4.1 Độc tính trong hai loại vật liệu nano phổ thông
Hình 4.1 Các hạt nano Fe3O4 [13]
Hai nhóm nhà khoa học ở Mỹ đã công bố các kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng các hạt nano sắt (Fe) và các ống nano ngắn có thể gây ra những rủi ro cho sức khỏe của con người và động vật : Các hạt nano chứa sắt có thể gây độc tính cho các tế bào thần kinh. Các ống nano đơn lớp ngắn hơn 200nm có thể dễ dàng chui vào các tế bào phổi.
Trong thời gian gần đây, các hạt nano có chứa sắt đã được nghiên cứu mạnh mẽ cho ứng dụng trong công nghệ y sinh như dẫn thuốc, chọn lọc tế bào, điều trị ung thư, cộng hưởng từ... Các hạt nano ôxit sắt ( Fe3O4 ) là một ứng cử viên quan trọng cho ứng dụng dẫn thuốc và diệt các tế bào, các u ác tính. Do sắt là một thành phần căn bản trong tế bào động vật có vú (Fe trong tế bào hồng cầu) nên người ta đã quan sát thấy hiệu ứng độc xuất hiện trong các tế bào thần kinh được bao phủ bởi các hạt nano sắt. Khi được đặt vào các hạt nano, nhiều tế bào đã bị chết, một số khác thì bị suy giảm khả năng sinh sản ra các neuron thần kinh – tế bào cực kỳ cần thiết cho việc truyền dẫn các tín hiệu thần kinh.[12]
Hình 4.2 Các tế bào thần kinh PC12 bị bao phủ bởi các hạt nano ôxit sắt [14]
phổi rất dễ dàng hấp thu các ống nano carbon đơn tường có bao phủ các DNA khi mà kích thước của ống ngắn hơn 200nm. Tùy thuộc vào nồng độ của vật liệu nano mà các tế bào có thể bị chết hoặc gây ra các hiệu ứng nhiễm độc khác nhau. Trái lại, các ống nano dài hơn 200nm không thể chui vào tế bào.
Hình 4.3 Các ống nanocarbon xuyên qua tế bào phổi người. [15]
Kết quả nghiên cứu chứng tỏ rằng việc xuyên qua các tế bào phổi phụ thuộc vào chiều dài của ống nano. Đây sẽ là bước đầu tiên trong rất nhiều bước tiếp theo trong mục tiêu nghiên cứu làm hạn chế các tác hại đến sức khỏe của các ống nano.
4.2 Ảnh hưởng của độ dài sợi nano carbon
Các ống nano carbon cho thấy một số biểu hiện gây bệnh giống như một số sợi khác, như sợi Amiăng – một nguyên nhân gây bệnh đường hô hấp trong đó có ung thư.
Nghiên cứu thử nghiệm ảnh hưởng của độ dài của sợi nano carbon :
- Các nhà nghiên cứu đã cho các sợi nano carbon với độ dài khác nhau, kết hợp từ 2-50 ống nano carbon đồng trục vào bụng của chuột. Amiăng và các tấm carbon mỏng được đưa vào những con chuột khác để so sánh kết quả ảnh hưởng.
- Kết quả: xung quanh phổi con chuột xuất hiện những khối u dưới sự ảnh hưởng của Amiăng. Các ống nano dài gây nên những vết bỏng và hình thành sẹo, trong khi những ống nano ngắn thì không.
Hình 4.4 Sợi nano carbon (trái) có biểu hiện giống sợi Amiăng (phải).
Phổi của chúng ta được biết đến như một mạng lưới các tế bào, chúng có khả năng nhấn chìm các vật thể lạ, quá trình này được biết đến dưới cái tên “thực bào” (phagocytosis).
Các tế bào có thể căng ra đến 20 micron, nhưng ngoài kích thước đó thì không thể. Do đó, những sợi dài này làm cho các tế bào không thể hoạt động bình thường và đào thải vật thể lại ra khỏi phổi. Điều này dẫn đến bỏng, gây sẹo và thậm chí ung thư sau này.[13]
4.3 Kết luận về hạn chế của công nghệ nano
Một số nhà môi trường lo ngại rằng công nghệ sử dụng vật liệu cỡ phân tử này sẽ tạo ra các chất gây ô nhiễm có kích thước siêu nhỏ. Chúng có thể ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người, môi trường và rất khó kiểm soát.
Tuy nhiên, nhiều nhà khoa học cho rằng những nguy cơ kể trên chưa được chứng thực mà chủ yếu dựa vào suy đoán. Công nghệ nano được sử dụng chủ yếu trong sản xuất chip máy tính, máy bay và trong ngành xây dựng. Việc này liên quan đến những chất đã được biết rất rõ như carbon, kẽm, vàng…, chúng có thể có độc tính hoặc không. Công cụ mới cho phép nhà nghiên cứu thay đổi những vật liệu này ở cấp nguyên tử, nơi các hạt được tính bằng đơn vị nanomet.
“Có thể xuất hiện tác động phụ. Một số chất có khả năng gây hại. Nhưng điều này chỉ xảy ra với các hạt có kích thước lớn và ở những ngành khác. Mặt trái của công nghệ là không đáng kể so với những lợi ích mà nó đem lại” – Mihail Roco - cố vấn cao cấp về công nghệ nano của Tổ chức Khoa học Quốc gia (Mỹ).
PHẦN KẾT LUẬN
Đề tài đã hoàn thành được các nhiệm vụ đề ra ban đầu. Qua đề tài này chúng ta biết được cơ sở hình thành của công nghệ nano, khái quát về ống nano carbon và giới thiệu một số ứng dụng nổi bật của nó.
Do các ứng dụng kỳ diệu của công nghệ nano về nhiều lĩnh vực. Vì lẽ đó hiện nay trên thế giới đang xảy ra cuộc chạy đua sôi động về phát triển và ứng dụng công nghệ nano. Nhiều quốc gia đang chiếm lĩnh thị trường công nghệ này là : Hoa Kỳ, Nhật Bản, Trung Quốc, Đức, Nga và một số nước Châu Âu… với khoản ngân sách đáng kể của chính phủ hỗ trợ cho việc nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn của ngành công nghệ nano. Không chỉ các trường Đại học có các phòng thí nghiệm với các thiết bị nghiên cứu quy mô mà các tập đoàn sản xuất cũng tiến hành nghiên cứu tương đương với ngân sách chính phủ dành cho công nghệ nano.
Ở Việt Nam, tuy chỉ mới tiếp cận với công nghệ nano trong những năm gần đây nhưng cũng có những bước chuyển tạo ra sức hút mới đối với lĩnh vực đầy cam go, thử thách này. Nhà nước cũng đã dành một khoản ngân sách khá lớn cho chương trình nghiên cứu công nghệ nano cấp quốc gia với sự tham gia của nhiều trường Đại học và Viện Nghiên cứu…
Công nghệ nano là một bước tiến bộ vượt bậc của công nghệ, nó tạo ra những ứng dụng vô cùng kỳ diệu tạo ra nhiều cơ hội hơn, nhưng bên cạnh đó cũng có những thách thức đặt ra về thảm họa môi trường và khả năng phát triển vũ khí loại mới với sức tàn phá không gì so sánh nổi. Tuy nhiên, con người ngày nay đã hướng nhiều hơn với cái thiện nên chúng ta có thể hy vọng là công nghệ nano sẽ mang lại hạnh phúc cho nhân loại nhiều hơn.
Công nghệ nano là một lĩnh vực mà tất cả các nước trên thế giới cũng như Việt Nam đang cố gắng đào sâu tìm hiểu. Bước vào thế kỷ 21, các quốc gia phát triển đã tăng ngân sách đáng kể cho phát triển công nghệ nano. Hiện nay trên thế giới sự hiểu biết về công nghệ nano mới là bước đầu tiếp cận nhưng thành tựu đạt được thật bất ngờ. Chính vì lẽ đó, chúng ta có thể hoàn tòa tin tưởng rằng trong tương lai “siêu công nghệ” này sẽ được ứng dụng thật rộng rãi để tạo ra nhiều sản phẩm phục vụ và hoàn thiện đời sống nhân loại trong mọi lĩnh vực.
[2] Trương Văn Tân – Vật liệu tiên tiến cho đến ống than nano – NXB trẻ, năm 2008
[3] Nguyễn Đức Nghĩa, Hóa học Nano – Công nghệ nền và vật liệu nguồn, NXB Khoa học tự nhiên và công nghệ Hà nội, 2007
[4] Nguyễn Thị Thu Thủy, Tài liệu về vật lý Nano, Đại học Cần Thơ, 2007 [5] http://vietsciences.free.fr/inventions/khoahoc-congnghenano.htm
[6] http://zinghay.mobi/tieu-thuyet/3347078-t%E1%BB%95ng-quan-cnts/page/1
[7] http://svbk.vn/threads/9073-Cam-bien-cong-nghe-Nano-Tiem-nang-hien-thuc-amp-ung- dung
[8] http://tailieu.vn/doc/tong-hop-bien-tinh-be-mat-va-dinh-hinh-vat-lieu-nano-carbon-carbone- nanotube-
[9] http://123doc.org/document/1683695-co-so-khoa-hoc-cua-cong-nghe-nano-pptx.htmthu- duoc-bang-phuong-829862.html
[10] http://www.hoahocngaynay.com/vi/hoa-hoc-hien-dai/vat-lieu-nano/245-fulleren- cacbonnano-graphen.html
[11]http://vietsciences.free.fr/thuctap_khoahoc/thanhtuukhoahoc/ungdungcuaongthannano.htm [12] http://khoahoc.tv/congnghemoi/phat-minh/the-gioi/18417_pin-luu-tru-dien-nang-moi-dua- tren-cac-ong-nano-cacbon.aspx
[13] http://vietbao.vn/Khoa-hoc/Det-soi-cua-tuong-lai-voi-nano-carbon/20174772/195/
[14] https://ducthe.wordpress.com/2011/12/29/cac-hat-nano-co-hoan-toan-vo-hai-nhu-chung- ta-van-nghi/