[Carbon nanotubes - Characteristic of the substance, biological effects and occupational exposure levels]
- PMID: 28345685
- DOI: 10.13075/mp.5893.00504
[Carbon nanotubes - Characteristic of the substance, biological effects and occupational exposure levels]
Abstract
Carbon nanotubes (CNTs) are a diverse group of nano-objects in terms of structure, size (length, diameter), shape and characteristics. The growing interest in these structures is due to the increasing number of people working in exposure to CNTs. Occupational exposure to carbon nanotubes may occur in research laboratories, as well as in plants producing CNTs and their nanocomposites. Carbon nanotubes concentration at the emission source may reach 107 particles/cm3. These values, however, are considerably reduced after the application of adequate ventilation. Animal studies suggest that the main route of exposure is inhalation. Carbon nanotubes administered orally are largely excreted in the feces. In animals exposed by inhalation, CNTs caused mainly inflammation, as a result of oxidative stress, leading above all to changes in the lungs. The main effect of animal dermal exposure is oxidative stress causing local inflammation. In animals exposed by ingestion the mild or no toxicity was observed. Carbon nanotubes did not induce mutations in the bacterial tests, but they were genotoxic in a series of tests on cells in vitro, as well as in exposed mice in vivo. Embryotoxicity of nanotubes depends mainly on their modifications and carcinogenicity - primarily on the CNT size and its rigidity. Occupational exposure limits for CNTs proposed by world experts fall within the range of 1-80 μg/m3. The different effects of various kinds of CNT, leads to the conclusion that each type of nanotube should be treated as a separate substance with individual estimation of hygienic normative. Med Pr 2017;68(2):259-276.
Nanorurki węglowe (carbon nanotubes – CNT) są grupą nanoobiektów zróżnicowaną pod względem budowy, rozmiaru (długości i średnicy), kształtu oraz własności. Dzięki wielu interesującym właściwościom znajdują szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach. Rosnące zainteresowanie tymi strukturami pociąga za sobą zwiększenie liczby osób pracujących w narażeniu na CNT. Ekspozycja zawodowa na nanorurki może występować zarówno w laboratoriach prowadzących nad nimi badania, jak i w zakładach produkujących CNT lub zawierające je nanokompozyty. Poziomy stężeń liczbowych CNT w pobliżu źródła ich emisji mogą sięgać wielkości rzędu 107 cząstek/cm3. Wartości te jednak znacznie się obniżają po zastosowaniu odpowiedniej wentylacji. Z badań na zwierzętach wynika, że główną drogą narażenia jest inhalacja. Nie ma dowodów na wchłanianie przez skórę. Nanorurki węglowe podawane drogą pokarmową w znacznym stopniu są wydalane z kałem. Nie opisano metabolizmu nanorurek węglowych. W badaniach inhalacyjnych na zwierzętach CNT wywoływały głównie stan zapalny, na skutek stresu oksydacyjnego, prowadząc przede wszystkim do zmian w płucach. U zwierząt narażanych drogą dermalną główny efekt to stres oksydacyjny wywołujący miejscowy stan zapalny. Najmniej objawów toksyczności zaobserwowano u zwierząt eksponowanych drogą pokarmową. Nanorurki węglowe nie indukowały mutacji w testach bakteryjnych, jednak działały genotoksycznie w wielu testach prowadzonych zarówno na komórkach in vitro, jak również u narażanych myszy in vivo. Działanie embriotoksyczne CNT zależy głównie od ich modyfikacji, natomiast rakotwórcze – od rozmiaru i sztywności. Zaproponowane przez światowych ekspertów wartości dopuszczalnych poziomów narażenia zawodowego dla CNT mieszczą się w przedziale 1–80 μg/m3. Różnorodność skutków działania CNT skłania do tego, żeby każdy rodzaj nanorurek był traktowany jak oddzielna substancja wymagająca osobnego szacowania normatywu higienicznego. Med. Pr. 2017;68(2):259–276.
Keywords: carbon nanotubes; inhalation; nanofibers; nanoobjects; occupational expoure; toxicity.
This work is available in Open Access model and licensed under a CC BY-NC 3.0 PL license.
Similar articles
-
Exposure and emission measurements during production, purification, and functionalization of arc-discharge-produced multi-walled carbon nanotubes.Ann Occup Hyg. 2014 Apr;58(3):355-79. doi: 10.1093/annhyg/met072. Epub 2014 Jan 3. Ann Occup Hyg. 2014. PMID: 24389082
-
Real-Time Emission and Exposure Measurements of Multi-walled Carbon Nanotubes during Production, Power Sawing, and Testing of Epoxy-Based Nanocomposites.Ann Work Expo Health. 2022 Aug 7;66(7):878-894. doi: 10.1093/annweh/wxac015. Ann Work Expo Health. 2022. PMID: 35297480 Free PMC article.
-
A review of carbon nanotube toxicity and assessment of potential occupational and environmental health risks.Crit Rev Toxicol. 2006 Mar;36(3):189-217. doi: 10.1080/10408440600570233. Crit Rev Toxicol. 2006. PMID: 16686422 Review.
-
Review of toxicity studies of carbon nanotubes.J Occup Health. 2017 Sep 28;59(5):394-407. doi: 10.1539/joh.17-0089-RA. Epub 2017 Aug 8. J Occup Health. 2017. PMID: 28794394 Free PMC article. Review.
-
Carbon Nanotube Emissions from Arc Discharge Production: Classification of Particle Types with Electron Microscopy and Comparison with Direct Reading Techniques.Ann Occup Hyg. 2016 May;60(4):493-512. doi: 10.1093/annhyg/mev094. Epub 2016 Jan 8. Ann Occup Hyg. 2016. PMID: 26748380 Free PMC article.
Cited by
-
Application of Carbon Nanoparticles in Oncology and Regenerative Medicine.Int J Mol Sci. 2021 Aug 3;22(15):8341. doi: 10.3390/ijms22158341. Int J Mol Sci. 2021. PMID: 34361101 Free PMC article. Review.
-
Toxicity of Single-Walled Carbon Nanotubes (SWCNTs): Effect of Lengths, Functional Groups and Electronic Structures Revealed by a Quantitative Toxicogenomics Assay.Environ Sci Nano. 2020 May 1;7(5):1348-1364. doi: 10.1039/d0en00230e. Epub 2020 Apr 29. Environ Sci Nano. 2020. PMID: 33537148 Free PMC article.
-
Multiwall Carbon Nanotubes/Spherical Glassy Carbon as Environmentally Friendly Adsorption Materials Utilized in Adsorptive Stripping Voltammetry for the Determination of Trace Amounts of Ga(III).Materials (Basel). 2024 Feb 19;17(4):966. doi: 10.3390/ma17040966. Materials (Basel). 2024. PMID: 38399216 Free PMC article.
Publication types
MeSH terms
Substances
LinkOut - more resources
Full Text Sources
Other Literature Sources
Medical
Research Materials