УДК 615.465–022.532

ПРИНЦИПЫ СТАНДАРТА БЕЗОПАСНОСТИ
И ПРОИЗВОДСТВЕННОГО КОНТРОЛЯ
В ТЕХНОЛОГИЯХ НАНОРАЗМЕРНЫХ ЧАСТИЦ

С.К. Максимов¹, К.С. Максимов².

¹. Московский государственный институт электронной техники (Технический Университет); email hidden; JavaScript is required

². АНО «Аналитика и высокие технологии»; email hidden; JavaScript is required

Рассмотрен комплекс экологических проблем, связанных с наночастицами и их производством. Их решение требует принятия стандарта безопасности и технических регламентов на основе триединой характеристики: размер-структура-огранка.

Потенциальная опасность развития нанотехнологий для живых организмов (биосферы), обычно реферируемая в целом как экологическая опасность, общепризнанна. Попыткам ограничения этой опасности посвящена деятельность государственных [1] и межгосударственных организаций [2]. Исследования в этой области ведутся во многих странах [3]. Однако пути безопасного развития нанотехнологий остаются дискуссионными [3,4], и необходимость скорейшего разрешения проблемы экологической безопасности стимулируется уже существующим переходом к производственному освоению нанотехнологий [5].

Термин нанотехнологии многозначен. К продуктам нанотехнологий относят:

• наноструктурированные объекты, которые состоят из объемов с различными электрическими, оптическими, магнитными, акустическими свойствами и предназначены для создания приборов и устройств;
• массивные объекты, в структуре которых имеются наноразмерные частицы, придающие им особые механические свойства;
• сами наноразмерные частицы, обладающие уникальными комбинациями механических и физических свойств [6].

Производственные отходы, связанные с процессами производства приборных структур или материалов с особыми механическим свойствами, могут представлять опасность для экологии, но эту опасность можно ограничить традиционным производственным контролем на основе уже существующих или разрабатываемых технических регламентов. Опасность будет возникать также при освоении технологии механо-синтеза и создании машин-репликаторов (ассемблеров), которые смогут перестраивать любые встреченные ими среды и материалы в новые ассемблеры самостоятельно, продолжая работу в автономном режиме. Наступление эры механо-синтеза ожидается к 2015 г [7], и в настоящее время – это ещё теоретическая опасность.

Реально, для экологии особые угрозы связаны с наноразмерными частицами. В соответствии со сложившимися взглядами к наночастицам относят частицы, имеющие размер менее 100 нм хотя бы в одном направлении, а к наноструктурированным материалам – агломераты или агрегаты этих частиц с размерами до 1000 нм [8]. Размеры подобных частиц могут быть соизмеримыми с корреляционными радиусами физических явлений (например, с длиной свободного пробега электронов), и, соответственно, стимулировать свойства, обусловленные квантово-механическими эффектами [6]. В массивах наночастиц наблюдаются также процессы самоорганизации, приводящие к формированию упорядоченных агломератов, где возникают коллективные эффекты [9]. Поэтому на их основе могут формироваться приборные структуры для электроники, оптики, акустики. Однако основные перспективы использования наночастиц в настоящее время связываются с их поверхностной функциональностью, т.е., со способностью к адсорбции веществ из окружающей среды и управлению реакциями в адсорбированных слоях [6,9].

Поверхностная функциональность наночастиц предопределяет их использование как катализаторов для химических производств, в том числе, в такой важнейшей области как фармакология [10]. В силу малости размеров они отличаются высокими подвижностями, способны проникать внутрь живых клеток и управлять там внутриклеточными процессами на молекулярном уровне, и, следовательно, перспективны для использования в медицине [11]. Уже в настоящее время наночастицы могут применяться, во-первых, в диагностике, «окрашивая» заданные органы и даже клетки [12], во-вторых, в хирургии как покрытия для имплантов, ускоряя процесс «освоения» протеза организмом [13], в-третьих, в терапии как антиоксиданты, регенеративные поглотители органических и неорганических загрязняющих агентов in vivo, переносчики и стабилизаторы лекарственных препаратов [14,15] и т.д. Медицина, опирающаяся на поверхностную функциональность наноматериалов, превращается из структуры, борющейся с болезнями, в структуру, оптимизирующую жизнедеятельность организма в целом [16].

Медицина является одним из двух наиболее многообещающих направлений в нанотехнологиях (наряду с использованием устройств, основанных на квантово-механических эффектах) [6]. Медико-биологические применения на 90 % базируются на использовании поверхностной функциональности наночастиц [4,11]. Ожидаемые последствия от их медицинского применения столь существенны, что возникла тенденция рассматривать производство наночастиц как отрасль биомедицинских нанотехнологий [17].

Однако эта же поверхностная функциональность, с которой связаны перспективы использования наночастиц, делает их опасными в экологическом отношении [3]. Опасность неконтролируемого развития нанотехнологий (и, в особенности, наномедицины) во многом вызвана с нехваткой знаний о путях и механизмах встраивания наночастиц в биохимические процессы в живом организме, будь то растение или животное [4,11]. В качестве основной опасности обычно указывается на их способность стимулировать формирование свободных радикалов и перекисных соединений, что обуславливает токсичность наноматериалов [4]. Однако последствия проникновения наночастиц в живой организм не ограничиваются стимуляцией окислительно-восста­новительных процессов. В этом отношении показательны исследования биохимических процессов, связанных с частицами двуокиси титана (TiO₂). Ультрадисперсные фракции этих частиц способствуют ускорению генерации фермента лактата дегидрогеназы (LHD) в эпителии легких, т.е. изменениям метаболизма[1]. К чему приведут эти изменения через 10 – 20 лет – неизвестно [18].

Человечество не может отказаться от огромных преимуществ, обеспечиваемых наночастицами [6,11,16], и делаются попытки ограничить негативные эффекты, связанные с наночастицами, посредством определения номенклатуры частиц, опасных для жизни, или выявления технологий, где их применение должно быть ограничено [19–21], но эти попытки не эффективны. По мере продолжения исследований номенклатура частиц, которые представляют опасность, все более и более расширяется. Например, в 2007–2008 гг. выявлены риски, связанные с частицами TiO₂ и SiO₂, которые ранее считались безопасными и использовались даже в лекарственных препаратах[2], где, по определению, существует особенно жесткий контроль над рисками для жизни. Однако опасные для биосферы эффекты связаны не со всей массой частиц TiO₂ или SiO₂, а с их отдельными структурно–морфологическими фракциями [18,22], и становление нанотехнологий возможно в условиях выявления и ограничения агрессивных фракций [23]. Гарантия совместимости нанотехнологий с биосферой может обеспечиваться действенным контролем, и от его эффективности зависит стабильность биосферы, а, следовательно, и выживание человечества [3,4,11,14].

Проблема «наночастицы и биосфера» возникла с момента зарождения жизни [24]. Появление нанотехнологий только наглядно показало, насколько сложными являются зависимости физико-химических свойств объектов от их размеров, и тем самым выявило фундаментальность этой проблемы. По способам образования свободных (несвязанных) частиц они делятся на 3 класса:

• природные (например, продукты выбросов вулканов, кристаллики морской соли, вирусы и т.д., к этой же категории в свете механизмов влияния на организмы можно отнести пыльцу растений, хотя частицы пыльцы, как правило, не являются наноразмерными);
• антропогенные или побочные продукты технологических процессов, целенаправленно несоздаваемые (например, продукты сжигания топлива или побочные продукты сварки, ковки, полировки);
• индустриальные, т.е. искусственные, целенаправленно создаваемые (например, частицы TiO₂, SiO₂ для фармакологии или косметической продукции, частицы металлов или соединений для каталитического управления химическими реакциями) [6,7,11,25].

Индустриальные частицы можно разделить на виды согласно их структуре и материалам, лежащим в их основе. Различают неорганические аморфные, неорганические кристаллические, органические кристаллические, органические с молекулярной структурой (включая элементоорганические и полимерные) частицы. Далее они могут быть простыми (состоящими из материала только одного типа), составными (из двух однотипных материалов), сложными (аморфно-кристаллическими), композитными (неорганически-органическими, например, нанокристаллы с органическим покрытием или с адсорбированными молекулами). Они делятся также на металлические (например, Au, Cu, Fe), оксидные (например, TiO₂, FeO), нитридные (TiN). Подобную классификацию можно продолжать и далее. Естественно, столь необозримый список частиц должен вызывать столь же различные вариации метаболизма [3,6,11,25].

Человечество не имело и не имеет времени для изучения проблем, связанных с освоением индустриальных наночастиц в течение длительных его периодов. Но некоторые возможные последствия для биосферы, связанные с применением индустриальных частиц, можно проанализировать на примере природных частиц, при контакте с которыми зародилась и миллионы лет существовала биосфера. Жизнь могла развиваться, только если выработала барьеры, ограничивающие агрессивное влияние этих частиц [11,24]. Человеческая деятельность может нарушать эффективность барьеров, возникших в процессе эволюции, как это произошло, например, в результате использования антибиотиков. Применение антибиотиков при лечении простудных и инфекционных заболеваний стимулировало массовое возникновение аллергических реакций на внешние раздражители. Аллергические заболевания отражают изменения метаболизма и являются наследуемыми, т.е., снижают устойчивость процесса развития жизни и даже вероятность самого выживания [26].

Жизнь развивалась в средах, в которых наночастицы SiO₂ были типичной составляющей [24,27], поэтому, если какие-то их свойства противоречат развитию живой материи, то за сотни миллионов лет в организмах должны были возникнуть барьеры, ограничивающие их агрессивность. Существование реакций на контакты с SiO₂ [22] означает нарушение эффективности подобных барьеров. Наночастицы, погружаясь в среду, изменяют физико-химические процессы в этой среде [11,28,29], но и среда модифицирует, как минимум, состояние их поверхностей [29,30]. Наночастицы и среда – единая сущность со свойствами, не являющимися простой суммой свойств её компонентов [4,7,11,25,19,28-30]. Нельзя ограничиваться изучением свойств отдельных частиц – необходимы подходы: отражающие связку «нанотехнологии – среда – биосфера[3]» как единую сущность [4,7,11,28-30], и эта сущность должна исследоваться в динамике. Даже наночастицы, вызывающие в организмах благоприятные реакции, могут стимулировать изменения метаболизма, в результате которых возникнут опасные реакции при контактах с другими частицами, ранее как минимум, безвредными. Если сегодня ряд наночастиц считаются безопасными для экологии, то это ещё не значит, что риски, связанные с ними, не возникнут завтра. Поэтому информация о каждом типе наночастиц должна быть исчерпывающей и включать характеристики сред, в которых они производились, испытываются и должны использоваться с тем, чтобы при возникновении новых непредсказуемых ситуаций, можно было оперативно обеспечить меры ограничения новых возможных рисков [21,23].

Свойства массивов нанокристаллов могут отличаться от свойств изолированных кристаллитов [9,31,32]. При их образовании наблюдаются две взаимоисключающие тенденции, во-первых, к формированию нестабильных состояний, в которых возможно лавинное «перетекание» частиц [32], во-вторых, к кластерированию и формированию упорядоченных агрегатов, возникающих в результате самоорганизации [8,31]. Упорядоченные агрегаты имеют свойства, отличающиеся от индивидуальных свойств изолированных кристаллов этого же типа. Эти свойства обусловлены коллективными взаимодействиями, поскольку кристаллы в агрегатах функционируют как единое целое. Степень развития коллективных свойств зависит от степени порядка [8,31].

В технологиях наночастиц вопрос: «где и как ставить барьеры для борьбы с негативными последствиями, связанными с их развитием?» является ключевым [8].

Производство большинства наноматериалов (в частности, наночастиц) относится к группе химических производств, для которых в основу стандарта безопасности положен подход, базирующийся на зависимостях «доза/эффект» (дозиметрический) и использующий положение о предельно допустимых концентрациях химических веществ (ПДК) [33]. Обеспечение экологической безопасности в технологиях наночастиц также должно основываться на подходе дозиметрического типа. Окислительно-восстановительные процессы в живых клетках, стимулируемые контактами с наночастицами, подобны процессам, наблюдающимися в организмах при воздействии ионизирующих излучений. Поэтому предлагается контроль наноматериалов с использованием практики, сложившейся в атомной промышленности, посредством измерений, например, таких величин, как выход свободных радикалов или концентрации перекисных соединений в зависимости от весовой, объемной доли наночастиц или числа активных структурных единиц, находящихся на поверхностях контакта [4].

Механизмы воздействия ионизирующих излучений на любые соединения однотипны и связаны с нарушением химических связей. Интенсивность позитивных и негативных эффектов, обусловленных поверхностной функциональностью массивов наночастиц связана со многими факторами: составом наночастиц, их растворимостью, их характерным размером, их суммарной площадью, огранкой частиц, распределением частиц по размерам, структурой поверхностей контакта (включая реконструкцию), наличием адсорбатов и пр. [8,11]. На примере катализа, очевидно, что воздействие наночастиц не является однозначным и может стимулировать разные реакции для разных соединений. Авторы положения о подобии процессов, сопровождающих иррадиацию и контакты с наночастицами, сами признают, что нам не известны механизмы встраивания наночастиц в биохимические процессы в живых организмах [4]. Эти процессы могут протекать по-разному в разных органах и даже разных клетках одного органа. Встраивание может не сопровождаться интенсивными окислительно-восстановительными реакциями, но стимулировать изменение темпа реакций (изменение метаболизма) [3,8,11,18,21]. Даже если предположить, что можно выявить вариации метаболизма во всех структурах организма, остается неясным: как скажутся эти вариации на функционировании организма в целом на протяжении жизненного цикла. До настоящего времени подобные исследования проводились только на организмах с кратчайшими жизненными циклами, например, на шпинате [35], а продолжительность жизненного цикла человека составляет десятки лет.

При вариациях размеров наночастиц одни и те же их весовые или объемные доли ведут к разным последствиям [4,11,22], и «моноосновной» стандарт безопасности[4] не применим не зависимо от того, какой структурно-морфологический параметр (число частиц, площади поверхности, масса и пр.) выбирается как основа дозиметрического контроля: [4,8,22,23,26]. Возможно, удачнее попытка использовать в качестве такого параметра относительную долю поверхностных молекул в наносистеме [4]. Но в этом случае возникают вопросы: «все ли молекулы одинаково влияют на поверхностную функциональность? и как определять долю опасных?» Принципы собственного стандарта безопасности для наночастиц только дискутируются [3,8,36], и в современных патентах или публикациях, посвященных технологиям наноматериалов (а не специально – вопросам безопасности), рассматривается только сторона контроля, связанная с их качеством [37].

TiO₂ кристаллизуется в форме рутила и анатаза. Каталитическая активность анатаза на два порядка выше таковой для рутила [35]. Поверхностная функциональность зависит от статического потенциала поверхности, который положителен у грани алмаза {001} и отрицателен у грани {111} [38]. Физико-химические процессы, стимулированные наночастицами, определяются не только суммарными площадями наночастиц, но также их структурой (фазовой принадлежностью) и огранкой [22,39], которая характеризуется не внешней формой частицы, а кристаллографическими индексами её граней [22,41-43].

Вариации размеров частицы вызывают изменения относительных вкладов поверхностной и объемной энергии в химпотенциал [41]. Окисел циркония (ZrO₂) имеет модификации с тетрагональной (t-ZrO₂) и с моноклинной (m-ZrO₂) решетками; каждой модификации присущи свои наборы габитусов. При уменьшении размеров равновесие m-ZrO₂/t-ZrO₂ сдвигается в сторону t-ZrO₂. При этом различные модификации ZrO₂ имеют сходную морфологию, так гексаэдрическому габитусу t-ZrO₂ соответствует гексаэдрический габитус m-ZrO₂, причем они различаются только степенями отклонений от кубической формы; аналогично тетраэдральному додекаэдрону отвечает моноклинный додекаэдрон, и тетраэдральной бипирамиде – моноклинная. Структурно-морфологические переходы происходят в интервале размеров от 3,7 нм от 29,5 нм, и определить тройственное состояние «размер-фаза-габитус», которое реализуется в каждом конкретном случае, и предсказать поверхностную функциональность, можно только путем контроля структурно-морфологических характеристик частиц [42].

Переходы фаза/габитус и, соответственно, вариации поверхностной функциональности, связанные с изменениями размеров, существуют и у других материалов, и возможно возникновение фаз, не только неравновесных, но даже неизвестных у массивных объектов [42,43]. Причем эти переходы могут сопровождать любые технологии формирования наноструктурированных объектов, включая, например, механическое измельчение [44].

Зависимость структурно-морфологических характеристик наночастиц от их размеров – фундаментальное свойство наноматериалов, но она не является однозначной. Точки структурно-морфологических переходов (т.е. точки, в которых наночастицы изменяют свои характеристики) существенно зависят от технологии их формирования. Одни и те же частицы одних и тех же размеров могут быть получены посредством различных методов. Для получения наноматериалов используется ряд технологий: окислительный синтез, плазменный синтез, жидкофазный синтез, химическое осаждение, механохимический синтез, золь-гель метод, механическое измельчение, высокоэнергетическое размалывание, осаждение из газовой фазы, лазерная абляция и т.д. Естественно, что свойства частиц, полученных, например, золь-гель методом (золь – взвесь наночастиц в газе, гель – это конгломерат частиц, осаждённый из газовой фазы) отличаются от частиц, полученных посредством лазерной абляции, (предусматривает мгновенное расплавление поверхности частиц с помощью лазерного облучения) или механического измельчения [6,44]. Естественно также, что структурно-морфологические переходы в разных технологиях должны наблюдаться при разных размерах частиц, если вообще не подавляться.

Рассматриваемые в настоящей статье работы в той или иной степени касались термодинамической взаимозависимости структурно-морфологических характеристик в нанообласти, но рассматривали её в связи с общей проблематикой технологии наночастиц: определением номенклатуры частиц потенциально опасных для жизни [8,18-22]. Этот подход позволяет дифференцированно исследовать свойства частиц всех размеров. Однако при этом частицы каждого конкретного размера формируются в результате специальных экспериментов путем подбора технологических параметров, обеспечивающих формирование частиц именно этого размера. Между тем при промышленном производстве наночастиц при одних и тех же параметрах процесса одновременно формируются частицы разных размеров. В патентах США монодисперсными именуются массивы частиц, у которых их размеры варьируются, например, от 1 до 100 нм, но 80 % частиц имеет размеры в интервале 50 – 70 нм [45]. Если подобные массивы формируются в условиях, при которых максимум распределения по размерам приходится на » 60 нм, то естественно, что частицы с размерами в 20 нм могут иметь свойства, отличающиеся от таковых для частиц с размерами в 20 нм, полученных в специальных экспериментах. Поэтому результаты специальных экспериментов не достаточны для обеспечения экологической безопасности в условиях производства. В одном и том же массиве наночастиц, формирующемся в производстве, могут присутствовать наночастицы с различными структурно-морфологическими характеристиками.

Возникновение в ходе единого технологического процесса частиц с разными структурно-морфологическими характеристиками означает, что в их массиве имеются фракции, различающиеся поверхностными функциональностями. Материал в целом может не быть токсичным, но его минорные фракции могут приводить к окислительно-восстановительным процессам или влиять на метаболизм [4,18,22]. «Будут ли частицы каждой конкретной фракции опасны?» – это другой вопрос. Ответ на этот вопрос зависит и от среды, в которой частицы будут использоваться, и от среды, в которой осуществляется изучение их возможной агрессивности. Запреты/разрешения на использование наночастиц должны быть пофракционными, и они не могут быть постоянными; их следует изменять при появлении новых данных, как это происходит в фармакологии.

Переход к массовому производству наноматериалов [5] требует решения задач производственного контроля нанопродукции и увязки контроля, осуществляемого на предприятиях или иных центрах производства[5] наноматериалов, с инспекционным, разрешительным контролем, осуществляемым надзорными органами, уполномоченными государством. И это не только проблема российских технологий наноматериалов. Уже сегодня они производятся в значительных объемах, и их производство стремительно расширяется. Хотя сегодня особенно большие риски связаны с продукцией фармакологических и парфюмерных секторов экономики [18,22], применение наночастиц обеспечивает преимущества для многих производств [46], включая даже индустрию пищевых продуктов [47]. Отсутствие национальных стандартов безопасности в отношении наноматериалов приводит к появлению экологически сомнительной продукции за рубежом [3,8,18-22], а отсутствие российского национального стандарта безопасности не позволяет ограничить потоки этой продукции на российские рынки.

Особая острота проблемы экологической безопасности связана с применением наночастиц в медицине, где они должны обладать прицельной функциональностью, т.е., аккумулироваться заданными органами или молекулами, стимулировать необходимые физико-химические процессы в зонах локализации, быть, как минимум, инертными в отношении других частей организма [3,11, 14]. Вариации размеров в нанообласти – это способ управления поверхностными функциональностями, и в поиске желаемого свойства приходится экспериментировать над частицами и технологиями в областях размеров, где термодинамическая зависимость между ними, структурой и габитусом выражена в максимальной степени [11,14,23,25,38, 39,41-43]. Для материалов биомедицинского применения огромная опасность возникает уже на стадии разработки наночастиц с высочайшей функциональностью, но, учитывая перспективы этой области нанотехнологий, проблема безопасности не может решаться простым запретом на проведение даже самых опасных исследований.

Экологическая безопасность не может основываться на контроле только одного параметра, например, суммарной площади поверхностей наночастиц, по ряду причин:

• поверхностная функциональность изменяется не только с изменением размеров частиц, но также с вариациями их структуры и огранки [22,39,41-43];
• в нанообласти структурно-морфологические характеристики размер, структура, габитус (форма частицы), связаны термодинамически и при изменении каждой из них соответственно изменяются остальные [23,38,39,41-43,48];
• эти характеристики связаны функционально, т.е., частицы с разными габитусами имеют разные функциональности при одних и тех же размерах и фазе и наоборот [23,41-43]. При этом важна не внешняя форма частиц, а относительные доли граней с различными кристаллографическими индексами [22,38];
• они связаны методически, т.е., невозможно определить тип грани, если не определить её ориентацию относительно кристаллографических осей [49].

Эффективный экологический контроль в технологиях наночастиц может быть обеспечен только в результате:

• обнаружения всех структурно-морфологических фракций, которые возникают для конкретных типов частиц при конкретных технологиях их формирования,
• физического выделения этих фракций,
• последующего изучения окислительно-восстановительных и метаболических реакций, а также перестроек на молекулярном уровне в тканях и субстанциях живого организма, наблюдающихся при контактах живой материи с частицами каждой из фракций [23,50,51].

Для наночастиц следует контролировать не только характерный размер наночастиц, но также их распределение по размерным фракциям, устанавливать доли моно- и поликристаллических наночастиц, определять не только суммарную площадь поверхностей, но также выявлять процентное содержание наночастиц с различной кристаллической структурой и развитие граней с разными кристаллографическими индексами. Причем доли частиц, отвечающих разным фазам, и граней с разными кристаллографическими индексами должны указываться как в объеме всего материала, так и для каждой размерной фракции в отдельности. Следует контролировать возможность вариаций состава, типов реконструкции граней и наличия адсорбатов в разных размерных фракциях. Необходим также контроль процессов конгломерации. Особой разновидностью контроля должен быть контроль закономерностей упаковок наночастиц в конгломератах и стабильности этих конгломератов.

Вариации состава проявляются в изменениях фазовой принадлежности частицы. Характер реконструкции поверхностных граней, а также наличие и природа адсорбатов зависят от размера, структуры, огранки частиц и среды их локализации. Поэтому первоочередное значение имеют размер, структура и огранка, от которых зависят проявления всех остальных характеристик. В технологиях наноразмерных частиц триединая структурно-морфологическая характеристика «размер-структура-огранка» должна быть положена в основу стандарта безопасности, а в технических регламентах на наноматериалы должны указываться допустимые доли каждой структурно-морфологической фракции [23]. Технические регламенты могут корректироваться при появлении новых данных о последствиях контактов частиц регламентируемых фракций и объектов биосферы.

Предлагаемые принципы экологического контроля выдвигает жесткие требования к контрольному оборудованию. Просвечивающая электронная микроскопия (transmission electron microscopy – TEM) является единственным методом, который может обеспечить исчерпывающий контроль структурно-морфологических характеристик, хотя и потенциально [23,50-53]. Современная ТЕМ ориентирована на исследование структуры на атомарном уровне, и, позволяя получить всю необходимую информацию, обеспечивает её только для отдельных частиц. Трансформация TEM в инструмент производственного контроля, посредством которого должна обеспечиваться информация о десятках и сотнях тысяч частиц, невозможна без перестроек в её практике и приборном обеспечении. Некоторые требования к микроскопам, предназначенным для подобного контроля, сформулированы в [23]; в [50] указаны некоторые физические проблемы, возникающие при идентификации структуры наноструктурированных объектов. Современная электронно-микроскопическая промышленность может решить эту проблему в кратчайшие сроки [52,53]. Однако производители электронных микроскопов нуждаются в заказе, который возникнет только в том случае, если в структурах, связанных с производством и потреблением наноматериалов, будет осознана необходимость получения адекватной инструментальной базы для эффективного экологического контроля.

Вторая, не менее острая проблема подобного контроля связана с дефицитом кадров операторов, способных его осуществлять [23,50-53].

Литература

1. USA Environmental Protection Agency
2. European Commission Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks (SCENIHR).
3. Nanotoxicology. Characterization, Dosing and Health Effects. Eds. N. Montairo-Riviere, L.C. Tran. // Informa Healthcare USA Inc. 2007. 450 P.
4. В.Н. Лысцов, Н.В. Мурзин. Проблемы безопасности нанотехнологий. // М. МИФИ. 2007. 70 С.
5. Иванов С.Б. Выступление на заседании Совета Федерации. // М. 2008 г.
   1. Springer Handbook of Nanotechnology. 2nd ed. Ed. Bhushan Bharat. 2007. // Springer. 1916 P.
   2. K. Eric Drexler. Engines of Creation 2.0: The Coming Era of Nanotechnology. // UK. WOWIO Books. 2007. 646 P.
   3. D.B. Warheit, P.J. Borm, Ch. Hennes, J. Ladermann. Testing strategy to establish the safety of nanomaterials: Conclusions of an ECETOC workshop. // Inhalation Toxicology. 2007. V. 19. No 8. P. 631 – 643.
   4. M.P. Pileni. Self-assemblies of nanocrystals: fabrication and collective properties. Appl. Surface Sci. 2001. V. 171. No 1, PP. 1-14.

10.  Н.В. Меньшутина. Наночастицы и наноструктурированные материалы для фармацевтики. // Издательство: Издательство научной литературы Н.Ф. Бочкаревой, 2008 г. 192 C.

11.  R.A. Freitas. Nanomedicine: Biocompatibility. // S. Karger Pub. 2004. 631 P.

12.  M. Nakajima, M. Takeda, M. Kobayashi, S. Suzuki, N. Ohuchi. Nano-sized fluorescent particles as new tracers for sentinel node detection: Experimental model for decision of appropriate size and wavelength.// Cancer Science. 2005. V. 96, No 6. p. 353-356.

13.  R.J. Andrews. Neuroprotection at the Nanolevel – Part I. // Annals of the New York Academy of Sciences. 2007. V. 1122, No 1, P. 169-184.

14.  S. Lanone, J. Boczkowski. Biomedical Applications and Potential Health Risks of Nanomaterials: Molecular Mechanisms. // Molecular Medicine, 2006. V. 6. No 6. pp. 651–663.

15.  B.A. Rzigalinski, K. Meehan, R.M. Davis et al. Radical nanomedicine. // Nanomedicine, 2006, V. 1, No 4, PP. 399–412.

16.  Wiley Ch. Nanotechnology and Molecular Homeostasis. // Journal of the American Geriatrics Society, 2005, V. 53, Supplement 1, PP. S295–S298.

17.  O. Kayser. Nanobiotechnology. Editorial Issue. // Current Pharmaceutical Biotechnology, 2005. V. 6, No 1, P. 1.

18.  C.M. Sayes, D.B. Warheit. An in vitro investigation of the differential cytotoxic responses of human and rat lung epithelial cell lines using TiO₂ nanoparticles. // International J. of Nanotechnology, 2008, V. 5, No 1, P. 15-29.

19.  D.M. Balshaw, M. Philibert, W.A. Suk. Research Strategies for Safety Evaluation of Nanomaterials, Part III: Nanoscale Technologies for Assessing Risk and Improving Public Health. // Toxicological Sciences. 2005. V. 88, No 2, P. 298-306.

20.  J.S. Tsuji, A.D. Maynard, P.C. Howard, J.T. James, Ch-W. Lam, D. B. Warheit, A.B. Santamaria. Research Strategies for Safety Evaluation of Nanomaterials, Part IV: Risk Assessment of Nanoparticles. Toxicological Sciences. 2006. V. 89. No 1. P. 42-50.

21.  T. Thomas, K. Thomas, S. Karluss, N. Sadrieh, N. Savage, P. Adair, R. Bronaugh. Research Strategies for Safety Evaluation of Nanomaterials, Part VII: Characterization of Nanoscale Particles for Toxicological Evaluation // Toxicological Sciences. 2006. V. 91, No 1, P. 14–19.

22.  D.B. Warheit, T.R. Webb, V.L. Colvin, K.L. Reed, C.M. Sayes. Pulmonary Bioassay Studies with Nanoscale and Fine-Quartz Particles in Rats: Toxicity is Not Dependent upon Particle Size but on Surface Characteristics. // Toxicological Sciences, 2007, V. 95, No 1, PP. 270–280.

23.  С.К. Максимов, К.С. Максимов. Контроль наноматериалов и проблемы поверхностной функциональности. // Российские нанотехнологии. 2009. Т.4, № 4.

24.  G.G. Leppard. Nanoparticles in the Environment as Revealed by Transmission Electron Microscopy: Detection, Characterisation and Activities. // Current Nanoscience. 2008. V. 4, No 3, P. 278-301.

25.  Ю.Д.Третьяков. Перспективные неорганические материалы со специальными функциями. // Курс лекций. МГУ. Химфак. 2007.

26.  E.P. Nadler, H.R. Ford. Antibiotic allergy: guidelines for antibiotic choice and treatment of severe drug reactions. Current Surgery. 2004. V. 61. No 1. p. 2-7.

27.  J.E. Bullard, G.H. Mctainsh, H. Grant, Ch. Pudmenzky. Factors affecting the nature and rate of dust production from natural dune sands. // Sedimentology. 2007. V. 54, No 1, P. 169-182.

28.  A. Shalin. Electrodynamic response of a colloid ensemble with allowance for the influence of distant nanoparticles. // Russian Physics Journal. 2006. V. 49. No 8, P. 791-801.

29.  S. Ulrich, A. Laguecir, S. Stoll. Complex formation between a nanoparticle and weak polyelectrolyte chain: Monte Carlo simulation. // Journal of Nanoparticle Research. 2004. V. 6, No 6, p. 595-603.

30.  M. Shamsuzzoha, E.T. Ada, R.G. Reddy. Effect of Reducing Atmosphere on the Structure of Ceria-Supported Nano-Pt Catalysts. // J. of Electronic Materials. 2006. V. 35, No 5, P. 808-813.

31.  R.E. Riman., L.E. McCandlish. Single-crystal-like materials. US Pat. No 7,022,303. 2006.

32.  S. Krishnamurthy, H. Herrmann, V. Loreto, M. Nicodemi, S. Roux. Internal avalanches in models of granular media. // Fractals, 1999, 7, No 1, PP. 51–58.

33.  Федеральный закон «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 30 марта 1999 г. № 52-ФЗ (Собрание законодательства Российской Федерации, 1999, № 14, ст. 1650).

34.  Fan Yang, Fashui Hong, Wenjuan You, et al. Influences of Nano-anatase TiO₂ on the Nitrogen Metabolism of Growing Spinach. // Biological Trace Element Research, 2006, V. 110, No 2, PP. 179–190.

35.  Ch.M. Sayes, R. Wahi, P.A. Kurian, Yu. Liu, J.L. West, K.D. Ausman, D.B. Warheit, V.L. Colvin. Correlating Nanoscale Titania Structure with Toxicity: A Cytotoxicity and Inflammatory Response Study with Human Dermal Fibroblasts and Human Lung Epithelial Cells. // Toxicological Sciences, 2006. V. 92, No 1, P. 174-185.

36.  Katao Kazuo. Nanomaterials may call for a reconsideration of the present Japanese chemical regulatory system. // Clean Technologies and Environmental Policy. 2006, V. 8, No 4. PP. 251–259.

37.  M.G. Bawendi, K.F. Jensen. Inventory control. USA Patent No 6,774,361.

38.  A. Barnard, M. Sternberg, Crystallinity and surface electrostatics of diamond nanocrystals. J. Mater Chem. 2007. No 10, P. 4811– 4819.

39.  P. Zapol, L.A. Curtiss. Organic molecule adsorption on TiO₂ nanoparticles. A revue of computational studies of surface interactions. // J. of Computational and Theoretical Nanoscience. 2007. V.4. No 2. P. 222–230

40.  Fan Yang, Fashui Hong, Wenjuan You, et al. Influences of Nano-anatase TiO₂ on the Nitrogen Metabolism of Growing Spinach. // Biological Trace Element Research, 2006, V. 110, No 2, PP. 179–190.

41.  M. Wautelet, J.P. Dauchot, M. Hecq. Size effects on the phase diagrams of nanoparticles of various shapes. // Mater. Sci. and Engineering: C, 2003, V. 23, No 1–2, P. 187–190.

42.  A.S. Barnard, R.R. Yeredla, H. Xu. Modelling the effect of particle shape on the phase stability of ZrO₂ nanoparticles. // Nanotechnology. 2006., V. 17, No 6. PP. 3039–3047.

43.  G. Guisbiers, G. Abulimu, F. Clement, M. Wautelet. Effects of Shape on the Phase Stability of Nanoparticles. // J. of Computational and Theoretical Nanoscience. 2007. V. 4, No 2, p. 309-315.

44.  Sh. Liu, L. Zhang, L. An, W. Fei, H. Heinrich. Phase Transformation of Mechanically Milled Nano-Sized –Alumina. // J. of the American Ceramic Society. 2005. V. 88, No 9, P. 2559-2563.

45.  S.M. Kauzlarich, R.K. Baldwin. Method for preparing group IV nanocrystals with chemically accessible surfaces. US pat. appl. 20050070106. 2005.

46.  T.R. DeGregori Frontier technologies for emerging economies: the entrepreneur as science and technology champion. // International Journal of Entrepreneurship and Innovation Management. 2005, V. 5, No 5–6, P. 508–517.

47.  J. Weiss, P. Takhistov, D.J. McClements. Functional Materials in Food Nanotechnology. // Journal of Food Science, 2006, V. 71, No 9, P. R107–R116.

48.  B. Abrams, J. Wilcoxon. Nanosize Semiconductors for Photooxidation. // Critical Reviews in Solid State and Material Sciences. 2005. V. 30, No 3, p. 153-182.

49.  P.A. Midgley. Tomography using Transmission Electron Microscopy. Handbook of Microscopy for Nanotechnology. Eds. Yao N., Wang Zh. L. USA, Kluwer Academic Publishers, Boston, Dordrecht, N.Y., L. 2005, PP. 601 – 628.

50.  С. Максимов, К. Максимов Экологический контроль наноматериалов. // Письма в ЖТФ, 2009, № 4.

51.  P. Borm, F.C. Klaessig, T.D. Landry, B. Moudgil, J. Pauluhn, K. Thomas, R. Trottier, S. Wood. Research Strategies for Safety Evaluation of Nanomaterials, Part V: Role of Dissolution in Biological Fate and Effects of Nanoscale Particles. // // Toxicological Sciences. 2006, V. 90, No 1, P, 23–32.

52.  Handbook of Microscopy for Nanotechnology. Eds. Yao N., Wang Zh.L. // USA. Kluwer Academic Publishers. Boston, Dordrecht, N.Y., L. 2005. PP. 325-360.

53.  Nanocharacterization. Eds. Hutchison J., Kirkland A. // RSC Publishing, 2007, xii+304 P.