خارجیومصالحساختمانیرشد زمینه

Transcript

1 را ۱ رنگوالک آیافناورینانو صنعت دگرگونمیکند 3 میرزایی اسماعیل 2 صادقیپور نگار 1 میتراکشاورز مترجمان: شریف صنعتی دانشگاه مواد مهندسی کارشناسیارشد دانشجوی 1. Faghat.khoda111@yahoo.com شریف صنعتی دانشگاه مواد مهندسی کارشناسیارشد دانشجوی 2. تهران پزشکی علوم دانشگاه پزشکی نانو فناوری دکتری 3. محیطهای و ساختمان داخل مصارف برای رنگها از بسیاری برای افزودنیهایی و زیستکشها حاوی ساختمان( از )خارج بیرون هستند. شیمیایی و فیزیکی میکروبی تخریبهای برابر در محافظت و بمانند باقی فعال هستند رنگ درون که زمانی تا باید زیستکشها دهه یک مدت به حداقل باید میکروبی کلنیسازی برابر در حفاظت مدت در باید میشوند آزاد زیستکشها که هنگامی بیاورد. دوام نگیرد. صورت محیط در تجمعی هیچ تا شوند تجزیه کوتاهی زمان فرموالسیون بهتر تولید روی بر را خود تحقیقات تنها نه رنگ صنعت استفاده بلکه کردهاست متمرکز تجزیهپذیر زیستکشهای با رنگ فعال فوتوکاتالیست نانومس نانونقره مانند نانوموادی از افزودنی عنوان به را سیلیکا نانودیاکسید و تیتانیوم نانودیاکسید و فیزیکی تخریب و میکروبی تجزیه برابر در رنگها از محافظت برای جایگزین باید نانومواد آینده در میگیرد. نظر در شیمیایی بهبود را رنگ خواص و شوند زیستتخریبپذیر زیستکشهای شوند. میکروارگانیسمها تجمع مانع همچنین بخشند تضمینی است نگرفته صورت مدتی بلند مطالعهی هیچ که آنجا از وجود خارجی نماهای و رنگها در نانومواد بلندمدت کارایی بر مبنی نانونقره با آالییده رنگهای در نقره که است شده مشخص ندارد. فعال فوتوکاتالیست میشود. شسته باران وسیله به راحتی به رادیکالهای و میکند جذب را فرابنفش نور تیتانیوم نانودیاکسید تنها نه هیدروکسیل رادیکالهای این که میکند تولید هیدروکسیل تجزیه موجب میتواند بلکه میکند جلوگیری میکروبی رشد از بخشد. سرعت را آن یا و بشود نیز رنگ ماتریس فوتوکاتالیستی نانومواد از استفاده که است نامشخص همچنان لحظه این تا بنابراین به گفتن پاسخ برای خیر. یا دارد درستی مفهوم و معنا رنگها در است. نیاز گستردهای تحقیقات سواالت ۲۰۳ پياپي ۶ شماره 93 شهریورماه سیزدهم سال 24

2 کلیدی نکات نانو فناوری منافع از میتواند رنگ صنعت 2 زیستکشها جای به نانوذرات جایگزینی با شود. بهرهمند در ضدمیکروبی فعال نانوذرات کارایی است. سؤال مورد هنوز رنگها نانوذرات از حادی سمیت اثر هیچ امروزه است. نشده گزارش زیستکش فعال را آزاد نانوذرات میزان رنگها در نانوذرات نمیدهند. افزایش سنبادهزنی از پس و بوده شمالی خارجی نمای ناهموار. گچی خارجی نمای روی بر میکروبی رشد 1. شکل بیشتری زمان مدت خارجی نمای بنابراین است. شده محافظت مستقیم نور از نتیجه در گچی خارجی نمای A: است. کرده فراهم را میکروبی رشد شرایط که است مانده مرطوب میتوانند که گلسنگها و قارچها کلنی B: است. شده پوشیده سبز جلبک بهوسیلهی تماما گچی. خارجی نمای روی بر بمانند زنده مشکلی هیچ بدون زیادی مدت تا میآورند. بهدست و...( پروتئین سلولز نشاسته و )هوازی کمواورگانوتروپیک زنده باکتریهای آلی مواد زیستی تخریبکنندههای غیرهوازی( عناصر کردن حل قدرت آنها همچنین هستند. شالته طریق از را ظرفیتی سه و دو کاتیونی دارند. خود دفعی آلی اسیدهای با آنها ۳ کردن شدن شالته و حاللیت باعث تنها نه اسیدها این کاهش را زیستگاه ph بلکه میشوند یونها هوازدگی افزایش سبب نتیجه در و میدهند میشوند. خارجی نمای کمواورگانوتروپیک ارگانیسمهای عالوهبر مانند کمولیتوتروپیک باکتریهای هوازدگی در آمونیاک و گوگرد اکسیدکنندههای دارند. شرکت خارجی سطوح خوردگی و ترکیبات قادرند گوگرد اکسیدکننده باکتریهای سولفوریک و اکسید را گوگرد شده احیا غیرآلی آمونیوم اکسیدکننده باکتری کنند. تولید اسید شده احیا غیرآلی ترکیبات کردن اکسید با دفع اسید میکند. تولید اسید نیتریک نیتروژن شده آزاد نیترات و میکند حل را کربنات شده و آب بهوسیلهی کاتیونها بهتر شدن حل باعث میشود. معدنی مواد بهتر رهایش الکهاتجمع رنگهاو در زیستکشها.۲ ۱ را خارجی سطوح روی بر میکروارگانیسمها میدهد کاهش برای معموال ضدمیکروبی زیستکشهای روی بر میکروارگانیسمها رشد از جلوگیری کارایی افزایش برای و میشوند استفاده سطوح رنگها به کم مقادیر در معموال ظاهری زیبایی و برای تقاضا افزایش با میشوند. افزوده الکها و با آسیبپذیرتر بسیار مواد حرارتی عایقهای ساختمانها در طبیعی پلیمرهای باالی غلظت غنی خارجی نمای یک شدهاند. گرفته کار به تجمع رطوبت تحت کربنی پایه مواد از موضوع این میسازد. ممکن را ارگانیسمها برای را باال عمر با زیستکشهای از استفاده بیرونی نماهای در میکروبی تجمع از جلوگیری میکند. ضروری با ترکیباتی و زیستکشها قرارگیری مطابق اروپا بازار در زیستکشی اثر اروپایی زیستکش محصوالت «راهنمای تنظیم محیطزیست برای»EC/ 8/ 98 (BPD) محیطی خطرات ارزیابی BPD است. شده مبنای بر که دارد نیاز را زیستکش محصوالت فعال اجزای از انتظار مورد غلظتهای مقایسه است. مواد این سمیتی دادههای و محیط در محافظت برای باید زیستکش محصوالت خارجی نمای مثال عنوان )به زیرالیه از زیستکشهای مهاجرت طریق از ساختمانها( رنگ فیلم خارجی سطح به رنگ درون از فعال گردد بهینه باید رنگ بنابراین باشد. مناسب BPD طبق زیست محیط بر تأثیر حداقل تا راهبردهای با رنگ صنعت گردد. تضمین ایجاد روی بر کردن کار حال در متفاوتی را BPD که است رنگ جدید فرموالسیونهای سال سالیان برای باشند قادر و سازند براورده کنند. حفظ میکروبی تجمع از را رنگ فرموالسیونی تولید رنگ صنعت برای راه یک این است. تجزیهپذیر زیستکشهای با میشوند حل آب در کمی میزان به زیستکشها میشوند. رها کمی میزان به فقط بنابراین و مدت طوالنی حفاظت برای آنها مقدار بنابراین کافی باید میکروبی تجمع مقابل در رنگها از رد تجزیهپذیر زیستکشهای که زمانی تا باشد. را خود زیستکشی فعالیت باید موجودند رنگ شوند آزاد زیستکشها که هنگامی کنند. حفظ محیط در و شد خواهند تجزیه کوتاهی زمان در رنگها نوع این برای احتیاجات نمیکنند. تجمع زیستکشهای که است مهم است. زیاد بسیار را خود فعالیت شده جاسازی تجزیهپذیر از کمی مقدار فقط و کنند حفظ سالها طی خیس رنگها که هنگامی زیستکشها این رنگ که است مهم عالوه به شوند. رها میشوند که حالی در را خود فیزیکی و شیمیایی خواص سالیان طی شده جاسازی زیستکشهای تعداد کند. حفظ مییابد کاهش دیگری راهبردهای رنگ صنعت بنابراین مقدمه 1 نماهای رنگها در ارگانیسمهاییکه.۱ ۱ میکنند خارجیومصالحساختمانیرشد زمینه در مطالعات اخیر دهههای در ساختمانی مواد تخریب باعث که ارگانیسمهایی رنگهامیشوند تکمیل نماهایخارجی(و )مثال میکروارگانیسمها که شده داده نشان و شده مصالح تخریب و هوازدگی در زیادی تأثیر در که میکروارگانیسمهایی دارند. ساختمانی جلبک قبیل از میکنند رشد ساختمانی مواد به سطوح این از گلسنگها و قارچ باکتری نیازشان مورد غذایی مواد که زیستگاهی عنوان 1(. )شکل میکنند استفاده میکند فراهم را دستههای به میتوانند میکروارگانیسمها این فوتوتروپیک مانند شوند تقسیم متفاوتی )هتروتروپیک(وارگانیسمهای کموارگانوتروپیک شونده(. )خودتغذیه کمولتوتروپیک سبز جلبک مانند فتوتروپیک ارگانیسمهای گلسنگها و آبی( )جلبک باکتریها سیانو مصالح روی بر کلنی تشکیل پیشگامان از این هستند. خارجی نماهای و ساختمانی عنوان به خورشید نور از ارگانیسمها از گروه دیاکسیدکربن میکنند. استفاده انرژی منبع کاهش فوتوسنتزی متابولیسم بهوسیلهی هوا میشود.این ملحق زیستتودهها به و مییابد بیجان مواد روی بر رشد اجازه فوتوسنتز روش خارجی نماهای از آنها زیرا میدهد را خنثی و خوردگی میکنند. استفاده میزبان عنوان به فقط ارگانیسمهای وسیله به رنگها و سنگ میکروبی اسیدهای )ترشح( دفع با میتواند فتوتروپیک لح بهوسیلهی همچنین و آنزیمها یا آلی بیفتد.کاهش اتفاق ضروری معدنی مواد کردن تغییر همچنین و الکتریکی رسانایی تغییر ph فرسایش سبب میتواند دیاکسیدکربن غلظت شود. رنگها و خارجی نمای پوسیدگی یا در که فتوتروپیک ارگانیسمهای عالوهبر اما رنگها و خارجی نماهای تخریب و هوازدگی کمواورگانوتروپیک ارگانیسمهای دارد نقش سبب میتوانند نیز قارچ و باکتری مانند این شوند رنگها و خارجی نماهای خوردگی رشد برای نیاز مورد کربن و انرژی ارگانیسمها )قندها ارگانیک ترکیبات زیستی تخریب از را 25 ۲۰۳ پياپي ۶ شماره 93 شهریورماه سیزدهم سال

3 قرار استفاده مورد رنگ خواص بهبود منظور به رنگها در که مختلف نانوذرات از )TEM) عبوری الکترونی میکروسکوپ تصاویر 2. شکل TEM سایز دیاکسید نانوتیتانیوم B: میلهای(. 2 )شماره نانومتر 90 الی 80 تا کروی( 1 )شماره 25 nm از :TEM سایز نانونقره A: میگیرند:.۱۹ nm :TEM سایز دیاکسید نانوسیلیکا :C.15 جایگزینی ایده یک میگیرد. نظر در نیز را ترکیبات پایه بر تجزیهپذیر زیستکشهای است امیدوار رنگ صنعت است. نانومواد با آلی نانودیاکسید فلزی نانوذرات مانند نانومواد که فوتواکتیو سیلیکای نانودیاکسید یا تیتانیوم و دوام ضدخش آب ضد مانند رنگ خواص بخشید. خواهند بهبود را میکروبی ضد خواص در حل قابل زیستکشهای خالف بر نانوذرات طور به میتوانند که دارند را مزیت این آب خطر و شوند تثبیت پوشش ماتریس در مؤثرتری نتیجه در میشود. کمتر اطراف محیط به نشت میشوند. منجر کمتری اکولوژیکی خطرات به یکی است ممکن الک و رنگ صنعت بنابراین آینده در نانومواد مصرفکنندههای بزرگترین از مواجهه و تماس افزایش پتانسیل و باشد نزدیک شود. گرفته نادیده نمیتواند نانومواد با تیتانیوم دیاکسید نانو نهایی مصرفکننده میکند. مهندسی نانوذرات از روزافزون استفادهی کارگر و مصرفکننده که احتمال این شده است ممکن که گیرند قرار موادی با تماس در افزایش را باشد داشته سالمت بر نامطلوب اثرات میتواند شده مهندسی نانوذرات خواص میدهد. و فوتوکاتولیستی )فعالیت سودمند همزمان اختالل و اکسیداتیو تنش )القای مضر یا ضدآب( چرخه جامع آنالیز یک باشد. سلولی( عملکرد در ضروری آنها خطر پتانسیل درک برای ماده عمر است. سطوح رنگها از که شدهای مهندسی نانوذرات ممکن دارند رهایش پتانسیل خارجی نماهای و جایی تا بگذارند. تأثیر انسان سالمت روی است گوارش دستگاه و پوست امروزه میدانیم که نانویی ذرات ورود برای قسمتها حساسترین از شده رها آئروسل نانوذرات نیست. اندامها به میشود. انسان بدن وارد تنفسی سیستم طریق شده مشخص استنشاقی مطالعات از حال این با ریز بسیار ذرات این از زیادی بخش که است هوایی( )کیسه آلوئولی ماکروفاژهای بهوسیلهیی بهوسیلهیی ذرات آن از پس میشود. گرفته با و میشوند تخیله تنفسی مخاط مژکهای میشود. دفع نهایت در گوارش دستگاه به ورود ممکن شده اعمال دوز از کوچکی کسر تنها اما یابد. انتقال بدن دیگر بافتهای به است میتوانند میمانند باقی ششها در که نانوذراتی شوند. بدن وارد مورد بسیار شوند استفاده پایین غلظتهای در همچنین و نانونقره است. گرفته قرار توجه دارند. ضدمیکروبی فعالیتهای نقره یونهای کوچک کافی اندازه به که نقرهای نانوذرات کربن ماتریکس با میتوانند نانومتر( )5 هستند همچنین و دهند واکنش باکتری( سلول )دیواره هنگامی کنند. نفوذ باکتری دورن به میتوانند سلول پروتئینهای با شدند سلول وارد ذرات که و عملکرد اختالل باعث و کرده برقرار پیوند صورت به همیشه نقره اما میشوند. سلول مرگ اضافه رنگها به نقره نمکهای یا نانونقره نقره حاوی رنگهای از بسیاری در نمیشود. زئولیتها میشود. اضافه زئولیت شکل به نقره سهبعدی شبکه یک با جامد سرامیکی مواد تخللهای از شبکهای به منجر که مشبکاند میتوان میشود. کریستال هر در اورتوگونال )نقره نقره زئولیت حاوی رنگهای که داد نشان نشان خود از خوبی ضدباکتری اثرات %۲/5( نقره افزودنیهای ضدمیکروبی فعالیت میدهند. نقره یونهای رهاسازی با است ممکن رنگها در نوع به نقره یونهای رهایش بیفتد. اتفاق نیز گفته به دارد. بستگی ذره سایز و نقره افزودنی یونهای و نقره نمکهای همکارانش و نواک به نسبت بیشتری ضدمیکروبی خواص نقره است شده پیشنهاد دارند. سایز نانو فلزی نقره تیول گروههای با شدت به نقره یونهای که را آنها و میدهند واکنش حیاتی آنزیمهای میدهند واکنش DNA با یا و میکنند غیرفعال دیمریزاسیون )تشدید( افزایش به منجر و فوتودینامیک واکنش بهوسیلهی پیریمیدین میکنند. ممانعت DNA همانندسازی از و شده نقره نانوذرات از شده آزاد نقره یون عالوه به همچنین و کند مهار را تنفسی آنزیمهای میتواند تولید خاطر به اکسیداتیو استرس القای باعث نقره یون شود. )ROS( فعال اکسیژن گونههای سولفوردار مولکولهای با است ممکن همچنین برای زیستکش جایگزین یک نقره نانو.۴ ۱ تجمع مقابل در خارجی نماهای از محافظت میکروبی عدم خاطر به کاربردها از بسیاری در نقره و آلی شیمیایی عاملهای از استفاده به تمایل میتوانند که افزودنیها از استفاده عوض در در زیستکشها جایگزین نانومواد.۳ ۱ ایمن و کارآمد جایگزینی رنگها: مهندسی نانوذرات العادهی فوق خواص خاطر به صنعتی کاربردهای از بسیاری در مواد این شده لغت دارند. برعهده ارزندهای نقش مصرفی و اطالق ذراتی به شده» مهندسی «نانوذرات محدوده در آنها ابعاد از یکی حداقل که میشود.)ISO/TS 2008 :27687( باشد نانومتر 100 تا 1 عالوهبر که است برآن الک و رنگ صنعت نانوذرات از شده کاربرده به متداول رنگدانههای بیرونی نماهای پوشش در شده مهندسی سیلیکا( )دیاکسید سختکننده عنوان به یا و دیاکسید )تیتانیوم UV نور جذبکننده استفاده )نانوفلز( زیستکش یا روی( دیاکسید و مولر اخیر مطالعهی اساس بر 2(. )شکل کند تولید از %25 و نانونقره تولید از %35 نواک و رنگ صنعت در اروپا در تیتانیوم دیاکسید تبدیل را بخش این که میشود استفاده پوشش دومین و نانونقره نهایی مصرفکننده اولین به ۲۰۳ پياپي ۶ شماره 93 شهریورماه سیزدهم سال 26

4 سلول اکسیدانی آنتی دفاع در درگیر فسفردار و اکسیدانی آنتی دفاع سازوکار کند. برقرار پیوند گونههای اکسیداتیو استرس که سلولها بهوسیلهی میکند خنثی را فعال اکسیژن میشود. تولید میتوکندری انرژی متابولیسم در نانونقره ضدمیکروبی اثرات زیادی مقاالت مقاالت این به توجه با کردهاند. گزارش را رنگها کمیونهای غلظتهای که داد نشان میتوان کشتن در میشوند رها رنگها از که نقره باکتریهای مانند مقاوم میکروارگانیسمهای بسیار مخمرها و قارچ گرم-منفی و مثبت گرم- است. مؤثر فوتوکاتالیست که شده داده نشان درون-تن میشود التهاب باعث تیتانیوم نانودیاکسیدهای نوتروفیلها کل تعداد افزایش به منجر و میشوند. C57BL6 موش از BAL درمایعات فتوکاتالیست نانوذرات همهی وجود این با ۶ سلولی سمیت اثرات تیتانیوم دیاکسیدهای داده نشان دیگر مطالعات در نمیدهند. نشان اثر هیچ شده بررسی دیاکسید تیتانیوم که شده است. نداشته سلولها رفتار بر نامطلوبی به دیاکسید تیتانیوم سلولی سمیت بنابراین دیاکسید شکل و کریستال مورف پلی منبع عاملدار و پوششدهی به همچنین و تیتانیوم تست سلولهای انواع و آمادهسازی نحوه کردن میتواند نانوذرات اصالح دارد. بستگی شده مادر ترکیبات با مقایسه در را آنها سمیت خواص دهد. تغییر کامال از استفاده منظور به اولیه مطالعات همچنین کاهش برای دیاکسید تیتانیوم فوتوکالیستی اثر زیستی( منشأ با )مواد بیوژنیک فرار ترکیبات تمیزکننده مواد در که رایحههایی مانند میشود استفاده ها حالل و هوا خوشبوکننده که داد نشان میتوان است. شده انجام در رنگها در تیتانیوم دیاکسید فوتوکاتالیست میتواند ساختمان داخل مصنوعی نور حضور متاسفانه شود. فرار آلی ترکیبات ۷ شکست باعث انجام کامل بهطور آلی ترکیبات اکسیداسیون ترکیبات فوتوکاتالیستی تبدیل طی در نمیشود. طور به که )ترکیباتی میانی ترکیبات آلی فرار ترکیبات از ناقص صورت به و شده اکسید جزئی میشوند. تشکیل شدهاند( معدنی اولیه آلی فرار منجر فرار آلی ترکیبات اکسیداسیون نوع این از استالدهید و فرمالدهید شکلگیری به میشود. فرار آلی ترکیبات جزئی اکسیداسیون دیگر از روی اکسید نانو و مس نانو.6 1 در رنگها از حفاظت برای فلزی نانوذرات هستند میکروبی رشد برابر مورد آفتکشهای قدیمیترین از یکی مس خواص نانومس و است کشاورزی در استفاده صنعت دارد. نقره نانو به شبیه آنتیمیکروبی افزودنی عنوان به را نانومس از استفاده رنگ میگیرد. نظر در رنگها در زیستکش فرمهای دارد. بستگی آن شکل به مس سمیت به نسبت کمتری سمیت )فلزات( نانوذرهای دارند. )یونها( انحاللپذیر فرمهای مختلف فرمهای به میتواند مس آب ستون در ترکیبات انواع به متصل مثال برای باشد موجود هیدراته یا آزاد یونهای عنوان به یا معدنی و آلی و زیستی نظر از ذرات به متصل مس مس. از نتیجه در و است دسترس در کمتر بیولوژیکی بنابراین دارد. کمتری سمیت آزاد مس یونهای فاز در غیرآلی و آلی کربن میزان به مس سمیت نسبت مس نانوذرات عالوه به دارد بستگی آبی سازوکار میشوند. حذف بهتر مس یونهای به یا )نانومس( تهنشینی و تجمع مس حذف عمده است. مس( )یون رسوب میکروسکوپ تصاویر 3. شکل پراکندگی از )TEM( عبوری الکترونی دههها برای که دیاکسید نانوتیتانیوم در و شده استفاده رنگدانه عنوان به رنگ خواص افزایش برای هم آینده شد. خواهد استفاده نانودیاکسید فعال فوتوکاتالیست.5 1 تیتانیومازرشدمیکروبیرویرنگهاوالکها بافرآیندهایاکسیداسیونجلوگیریمیکند ود در تیتانیوم دیاکسید رنگدانههای وجود روتایل( و )آناتاز کریستالی مورفولوژی تجاری پلیمرهای با که هنگامی که دارند متفاوتی نوری فعالیتهای میشوند ترکیب تیتانیوم دیاکسید نانوذرات میدهند. نشان را یافتهای بهبود یا جدید خواص است ممکن منظور به الکها یا رنگها به و دهند نشان مکانیکی و رئولوژیکی خواص کردن بهینه ایجاد منظور به اینکه یا و شوند اضافه محصوالت زنندگی پس بواسطه تمیزشوندگی خود خواص آبدوستی فوق و فتوکاتالیستی خواص یا آلودگی رنگ در تیتانیوم اکسید نانوذرات شوند. اضافه به یا بزرگتر ذرات به معموال و میشوند پخش میگردند متصل رنگ فرموالسیون رنگدانههای 3(. )شکل زیستکش عنوان به تیتانیوم دیاکسید اخیرا میتواند دیاکسیدتیتانیوم است. شده استفاده نانومتر 380 درحدود موج طول با UV نور هیدروکسیل رادیکالهای و کند جذب را از کند. تولید آب حضور در فوتوکاتالیستی آزمایشگاه محیط )در ۴ برون-تن تحقیق چندین این که که کرد اثبات میتوان بدن( از خارج اکسیدکنندههای هیدروکسیل رادیکالهای آلی ترکیبات به میتوانند و هستند قویای برای را موانعی و کنند حمله ها پروتئین مانند آورند بهوجود DNA رشتههای همانندسازی بکشند را رشد حال در های میکروارگانیسم و دارند نقش DNA همانندسازی در )پروتئینها یا پروتئینها این تخریب با آزاد رادیکالهای و همانندسازی برای ۵ )موانعی( ترمزها DNA خود میکنند(. ایجاد تیتانیوم نانودیاکسید که دادهاند نشان محققان و است مؤثرتر تیتانیوم میکرودیاکسید از دیاکسیدتیتانیوم از آناتاز دیاکسیدتیتانیوم و DNA به آسیبرسانی کردن القا در روتایل مشابه نتایج است. بوده مؤثرتر سلولی اختالل زنده( موجود بدن )در درون-تن بررسیهای از گوناگون مطالعات در است. شده گزارش نیز 27 ۲۰۳ پياپي ۶ شماره 93 شهریورماه سیزدهم سال

5 60 یا 4۰ μg ml درحد کم غلظتهای در نانومس مانند مختلف ارگانیسمهای در سمیت به منجر ماهیها و سختپوستان باکتریها جلبکها تولید شامل مس سمیت سازوکارهای میشود. بیشتر به آسیب به منجر میتواند که است ROS پروتئین DNA شامل بیولوژیکی مولکولهای به منجر خود نوبه به این که شود لیپیدها و سلولی مختلف اندامکهای و غشا به آسیب که مس سمیت سازوکارهای از یکی میشود. شامل گرفته صورت آن روی بررسی بیشترین مسیر در ژن رونویسی تغییرات و آنزیمها مهار جالب میشود. ماهی بویایی حس ۸ سیگنالینگ که میدهد نشان ژن بیان سراسری آنالیز اینکه یک شده حل فلزات یا فلزی نانوذرات با مواجهه ایجاد ماهی آبشش در مجزا ژن بیان پروفایل موضوع این شدن مطرح باعث امر این میکند. پاسخی ایجاد باعث تماسی هر که میشود میشود. متفاوت سازوکاری طریق از بیولوژیک نانومس تأثیرات که میدهد نشان موضوع این نمیشود. ایجاد آن انحالل بواسطه فقط سطحهای اصالح با روی اکسید نانوذرات مورد معمول نانویی مواد جمله از گوناگون محسوب کاربرد از وسیعی دامنه با استفاده از استفاده رنگ صنعت بنابراین میشوند. خارجی نمای از حفاظت برای را روی اکسید نانو میگیرد. نظر در میکروبی رشد مقابل در است ضدمیکروبی عامل یک تنها نه روی اکسید سمیت بنابراین هست. هم اکوتوکسیت یک بلکه خواص و ذره نوع به روی اکسید نانو سلولی نرخ بر که دارد بستگی ذره فیزیکی-شیمیایی اکسید سمیت میگذارد. تأثیر شوندگی حل آزادسازی متعاقبا و انحالل نتیجه نانویی روی زنده جانداران برای که است روی یونهای سختپوستان جلبک مثال: )برای آب درون سمی بشدت باکتری( و مژکدار نماتد ماهی فلزی نانومواد دیگر برای که همانطور است )یون روی اکسید حل قابل نوع میشود. دیده است آن فلزی نوع از سمیتر بسیار روی( دیده هم نانومس و نانونقره در که چیزی مشابه سمیت روی نانواکسید نوع به توجه با میشود. باشد. نانومس از بیشتر است ممکن حتی آن همانند روی نانواکسید سلولی سمیت اثرات داده توضیح قبال که است فلزی نانومواد دیگر است. شده میشد استفاده ساینده یک عنوان به سیلیکا مقادیری معرض در )نقاشان( رنگکنندهها و غلظتهای از باالتر محدودههایی در سیلیکا از سمیت با مواد امروزه بودند. قانونی و شده توصیه با میشود. استفاده خشک بالستینگ برای کمتر خطرناک رنگهای خشک بالستینگ وجود این میتواند همچنان کمتر سمیت با مواد با حتی شود. فلزات دیگر و سیلیکا زیاد رهایش به منجر که میکنند اشاره موردی به همکارانش و الکر فرد انگشت به تصادفا سیلیکا مواد و رنگ ترکیب که آنجا از میشود. پاشیده رنگ اسپریکننده نیست ممکن سیلیکا حاوی رنگ کردن برطرف باید انگشت و میشود نکروز دچار انگشت بافت شود. قطع آسیب از پس هفته دو تا بررسی و بحث 2 رنگها در شده مهندسی نانومواد از استفاده لحظه این در و است طفولیت مرحله در هنوز در شده مهندسی نانوذرات که نیست مشخص پیشنهادی مزایای به خارجی نمای و رنگها افزایش خراش به مقاومت آب دافعیت مانند چشمانداز در ضدمیکروبی خواص و دوام هماکنون که آنجایی از یابند. دست بلندمدت نیست دسترس در مدتی طوالنی مطالعه هیچ نانومواد که کند تضمین نمیتواند هیچکس در را خود کار خارجی نماهای و رنگها در امروزه داد. خواهند انجام طوالنی زمان مدت بر ضدمیکروبی چندمنظوره افزودنیهای خرید اضافه برای هوشمند( )نقره نقره نانوذرات پایه این است. ممکن پوششها و رنگها به کردن هک میشوند اضافه رنگها به این برای افزودنیها درصد 10 تا 0/5 محدوده در نقره نهایی غلظت تولیدکنندگان ادعای مطابق گیرد. قرار وزنی مقابل در نانوذرات این از %5 حاوی رنگهای خوبی به قارچی و ضدباکتری فعالیتهای گزاره این درستی به ما میشوند. محافظت قسمتی باید نقره نانوذرات که چرا داریم شک آالییده رنگهای در باشند. رنگ فرموالسیون از نقره نانوذرات از بزرگی کسر نقره نانوذرات با میشوند. شسته اولیه خروج فرآیند طی در ماتریس به محکم طور به نقره نانوذرات بقیه ممکن رنگها بنابراین مییابند. اتصال رنگ از کمتر در را خود ضدمیکروبی محافظت است است واضح بنابراین دهند. دست از سال یک تجمع مقابل در زمانی تنها خارجی نمای که از جزئی نانوذرات که است محفوظ میکروبی صورت به نانوذرات این و باشد رنگ فرموالسیون شوند. رها دراز سالیان طی در و جزئی عنوان به که دهههاست نقره صورت هر به ما بنابراین میشود. استفاده ضدمیکروبی عامل در میتواند قدرتمند عامل این که داریم اعتقاد زیستکش یک عنوان به الک و رنگ صنعت هنوز اگرچه شود. استفاده رنگها در غیرآلی یونهای رهایش کنترل برای مطالعاتی نیازمند و رنگها خواص سیلیکا اکسید دی نانو.۷ ۱ الکهارابهبودمیبخشد طور به میتوانند سیلیکا اکسید نانوذرات وجود کریستالی یا و آمورف شکل دو در طبیعی آمورف نوع کاربردها بیشتر در باشند. داشته میشود گفته میگیرد. قرار استفاده مورد آمورف شکل در سیلیکا دیاکسید از استفاده است. ایمنتر آن کریستالی شکل مقابل در آن با سیلیکا شده مهندسی نانوذرات دیگر برخالف نمیشود( )اگلومره نمیکند تجمع ذرات دیگر نمیشود. جدا آبی فاز از راحتی به بنابراین و چوب از محافظت در سیلیکا دیاکسید نانوذرات طور به پوششده کاربردهای در و )آبگریزی( دیاکسید نانوذرات میشود. استفاده گسترده خراش به مقاومت بهبود برای رنگها به سیلیکا برای و خوردگی مقابل در رنگ از محافظت میشود. اضافه محصول براقیت آوردن فراهم فشار تحت ساینده بهوسیلهی رنگ که هنگامی میشود برداشته پوشش سطح روی از زیاد استنشاق قابل غبارات زیادی مقدار معموال شن گذشته زمانهای در میشود. رها سمی ۲۰۳ پياپي ۶ شماره 93 شهریورماه سیزدهم سال 28

6 نقره در تمام طول عمر رنگ هستیم. برای جانداران آبزی حساس )شامل باکتری جلبک سبز و غیره( غلظتهای کشنده غلظتهاییکم در محدودهی 1 تا ng/ml 5 است. در نتیجه میتوان انتظار داشت که حداقل غلظت بازدارندگی برای رشد میکروارگانیسمها روی رنگها و نماهای خارجی در این محدوده از غلظت است. بنابراین مهم است که نانوذرات نقره در ماتریس رنگ جاسازی شده و تنها مقادیر کمی در محدوده 5 تا ng/ml 100 نقره هنگامی که رنگ تر است رها شوند. اگر رهایش نقره به صورت یونهای نقره اتفاق بیفتد از آنجایی که یونهای نقره فعالیت ضد میکروبی باالتری از مواد نقرهای فلزی نانوساختار نشان میدهند بیشترین تأثیر را خواهیم داشت. بههر حال ما میخواهیم به این حقیقت اشاره کنیم که نقره یک فلز گرانبها و بنابراین بسیار قیمتی است. در صورتی که صنعت رنگ و الک بتواند بازار را با رنگهای خوب حاوی نانونقره به عنوان زیستکش فراهم کند سایر چالشها بروز خواهند کرد. قیمت رنگهای حاوی نانونقره بسیار باالتر خواهد بود. قیمت محصوالت تأثیر بسیاری بر مقبولیت بهوسیلهی مصرفکننده دارد. نمیتوان به راحتی قبول کرد که مصرفکننده یک محصول را بدون هیچ سود فوری مورد بررسی قرار دهد. بنابراین ما معتقدیم که رنگها با نانونقره به عنوان زیستکش در جایگاه محصوالت برای کاربرهای خاص عمل میکنند )تنها برای کاربران خاصی مقبولیت دارند(. نانومس خواص ضدمیکروبی مشابه با نانونقره دارد. اما نانومس در مقابل نانونقره بسیار ارزانتر است که ممکن است سازندگان رنگ را تشویق به استفاده از نانومس به جای نانونقره کند. ۹ فراهمی زیستی )دسترسپذیری زیستی( و سمیت مس به مقدار ذرات جذب شده در ستون آب بستگی دارند. مس غیرآلی در آب آشامیدنی میتواند مشکالتی جدی برای سالمتی به وجود آورد. مس غیرآلی در آب آشامیدنی در مقادیر باال از کبد عبور میکند و منجر به باالرفتن ناگهانی سطح مس آزاد در خون میشود. سطح باالرفته مس آزاد در خون ۱۰ در طی سالیان تشکیل اجسام داخل سلولی )پروتئینهای با تاخوردگی نادرست ) ۱۱ را القا میکند که منجر به بیماریهای مغز و اعصاب مانند پارکینسون هانتینگسون و بیماریهای پیرون مانند جاکوب-کروتزفیلد میشود. بنابراین فراهمی زیستی فاکتور اصلی ارزیابی خطر برای نانومواد فلزی است. این موضوع برای نانو اکسید روی نیز صادق است. نانواکسید روی مانند نانومس کامال محلول است و منجر به مسمومیت بهوسیلهی یونهای حل شده بیش از غلظت 0/2 μg/ml میشود. بر اساس کارهای کاهرو و همکاران نانو نقره و نانو روی اکسیدی به عنوان مواد «بیش از حد سمی» و به دنبال آن نانومس به عنوان ماده ی «بسیار سمی» دستهبندی میشود. بنابراین به نظر میرسد نانومواد فلزی که یونهای فلزی آزاد میکنند سمیترین نانومواد در بین نانومواد سنتز شده باشند. باید در نظر گرفته شود که رها شدن نانو فلزات سمی )برای مثال مس و روی اکسید( از رنگ به میزان سطح رنگ شده در یک منطقه خاص بستگی دارد. اگرچه نانوذرات و یونها به ذرات آلی و غیرآلی میچسبند و توده بزرگتری تشکیل میدهد. این موضوع به نفع حذف ذرات از ستون آب به صورت رسوب است که منجر به کاهش قابل مالحظهای در فراهمی زیستی و سمیت این نانوذرات میشود. بنابراین ما معتقدیم در مناطقی که آب زیرزمینی به عنوان آب آشامیدنی استفاده میشود کنترل دائمی کیفیت آب ضروری است. موضوع دیگری که باید مورد توجه قرار گیرد استفاده از دیاکسید تیتانیوم در رنگ است. دیاکسید تیتانیوم نسبت به دیگر نانومواد ارزانتر است بنابراین در طول دههها به عنوان رنگدانه )سفیدکننده( در رنگ استفاده شده است. در حال حاضر صنعت رنگ در نظر دارد از فوتوکاتالیست فعال نانو دیاکسید تیتانیوم به عنوان زیستکش استفاده کند. فوتوکاتالیست فعال نانو دیاکسید تیتانیوم )در بیشتر موارد فاز آناتاز( در حضور آب و نور فرابنفش رادیکالهای هیدروکسیل تولید میکند. این رادیکالهای هیدروکسیل اکسیدکنندههای قوی هستند و میتوانند به ترکیبات آلی حمله کنند و منجر به از بین رفتن میکروارگانیسمهای رشدکننده شوند. در گذشته نشان داده شده است که دیاکسید تیتانیوم از رنگ خاص در مقادیر قابل توجه از نماهای خارجی به محیط آبی منتشر شده است. این ممکن است در مورد فوتوکاتالیست فعال نانودیاکسید تیتانیوم که برای جانداران آبزی از تیتانیوم دی اکسید فوتوپایدار سمیتر است صحیح باشد. اگرچه اگلومرههای نانوتیتانیوم و رسوبات آن و نانودیاکسید تیتانیوم با مکانیزمهای یادشده از ستون آب حذف خواهد شد. همانطور که قبال بحث شد ذرات دیاکسید تیتانیوم )رنگدانه های فوتوکاتالیستی فعال نانویی و میکروبی( در رنگ باید قسمتی از فرموالسیون رنگ باشد. هنگامی که نمای خارجی خیس میشود ذراتجاسازی شده دیاکسید تیتانیوم نباید شسته شود و در محیط رها شود. از سوی دیگر این مهم است که فوتوکاتالیست فعال دیاکسید نانو تیتانیوم تعبیه شده حداقل برای یک دهه هنوز قادر به انتشار رادیکالهای هیدروکسیل در حضور نور UV باشد تا از نمای خارجی در برابر رشد میکروبی حفاظت کند. عالوهبر این مهم است که ترکیبات آلی رنگ در مقابل حمله رادیکال های هیدروکسیل آزادشده مقاومت کند. فوتوکاتالیست فعال نانو دیاکسید ۱۲ تیتانیوم نباید هوازدگی و قدیمیشدن رنگها را تقویت کند. اینها خواستههای اساسی هستند که صنعت رنگ ناگزیر خواهد شد در آینده حین استفاده از فوتوکاتالیست فعال نانو دیاکسید تیتانیوم به عنوان عامل زیستکش در رنگ آن را عملی کند )شکل ۴(. ما نگرانیم که این تکنیک تنها برای مدت زمان محدودی کار کند. نماهای خارجی خصوصا در مناطق صنعتی در معرض ذرات غبار هستند. ذرات غبار بر روی نماهای خارجی مینشیند و فعالیت فوتوکاتالیستی ذرات بعداز زمان معینی کاهش مییابد. موضوع دیگری که باید امتحان شود استفاده از نانو دیاکسید تیتانیوم فعال از نظر فوتوکاتالیستی حاوی رنگ در مکانهای داخلی ۱۳ است. ایده این است که از نانو دیاکسید تیتانیوم فعال از نظر فوتوکاتالیستی برای کاهش ترکیبات فرار بیوژنیک )مانند بوی محصوالت تمیزکننده بدن و رنگهای دیوار( استفاده کنیم. در یک مطالعه نشان داده شدکه تبدیل فوتوکاتالیستی از گونههای مختلف ترکیبات فرار کامل اتفاق نمیافتد. اکسیداسیون این ترکیبات آلی فرار منجر به تولید فرمالدهید و استالدهید از اکسیداسیون جزئی از ترکیبات فرار آلی حاضر در همه جا 14 شد. محصوالت ثانویه بهوسیلهی این پروسه با تأثیر منفی روی سالمت آدمی تشکیل میشوند. بنابراین ما اعتقاد نداریم که فوتوکاتالیست با کاربرد داخلی 15 تکنیک مناسبی برای تمیزکردن هوای آلوده درون جای بسته در آینده نزدیک است. قبل از اینکه اکسیداسیون سیستم فوتوکاتالیستها بتواند در ساختمانها مستقر شوند گسترش و پیشرفتهای بیشتر این فناوری به شدت برای حذف این آلودهکنندههای خطرناک هوا مورد نیاز است. کارگران رنگکار عموما با عمل استنشاق در معرض حاللها و گرد و غبار رنگ قرار میگیرند )برای مثال گرد سیلیکا گرد پنبه نسوز و فلزات سنگین( و اسپریکنندگان رنگ همچنین در معرض تعدادی از سرطانزاها به شکل آئروسل یا ذرات ریز قرار دارند که میتواند به آسانی عمیقا در شش جذب شوند. سوال این است که آیا رنگ حاوی نانوذرات نسبت به رنگهایی که نانوذره ندارند ریسک باالتری را برای آنها ایجاد میکنند ما معقدیم که رنگهای حاوی نانوذرات ریسک باالتری برای استفادهکنندگان از رنگهای بدون نانوذرات ندارند. برداشتن رنگ یا پوشش از سطوح با سنباده یا سایش یک ساینده تحت فشار بر روی پوشش سطوح اتفاق میافتد. در یک مطالعه جایی که رهایش ذرات از سنباده از رنگها و الک الکلهای 16 آالییده با نانوذرات مختلف بررسی 29 سال سیزدهم شهریورماه 93 شماره ۶ پياپي ۲۰۳

7 شده داده نشان مزایا: ها. الک و ها رنگ در مهندسی نانومواد ایمنی و مزایا 4. شکل به مقاومت آب بهوسیلهی فرسایش آبگریزی مانند ها رنگ خواص مهندسی نانومواد که فعالیت خودتمیزشوندگی خواص فرابنفش نور فیلتر میکروبی ضد خواص دوام خراش ایمنی:. بخشند می بهبود را سفیدشوندگی به مقاومت و خوب رئولوژی فوتوکاتالیستی خطر که میدهد را اطمینان این مهندسی نانوذرات بدون و همراه های رنگ اولیه مطالعات مواد شدن نانو دلیل به سالمتی برای خطری هیچ و یافت نخواهد افزایش ۲۱ مواجهه در رود. نمی انتظار در نانوذرات میزان که شد داده نشان شدهاند مقدار بیشترین است. نیافته افزایش خاک و گرد بهوسیلهی سنبادهزنی طی شده رها نانوذرات شده ساطع زنی سنباده ماشین الکتریکی موتور جدا رنگ خود از که نانویی ذرات میزان است. بود. اغماض قابل شدهاند از بیشتری میزان تولید به رنگها در نانوذرات بیش ابعاد با )ذراتی میشوند منجر میکروذرات همیشه موضوع این که اگرچه نانومتر(. 100 از توانستند همکارانش و کوپونن نمیافتد. اتفاق شده رها میکرونی ذرات میزان که دهند نشان کاغذ اندازه آنها سختی رنگ فرموالسیون به و سنبادهزنی ماشین مابین فشار و سنباده و گرد عالوه به دارد. بستگی رنگشده سطح منجر نانوذرات حاوی رنگ از سنبادهزنی خاک شروع یا 17 اکسیدتیو استرس بیشتر تولید به مولکولهای افزایش )با 18 سلولها فعالسازی بدون رنگ گرد به نسبت ) 19 سلول چسبنده گرد تأثیر دیگری مطالعه در نمیشود. نانوذرات دیاکسید تیتانیوم نانوذرات حاوی رنگ سنباده داخل بهصورت که هنگامی آن فاقد رنگ و گرفت. قرار مطالعه مورد شد تزریق و القا نایی تیتانیوم نانو افزودنی کردن اضافه با اثری هیچ و ریوی التهاب نشد. دیده رنگها به دیاکسید سلولها یا BAL سلولهای در DNA آسیب هیستوپاتولوژی در تغییر همینطور و کبد که موشهایی در 20 کبدی بافت )آسیببافتی( حاوی رنگ حالت )دردو سنباده رنگ معرض در نانودیاکسید بدون رنگ و تیتانیوم نانودیاکسید پینوشتها: منبع: ریوی التهاب سطح نشد. مشاهده تیتانیوم( اضافه با سنباده گرد معرض در موشهای در نانواکسید نیافت. افزایش رنگ به نانوذرات کردن نانو به نسبت بیشتری التهاب خالص تیتانیوم ماتریس در شده جاسازی دیاکسید تیتانیوم نانوذرات که معتقدیم ما بنابراین کرد. القا رنگ داشته سالمت بر مضاعفی تأثیر نباید رنگها در را خارجی نمای که مصرفکنندگانی باشد. پیشنهاد که همانطور باید میکنند نوسازی خودشان از رنگ نوع از نظر صرف است شده استفاده رنگ سنباده ذرات استنشاق مقابل در کنند. محافظت شده نتیجهگیری 3 شده مهندسی نانومواد از استفاده فناوری امروزه است. اولیه مراحل در هنوز الکها و رنگها در منظوره چند رنگهای سودمندی پیشبینی محصوالت این ایمنی است. نشده ثابت هنوز رنگها ««بعدی نسل این از پایدار استفاده برای مالی تأمین آژانسهای است. مهم پوششها و و میشناسند را علمی فاصله این بینالمللی و گوناگون متدولوژیهای با بسیاری پروژههای و رنگها از استفاده خطر پتانسیل ارزیابی برای نتایج میشود. انجام نانومواد با آالییده الکهای نانومواد از استفاده که میدهد پیشنهاد اولیه در سطح افزایش به رنگها در شده مهندسی تا و نمیانجامد نانو مواد قرارگیری معرض میزان شود رعایت محافظتی رفتار که زمانی خاک و گرد با مقایسه در سالمتی ریسک افزایش زمینه این در شده تولید معمولی محیط در تدریجی شدن رها اگرچه نمییابد. آن عواقب هنوز نتیجه در و نمیشود حذف است. نشده ارزیابی کامال 1. paint and lacquer industry 2. biocidal 3. chelating 4. in-vitro 5. DNA brakes 6. cytotoxicity 7. cracking volatile organic compounds 8.signaling pathways 9. bioavailability 10. inclusion bodies 11. misfolded proteins 12. Aging of the paint 13. Indoor areas 14. ubiquitous volatile organic compounds 15. indoor photocatalysis 16. lacquers 17. more oxidative stress 18. initiation of activation of cells 19. increase of cell adhesion molecules 20. hepatic histopathology 21.exposure risk J. Pierre Kaiser, S. Zuin, P. Wick. Is nanotechnology revolutionizing the paint and lacquer industry? A critical opinion. Science of the Total Environment 442 (2013) ۲۰۳ پياپي ۶ شماره 93 شهریورماه سیزدهم سال 30