình chưa được quan sát thấy. Tuy nhiên, nồng độ hiệu quả cho các hạt nano bạc là rất thấp so với các ion Ag (nmol so với mức mmol) (Lok et al, 2006). Do đó độc tính tiềm tàng cao hơn và những mối quan tâm cụ thể liên quan với việc sử dụng vật liệu có kích thước nano chú ý đến độc tính của bạc có kích thước nano có thể được bảo đảm.

Thông tin độc tính của việc sử dụng các hạt nano bạc là hạn chế (Chen và Schluesener 2008). Độc tính của hạt nano bạc chủ yếu được xác định trong ống nghiệm với các hạt khác nhau, kích thước từ 1-100 nm. Các nghiên cứu trên động vật có sẵn trong cơ thể nói chung là tương đối ngắn hạn (tối đa 28 ngày), ngoại trừ một nghiên cứu khi hít phải 90 ngày và sử dụng các hạt bạc có kích thước nano (Sung et al 2008). Chỉ có ảnh hưởng hạn chế sức khỏe việc sử dụng nano bạc ở con người đã được ghi nhận. Argyria hoặc argyrosis hiếm khi được báo cáo, và dường như chỉ xảy ra sau khi uống phải một lượng lớn các hạt bạc (thường là keo, nano-bạc ở thể huyền phù với các kích cỡ khác nhau).Cơ quan mục tiêu tiềm tàng độc tính nano-bạc có thể liên quan đến gan và hệ thống miễn dịch. Tác động tích lũy và mô bệnh học đã được nhìn thấy trong gan chuột có hệ thống tiếp xúc với 10-15 nm hạt nano bạc (Ji et al 2007), trong khi ảnh hưởng đến men gan đã được ghi nhận trong trường hợp nghiên cứu của con người tiếp xúc qua da với các hạt cùng kích thước trung bình (Trop et al 2006). Tích lũy, ảnh hưởng mô bệnh

34

học và tăng men gan đã được báo cáo sau khi tiếp xúc qua miệng tới 60 nm nano-bạc (Kim et al 2008). Điều này không được biết nếu bạc đi đến gan như các hạt nano bạc hoặc là các ion, hoặc không có sự tọa lạc của bạc (các hạt nano) ở trong gan được nghiên cứu.Tác dụng trên hệ thống miễn dịch, đặc biệt là bài tiết cytokine, đã được ghi nhận ở trong ống nghiệm, nơi áp dụng 1% kem nano-bạc với B50 hạt nm, ức chế viêm da tiếp xúc dị ứng do DNB-(Bhol và Schechter 2005), và sự tích lũy ở lá lách cũng đã được lưu ý (Takenaka et al 2001). Người ta cho rằng các hạt nano bạc có hiệu quả đặc biệt trong việc ức chế viêm và do đó có thể được sử dụng để điều trị miễn dịch và các bệnh viêm (Shin et al 2007). Tuy nhiên, chỉ có thay đổi rất hạn chế trong các chỉ số huyết học hoặc sinh hóa độc tính kết hợp với bạc hệ thống hấp thu từ 15 nm nano bạc có chứa băng trong con người (Vlachou et al 2007), và sau khi hít phải ở chuột (Ji et al 2007). Dùng đường uống 60 nm hạt bạc ở chuột gây ra một số hiệu ứng viêm tại chỗ (Kim et al, 2008). Như đã đề cập trước đây, các thông số về tác động hệ thống miễn dịch tiềm tàng không được giám sát trong nghiên cứu này. Cho dù bạc hạt nano thực sự có hiệu lực (hệ thống) với chức năng miễn dịch trong cơ thể cần được khám phá thêm.

Tác dụng của nano-bạc trên các thành phần máu khác không được nghiên cứu. Nghiên cứu hạt nano-bạc xuất hiện độc hại đối với hồng cầu bằng nghiên cứu ở trong ống nghiệm (Garner et al, 1994), trong khi các tế bào hồng cầu gia tăng được nhìn thấy sau khi uống 60 nm hạt bạc (Kim et al 2008). Nhưng không phải sau khi hít phải 15 nm các hạt bạc (Ji et al 2007). Ngoài việc máu trong hồng cầu cũng thuộc máu đông có thể bị ảnh hưởng (Kim et al 2008). Nhiều dữ liệu cần thiết hơn phải được tạo ra trước khi một kết luận cũng được hình thành về tác động tiềm tàng của nano-bạc tiếp xúc trên các thông số mu và sự liên quan lâm sàng của chúng có thể được rút ra. (Bị tổn thương) da là một trong các cơ quan đã được tiếp xúc với nano bạc do việc sử dụng băng vết thương có chứa nano-bạc (kích thước trung bình của các hạt là 15 nm) trong điều trị vết thương bỏng. Như đã đề cập ở trên, báo cáo về tác dụng của hạt nano bạc trên epithelization lại những vết thương ở người mâu thuẫn, bị trì hoãn cũng như tăng lại-biểu mô đã được báo cáo (Innes et al 2001; Demling và Leslie DeSanti 2002 Trop et al 2006).Tuy nhiên, do quy mô nhỏ của các nghiên cứu và sự khác biệt trong kiểm soát, sự so sánh với nghiên cứu sinh quốc tế là không thể.

Đã có một nghiên cứu trong ống nghiệm cho thấy rằng nano-bạc có thể có một tác dụng độc hại trên động vật có vú (con chuột) ,các dòng tế bào mầm (Bray-dich-Stolle et al 2005). Tuy nhiên, điều này không được hỗ trợ bởi dữ liệu trong ống nghiệm (cho đến nay), và do đó sự liên quan lâm sàng của điều này ở nghiên cứu trong ống nghiệm vẫn không chắc chắn. Kể từ khi độc tính phát triển sẽ có hậu quả nghiêm trọng, có một nhu cầu đặc biệt là kiểm tra sinh sản và phát triển chất độc của các hạt nano bạc chi tiết hơn.Lansdown kết luận rằng không có bằng chứng có sẵn để chứng minh rằng bạc là nguyên nhân gây ra tổn thương thần kinh, mặc dù bạc lắng được xác định trong khu vực của các dây thần kinh ở da (Lansdown 2007).Hệ thống hô hấp dường như tương đối không bị ảnh hưởng do tiếp xúc với nano bạc được nghiên cứu trong ống nghiệm trong vòng 28 ngày bởi Ji et al. (2007), trong khi nó được gọi là nano-bạc có thể có tác dụng gây độc tế bào đại thực bào phế nang và các tế bào biểu mô phế nang trong ống nghiệm (Soto et al.2005, 2007; Park et al 2007). Sung et al. (2008) thực hiện một nghiên cứu 90 ngày hít mà chúng cho thấy đã làm giảm chức năng phổi cũng như các tổn thương viêm trong các hình thái phổi và các tác dụng trên các dấu hiệu viêm.

35

Không có nghiên cứu hay báo cáo mô tả về các hiệu ứng genotoxic hoặc chất gây ung thư khi tiếp xúc với các hạt nano bạc ở con người, động vật hoặc trong ống nghiệm, ngoại trừ thử nghiệm vi nhân tủy xương được thực hiện như là một phần của nghiên cứu 28 ngày uống bởi Kim et al. (2008). Không có độc tính ở cấp độ gen tiềm tàng đáng kể khi tiếp xúc qua miệng tới 60 nm hạt bạc trong nghiên cứu này đã được tìm thấy. Sự gia tăng (chủ yếu là khối u ác tính tại chỗ) đã được tìm thấy sau khi tiêm dưới da mãn tính với liều dùng bạc keo cao (Schmaehl và Steinhoff 1960). Mặc dù có ý kiến cho rằng các ion bạc liên kết với DNA trong dung dịch ở trong ống nghiệm, và có thể gây phá vỡ sợi DNA và sao chép DNA, bạc (không phải hình thức nano) không được tìm thấy là gây đột biến ở vi khuẩn (ATSDR 1990). Đưa ra các chất gây ung thư không chắc chắn tác động thêm các thông tin về tác dụng gây ung thư tiềm tàng của nano-bạc sẽ được hoan nghênh.Không có báo cáo về tác động của các hạt nano bạc trên tim mạch, thận / tiết niệu, hệ thống dạ dày được tìm thấy, tuy nhiên, sự định vị các nghiên cứu cụ thể của các cơ quan này đã không được xác định.Tóm lại, có rất ít nghiên cứu được kiểm tra về độc tính tiềm tàng của nano-bạc. Thêm thời kỳ lâu dài, các nghiên cứu về liều dùng cao, tốt nhất là sử dụng các hạt có kích thước phức tạp, cần thiết để cải thiện các đặc điểm rủi ro của việc sử dụng các hạt nano bạc.

Thảo luận và kết luận

Nano bạc so với bạc thông thường

Nano-bạc thường được tuyên bố là một loại bạc khác và tương đối mới với các tính chất hóa học và vật lý khác nhau. Các hạt nano-bạc được tạo ra bởi một số phương pháp từ kim loại bạc và thường được sử dụng trong các sản phẩm thực phẩm, sản phẩm tiêu dùng và y tế bởi vì hoạt động kháng khuẩn của chúng.    Do nó có kích thước nhỏ, các hạt nano có khả năng đi qua các màng sinh học và đến các cơ quan và các mô khác nhau ở trong cơ thể để bạc có thể phát huy tác dụng kháng khuẩn của nó. Từ khi có quan điểm cho rằng bạc tương đối không độc hại (Chen và Schluesener 2008), các hiệu ứng độc hại được bổ sung thêm, chẳng hạn như sự phát sinh tăng thêm sự oxy hóa, nano-bạc có thể được cho là do đặc tính của hạt nano, chẳng hạn như diện tích bề mặt lớn và liên quan đến phản ứng cao.    Câu hỏi đặt ra là liệu có sự phân biệt rõ ràng giữa bạc "thông thường" và nano-bạc. Ví dụ, bạc keo là một hệ thống treo của các hạt bạc với nhiều kích cỡ khác nhau, bao gồm cả các hạt có kích thước nhỏ và kích thước nano. Hơn nữa, nano bạc có thể không phải là mới, kể từ khi bạc keo đã được sử dụng hơn 10 năm trong ứng dụng y tế. Cho đến nay, trong các nghiên cứu động lực học và độc tính được thực hiện với nano-bạc, sự cấu thành các hạt nano-bạc đã thay đổi nhiều. Ngoài ra các mô tả công thức bạc được sử dụng phân ra từ chi tiết đến hạn chế, với sự chú ý về kích thước, tính hòa tan, và sự tích tụ của các hạt nano. Thông tin này rất xác đáng, từ khi sự phân tán của các hạt nano bạc là cần thiết cho hoạt động (kháng khuẩn)đạt hiệu quả và có thể ảnh hưởng độc tính tiếp theo của nó. Tóm lại, không có một hình thức nào của nano-bạc, và cách tiếp cận hệ thống nào cần thiết để xác định ảnh hưởng về kích cỡ khác nhau của nano-bạc.

Dữ liệu có sẵn và những lỗ hổng kiến thức

36

Thông tin về sự xuất hiện của nano bạc trong môi trường, trái ngược với thông tin về bạc thông thường, rất khan hiếm. Mặc dù nồng độ của các ion bạc tự do trong môi trường tự nhiên nói chung là quá thấp để dẫn đến độc tính, cho đến bây giờ nó không được biết liệu các hạt nano-bạc đưa ra một mối đe dọa đối với môi trường. Hơn nữa, các dữ liệu duy nhất có sẵn từ môi trường nước, không có dữ liệu nano-bạc trong đất được tìm thấy.     Nano-bạc được áp dụng rộng rãi trong các sản phẩm thực phẩm, người tiêu dùng và y tế, chỉ ra rằng con người tiếp xúc với nano-bạc là có liên quan với nhau. Tuy nhiên, dữ liệu về nồng độ của bạc nano trong các sản phẩm này cũng như kích thước và hình thức mà nó có tồn tại (aggregates, agglomerates) thì không hoặc hầu như không có (Bảng A1 và A2,số liệu bổ sung, phiên bản trực tuyến). Ngoài ra, các xác suất giải phóng (nano) Ag+ từ các sản phẩm không được biết đến, điều đó không chỉ quan trọng trong việc tiếp xúc của con người mà còn trong việc rò rỉ và thải ra môi trường. Về những rủi ro đầy đủ của nano-bạc, ngoài việc tiếp xúc, cũng có dữ liệu về mối nguy hiểm của nano-bạc cũng thật sự cần thiết. Theo quan điểm về toxicokinetics, một vài nghiên cứu trên động vật và các trường hợp báo cáo đã xác nhận một số tuyến đường liên quan đến động lực học đối với nano-bạc . Tuy nhiên, các nghiên cứu có giá trị đã sử dụng những kích cỡ khác nhau của các hạt nano-bạc tiếp xúc thông qua các tuyến đường tiếp xúc khác nhau (12-15 nm qua đường hô hấp và 15 nm qua da) (Phụ lục 3, số liệu bổ sung ).

Đối với sự hấp thụ của nano-bạc, cho đến nay các cuộc nghiên cứu vẫn chưa rõ loại bạc được tìm thấy trong máu, cơ quan và mô của các sinh vật. Do đó, nó có tầm quan trọng trong các nghiên cứu ở tương lai, liệu nó có trở nên rõ ràng hay không và mức độ các hạt nano-bạc xâm nhập vào cơ thể, hay các ion bạc có nguồn gốc từ nano bạc được hấp thụ như thế nào. Người ta có thể nhận thức được rằng nghiên cứu các yếu tố quyết định ảnh hưởng đến sự hấp thụ này sẽ giúp đạt được cái nhìn sâu sắc là làm thế nào để từ bên ngooài đến sự hấp thụ bên trong của một loại nano-bạc đến một loại khác. Câu trả lời cho câu hỏi này sẽ có kết quả có giá trị cho nghiên cứu sâu hơn về độc tính đánh giá rủi ro (Hình 3).

Hình 3 – Tổng quan các lựa chọn cho nghiên cứu độc tính tương lai

Tiếp xúc với nano bạc

Hấp thu qua miệng, da và hô hấp

-A-Chỉ các hạt nano bạc

Đánh giá rủi ro mới(NCE : Phân tử thuốc mới)

Đánh giá rủi ro mới(NCE : Phân tử thuốc mới)

Khe hổng nghiên cứu:

Nghiên cứu độc tínhNghiên cứu vận động học

-B-Chỉ ion Ag+

Sử dụng dữ liệu độc tính có sắn của bạc "thông thường

Khe hổng nghiên cứu:

Sử dụng dữ liệu độc tính có sắn của bạc "thông thường

Khe hổng nghiên cứu:

Những đặc điểm xác định để giải phóng ionNghiên cứu màng tế bào trong ống nghiệmNghiên cứu sự hấp thụ ống nghiệm trong

-C-cả nano bạc và ion Ag+

Tỉ lệ các hạt nano bạc và ion Ag+

Tỉ lệ NCE và công thức mới

Tỉ lệ các hạt nano bạc và ion Ag+

Tỉ lệ NCE và công thức mới

Khe hổng nghiên cứu:

Nghiên cứu theo tuyến A và B

37

Ngoài các nghiên cứu độc tính đã được báo cáo, sự cấu thành các hạt nano bạc đã thay đổi nhiều. Mô tả của công thức bạc được sử dụng chia ra từ chi tiết rất hạn chế, với sự chú ý về khả năng hòa tan / tập hợp của các hạt nano (Bảng A2, số liệu bổ sung, phiên bản trực tuyến duy nhất). Hơn nữa, kích thước được sử dụng trong bạc keo một phần được giả định là trong phạm vi kích thước nano, nhưng điều này là không chính xác. Hầu hết các nghiên cứu độc tính được xác định trong ống nghiệm với các hạt khác nhau, kích thước giữa 1 và 100 nm và có sẵn trong các nghiên cứu cơ thể động vật nói chung là tương đối ngắn hạn bằng cách sử dụng liều lượng thấp của bạc nano. Một số trường hợp báo cáo với bệnh nhân con người có sẵn; chủ yếu là để băng vết thương, nhưng so sánh nghiên cứu bên trong là không thể bởi vì quy mô của các nghiên cứu nhỏ và sự khác biệt điều nằm trong tầm kiểm soát. Cơ quan mục tiêu tiềm năng của nano-bạc có thể là gan và hệ thống miễn dịch. Cho đến nay thì không có phản ứng nào trên các hệ thống cơ quan khác được báo cáo. Độc tính và nhiễm độc thần kinh phát triển sẽ có hậu quả nghiêm trọng và gây tác dụng gây ung thư không rõ ràng, những thông tin bổ sung về các điểm cuối dài hạn là cần thiết. Vì vậy, thêm thời hạn, nghiên cứu về liều lượng cao hơn, tốt hơn bằng cách sử dụng nhiều hạt có kích thước, là cần thiết để mô tả tốt hơn về nguy cơ của việc sử dụng các hạt nano-bạc.     Với các dữ liệu có sẵn, một câu hỏi nghiên cứu quan trọng là xác nhận giả thuyết "0" của các hiệu ứng độc hại của nano bạc tỷ lệ thuận với hoạt động của các ion bạc tự do được giải phóng bởi các hạt nano-bạc. Đây là một giả thuyết hai bước, đầu tiên nó đã được xác định hay không và mức độ các hạt nano-bạc tự xâm nhập vào cơ thể. Ngoài ra, nó phải được xác định liệu nano-bạc giải phóng các ion bạc và mức độ nào mà chúng sẽ được hấp thụ. Sau đó, nó đã được làm sáng tỏ liệu độc tính quan sát được là do các hạt nano bạc, các ion bạc hoặc sự kết hợp của cả hai, như đã được đề xuất cho chế độ kháng khuẩn của hành động (Hwang et al 2008). Ngoài ra những yếu tố quyết định cho các thế hệ Ag phải được xác định như pH, các phương tiện truyền thông, độ hòa tan. Đối với điều này, phương pháp phân tích thích hợp cho đo lường của các ion Ag+ cũng như các hạt nano-bạc trên các phương tiện truyền thông khác nhau cần phải được xác định hoặc phát triển. Đặc điểm của nano-bạc liên quan đến việc hấp thu, ion Ag+ và độc tính có thể, như là một giai đoạn đầu tiên, được điều tra trong ống nghiệm, nhưng kết quả kết luận chỉ có thể thu được bằng cách trong các nghiên cứu in vivo.    Câu trả lời cho những câu hỏi này sẽ có kết quả giá trị cho các yêu cầu đánh giá nghiên cứu sâu hơn và nguy cơ độc tính (hình 3). Trong trường hợp chỉ có các ion bạc đi qua các cửa ngõ hấp thụ, thông tin độc tính hiện có của bạc có thể được sử dụng trong việc đánh giá rủi ro của nano-bạc.