Co to jest tlenek cynku nanocząstek?
Nanocząstkowy tlenek cynku ZnO jest formą tlenku cynku, w której związek formuje się w pojedyncze cząstki o średnicy nawet 20 nanometrów. Przezroczyste cząstki, które skutecznie odfiltrowują światło ultrafioletowe-a (UVA) i ultrafioletowe-b (UVB), są następnie pokrywane obojętnymi warstwami krzemu lub tlenku glinu i mają tendencję do zlepiania się w grupy o średnicy od 200 do 500 nanometrów. Dla porównania średnia średnica ludzkiej czerwonej krwinki wynosi 100 nanometrów. Główne zastosowania tlenku cynku w tej formie obejmują jako środek blokujący szkodliwe promieniowanie słoneczne w balsamie z tlenku cynku oraz jako związek antybakteryjny i grzybobójczy dodawany do przezroczystych powłok, takich jak lakier do powierzchni drewnianych. Inne zastosowania nanocząstek tlenku cynku obejmują ochronną powłokę na światło ultrafioletowe (UV) na foliach z tworzywa sztucznego do okien i okularów lub w tkaninach wykonanych z syntetycznych polimerów.
Jednym z najwcześniejszych i najbardziej kontrowersyjnych zastosowań nanocząstek tlenku cynku jest środek blokujący promieniowanie UV w płynach z filtrem przeciwsłonecznym. Unikalny rozmiar cząstek w filtrze z tlenkiem cynku, a nie chemiczny charakter samego związku, stanowi zagrożenie dla zdrowia ludzkiego. Wynika to z faktu, że na tak małą skalę nanocząstki mają znacznie większą powierzchnię w porównaniu z ich masą netto, co może uczynić z nich substancje wysoce reaktywne. Drobny rozmiar cząstek pozwala im przejść barierę krew-mózg, gdzie w badaniach na zwierzętach laboratoryjnych wykazano, że zabijają kształtujące neuronalne komórki macierzyste (NSC). Komórki te są odpowiedzialne za regenerację ludzkich neuronów w mózgu, a ich zniszczenie może doprowadzić do ostatecznych zwyrodnieniowych zaburzeń mózgu.
Badania nad zagrożeniami związanymi z nanocząstkami tlenku cynku, które są obecne w niektórych produktach spożywczych, a także w wielu produktach z tlenku cynku używanych do pielęgnacji skóry, są wciąż w początkowej fazie. Niektóre badania sugerują, że cząstki o wielkości powyżej 30 nanometrów nie stanowią znaczącego zwiększonego ryzyka dla zdrowia, podczas gdy inne badania wykazały, że cały zakres rozmiarów nanocząstek tlenku cynku stanowi zagrożenie. Produkty, w których są najczęściej stosowane, takie jak żelatyna z tlenkiem cynku lub maści, są przeznaczone do nakładania na powierzchnię skóry. Cząsteczki powyżej 30 nanometrów nie mogą przenikać do głębszych poziomów tkanek, jednak ich spożycie stwarza ryzyko dla krwi, tkanki płuc i mózgu. Ponieważ wiele przemysłowych preparatów nanocząstek tlenku cynku ma postać suchego białego proszku, największym ryzykiem związanym z tymi substancjami jest przypadkowe wdychanie.
Komercyjne wytwarzanie nanocząsteczkowego tlenku cynku można przeprowadzić w taki sposób, aby nie dochodziło do aglomeracji, a poszczególne cząstki pozostawały od siebie oddzielone. Daje im to zarówno większą wszechstronność, ponieważ mogą być nakładane cienkimi warstwami na powierzchnię tkanin lub innych materiałów, a także zwiększone ryzyko w przypadku spożycia przez ludzi lub wdychania. Powłoki powierzchniowe na cząstkach mogą być również hydrofobowe lub hydrofilowe, w zależności od ich specyficznych potrzeb, i mogą być konsekwentnie wytwarzane o średnicy 20, 40 lub 60 nanometrów. Ich zastosowanie w szerokim zakresie procesów produkcyjnych, w których pożądane są efekty antykorozyjne, przeciwbakteryjne i katalityczne, czyni je w 2011 roku przedmiotem zainteresowania przemysłu.