تأثیرات دی اکسید تیتانیوم بر سلامت انسان چیست؟

تأثیرات دی اکسید تیتانیوم بر سلامت انسان چیست؟

مقدمه

دی اکسید تیتانیوم (TiO₂) یک ترکیب شیمیایی به طور گسترده ای است که در زندگی روزمره ما راه خود را به محصولات بی شماری پیدا کرده است. این شهر به دلیل رنگ سفید روشن و کدورت عالی مشهور است و آن را به عنوان یک انتخاب محبوب در ساخت رنگ ها ، پوشش ها ، پلاستیک ها ، کاغذها ، جوهرها و حتی در برخی از مواد غذایی و مواد آرایشی تبدیل می کند. با توجه به استفاده گسترده ، درک اثرات احتمالی آن بر سلامت انسان به موضوعی از تحقیقات و نگرانی های قابل توجه تبدیل شده است. این مقاله با هدف ارائه تجزیه و تحلیل جامع از جنبه های مختلف مربوط به تأثیر دی اکسید تیتانیوم بر سلامت انسان ، به دانش علمی موجود و مباحث مداوم در این زمینه ارائه می شود.

خواص و کاربردهای دی اکسید تیتانیوم

دی اکسید تیتانیوم در سه شکل اصلی کریستالی وجود دارد: روتیل ، آناتاز و بروکیت. روتیل رایج ترین و پایدارترین شکل است ، در حالی که آناتاز اغلب به دلیل واکنش بیشتر آن در شرایط خاص ، در کاربردهای فوتوکاتالیستی استفاده می شود. Tio₂ دارای چندین ویژگی است که آن را در صنایع مختلف بسیار مطلوب می کند. شاخص انکسار بالا آن قابلیت های پراکندگی نور عالی را به آن می بخشد ، به همین دلیل از آن برای تقویت سفیدی و روشنایی محصولاتی مانند رنگ و کاغذ استفاده می شود. به عنوان مثال ، در صنعت رنگ ، دی اکسید تیتانیوم می تواند تا 25 ٪ از کل حجم برخی از رنگ های سفید را به خود اختصاص دهد ، و به طور قابل توجهی قدرت پوشش و جذابیت زیبایی آنها را بهبود می بخشد.

در صنعت پلاستیک ، برای تأمین کدورت و پایداری رنگ به پلیمرها اضافه می شود. بسیاری از محصولات پلاستیکی متداول ، مانند ظروف غذایی و اسباب بازی ها ، ممکن است حاوی دی اکسید تیتانیوم باشند. در صنایع غذایی از آن به عنوان یک عامل رنگ آمیزی مواد غذایی (E171 در اروپا) با هدف اصلی انتقال رنگ سفید به محصولات خاصی مانند آب نبات ، جویدن لثه و برخی از محصولات لبنی استفاده می شود. در لوازم آرایشی ، در محصولاتی مانند ضد آفتاب ، پایه ها و پودرها برای محافظت از اشعه ماوراء بنفش و تقویت ظاهر پوست با دادن لحن صاف و یکنواخت استفاده می شود.

مسیرهای قرار گرفتن در معرض دی اکسید تیتانیوم

انسان را می توان از طریق چندین مسیر در معرض دی اکسید تیتانیوم قرار داد. یکی از متداول ترین راهها از طریق استنشاق است. کارگران در صنایعی مانند تولید رنگ ، معدن (جایی که دی اکسید تیتانیوم اغلب به عنوان یک محصول جانبی استخراج می شود) ، و تولید نانوذرات دی اکسید تیتانیوم در معرض خطر استنشاق این ترکیب به شکل گرد و غبار یا ذرات معلق قرار دارد. به عنوان مثال ، در یک کارخانه رنگ ، در طی فرآیندهای اختلاط و سنگ زنی مواد اولیه که حاوی دی اکسید تیتانیوم هستند ، ذرات ریز را می توان در هوا آزاد کرد و توسط کارگران استنشاق کرد.

مسیر دیگر قرار گرفتن در معرض از طریق مصرف است. این می تواند زمانی رخ دهد که دی اکسید تیتانیوم در محصولات غذایی وجود داشته باشد و مصرف شود. همانطور که قبلاً ذکر شد ، از آن به عنوان یک افزودنی غذایی در خوراکی های مختلف استفاده می شود. اگرچه مقادیر مورد استفاده در مواد غذایی به طور کلی تنظیم می شود ، اما هنوز هم احتمال قرار گرفتن در معرض تجمعی با گذشت زمان وجود دارد. علاوه بر این ، کودکان ممکن است در معرض خطر بیشتری برای مصرف قرار بگیرند ، زیرا احتمالاً اشیاء را در دهان خود قرار می دهند ، و اگر این اشیاء با مواد حاوی دی اکسید تیتانیوم مانند برخی از اسباب بازی ها یا سطوح رنگ شده پوشانده شوند ، به طور بالقوه می توانند مقادیر کمی از ترکیب را مصرف کنند.

قرار گرفتن در معرض پوستی نیز امکان پذیر است. این امر به ویژه در مورد محصولات آرایشی حاوی دی اکسید تیتانیوم بسیار مهم است. هنگامی که این محصولات روی پوست اعمال می شود ، این احتمال وجود دارد که برخی از ذرات دی اکسید تیتانیوم بتوانند به پوست نفوذ کنند ، اگرچه میزان این نفوذ هنوز موضوع تحقیق است. به عنوان مثال ، در مورد ضد آفتاب ، که اغلب به صورت آزادانه در مناطق بزرگ پوست اعمال می شوند ، پتانسیل قرار گرفتن در معرض پوستی در برابر دی اکسید تیتانیوم قابل توجه است.

مطالعات آزمایشگاهی در مورد اثرات دی اکسید تیتانیوم

مطالعات آزمایشگاهی ، که در یک آزمایشگاه با استفاده از کشت سلولی انجام می شود ، بینش ارزشمندی در مورد اثرات احتمالی دی اکسید تیتانیوم بر سلامت انسان ارائه داده اند. بسیاری از این مطالعات بر سمیت سلولی ذرات دی اکسید تیتانیوم متمرکز شده اند. سمیت سلولی به توانایی یک ماده در ایجاد آسیب به سلول ها اشاره دارد. برخی از آزمایشات آزمایشگاهی نشان داده اند که نانوذرات دی اکسید تیتانیوم می توانند استرس اکسیداتیو در سلول ها را القا کنند.

استرس اکسیداتیو هنگامی اتفاق می افتد که عدم تعادل بین تولید گونه های اکسیژن فعال (ROS) و دفاع آنتی اکسیدانی بدن وجود داشته باشد. هنگامی که نانوذرات دی اکسید تیتانیوم با سلول ها در تعامل هستند ، می توانند ROS تولید کنند که می تواند به اجزای سلولی مانند DNA ، پروتئین ها و لیپیدها آسیب برساند. به عنوان مثال ، یک مطالعه با استفاده از سلولهای اپیتلیال ریه انسان نشان داد که قرار گرفتن در معرض غلظت خاصی از نانوذرات دی اکسید تیتانیوم منجر به افزایش تولید ROS و آسیب بعدی به یکپارچگی غشای سلولی می شود.

علاوه بر استرس اکسیداتیو ، مطالعات آزمایشگاهی همچنین به سمیت بالقوه دی اکسید تیتانیوم بررسی شده است. سمیت ژنوتیک به توانایی یک ماده در ایجاد آسیب به DNA اشاره دارد. برخی از آزمایشات نشان داده اند که نانوذرات دی اکسید تیتانیوم ممکن است پتانسیل ایجاد شکستگی یا جهش رشته DNA را داشته باشند. با این حال ، لازم به ذکر است که نتایج مطالعات آزمایشگاهی همیشه به طور مستقیم به موقعیت های داخل بدن ترجمه نمی شود ، زیرا محیط بیولوژیکی پیچیده در بدن می تواند رفتار و اثرات ترکیب را تغییر دهد.

مطالعات داخل بدن در مورد اثرات دی اکسید تیتانیوم

در مطالعات داخل بدن ، که شامل آزمایش هایی در مورد موجودات زنده مانند حیوانات و تا حدی محدود ، انسان است ، در درک اثرات دنیای واقعی دی اکسید تیتانیوم بر سلامت بسیار مهم بوده است. مطالعات حیوانی پایه اصلی تحقیقات داخل بدن در این زمینه بوده است. به عنوان مثال ، در مطالعات جوندگان ، محققان اثرات استنشاق گرد و غبار دی اکسید تیتانیوم را بر روی سیستم تنفسی بررسی کرده اند.

مطالعات نشان داده اند که استنشاق طولانی مدت غلظت بالای ذرات دی اکسید تیتانیوم می تواند منجر به التهاب در ریه ها شود. این التهاب می تواند به شرایط شدیدتر مانند فیبروز ، که در آن بافت طبیعی ریه توسط بافت اسکار جایگزین می شود و عملکرد ریه را مختل می کند ، پیشرفت کند. در یک مطالعه خاص در مورد موش ها ، قرار گرفتن در معرض نانوذرات دی اکسید تیتانیوم برای چندین ماه منجر به افزایش قابل توجهی در نشانگرهای التهاب در ریه ها ، مانند اینترلوکین 6 و فاکتور نکروز تومور-آلفا شد.

علاوه بر اثرات تنفسی ، در مطالعات داخل بدن نیز تأثیرات احتمالی بر سایر سیستم های اندام را مورد بررسی قرار داده است. برخی تحقیقات نشان داده اند که نانوذرات دی اکسید تیتانیوم ممکن است پتانسیل تجمع در کبد و کلیه ها را پس از مصرف یا استنشاق داشته باشند. در یک مطالعه در مورد موش ها ، مشخص شد که پس از یک دوره قرار گرفتن در معرض نانوذرات دی اکسید تیتانیوم از طریق مسیر خوراکی ، افزایش سطح آنزیم های خاص در کبد که با آسیب کبد یا استرس همراه است ، افزایش یافته است. با این حال ، اهمیت این یافته ها در رابطه با سلامت انسان هنوز مورد ارزیابی قرار می گیرد ، زیرا در فیزیولوژی و متابولیسم بین حیوانات و انسان تفاوت هایی وجود دارد.

مطالعات اپیدمیولوژیک انسانی در مورد اثرات دی اکسید تیتانیوم

مطالعات اپیدمیولوژیک انسانی نقش مهمی در ارزیابی تأثیر واقعی دی اکسید تیتانیوم بر سلامت انسان دارد. این مطالعات شامل مشاهده و تجزیه و تحلیل الگوهای بیماری و پیامدهای سلامت در جمعیت انسانی است که از طرق مختلف در معرض دی اکسید تیتانیوم قرار گرفته اند.

یکی از زمینه های تمرکز روی کارگران در صنایعی که قرار گرفتن در معرض دی اکسید تیتانیوم زیاد است ، مانند تولید رنگ و معدن. برخی از مطالعات اپیدمیولوژیک افزایش خطر ابتلا به بیماری های تنفسی را در بین این کارگران گزارش کرده اند. به عنوان مثال ، یک مطالعه از کارگران کارخانه رنگ نشان داد که افرادی که در معرض طولانی تر از گرد و غبار حاوی دی اکسید تیتانیوم هستند ، شیوع بیشتری از بیماری انسداد مزمن ریوی (COPD) در مقایسه با افراد با قرار گرفتن در معرض کمتری دارد.

با این حال ، توجه به این نکته حائز اهمیت است که عوامل مخدوش کننده می توانند تفسیر این مطالعات را پیچیده کنند. عواملی از قبیل عادات استعمال دخانیات ، قرار گرفتن در معرض سایر آلاینده ها و تفاوت های ژنتیکی فردی می توانند بر رشد بیماری های تنفسی تأثیر بگذارند و جدا شدن از اثرات قرار گرفتن در معرض دی اکسید تیتانیوم دشوار است. به عنوان مثال ، بسیاری از کارگران این صنایع نیز ممکن است سیگاری باشند و سیگار کشیدن یک عامل خطر شناخته شده برای COPD است. بنابراین ، نسبت دادن قطعی خطر ابتلا به بیماری های تنفسی صرفاً در معرض قرار گرفتن در معرض دی اکسید تیتانیوم در این مطالعات اپیدمیولوژیک ، چالش برانگیز است.

وضعیت نظارتی دی اکسید تیتانیوم

وضعیت نظارتی دی اکسید تیتانیوم در مناطق و برنامه های مختلف متفاوت است. به عنوان مثال ، در اتحادیه اروپا ، دی اکسید تیتانیوم که به عنوان یک افزودنی غذایی (E171) مورد استفاده قرار می گیرد ، در سالهای اخیر مورد بررسی قرار گرفته است. در سال 2021 ، سازمان ایمنی مواد غذایی اروپا (EFSA) ایمنی E171 را مجدداً ارزیابی کرد و نتیجه گرفت که برای روشن شدن ژنوتیکس بالقوه آن و سایر اثرات سلامتی ، نیاز به تحقیقات بیشتر وجود دارد.

در نتیجه این ارزیابی مجدد ، برخی از کشورهای اروپایی برای محدود کردن یا ممنوعیت استفاده از دی اکسید تیتانیوم به عنوان یک افزودنی غذایی اقداماتی انجام داده اند. در مقابل ، در ایالات متحده ، سازمان غذا و داروی (FDA) به طور کلی دی اکسید تیتانیوم را برای استفاده در مواد غذایی ، لوازم آرایشی و داروها در صورت استفاده مطابق با شیوه های تولیدی مناسب می داند. با این حال ، FDA همچنین اذعان می کند که تحقیقات بیشتری برای درک کامل اثرات بالقوه سلامت طولانی مدت آن لازم است.

در زمینه بهداشت شغلی ، آژانس های نظارتی در بسیاری از کشورها محدودیت های قرار گرفتن در معرض گرد و غبار دی اکسید تیتانیوم را در محیط کار تعیین کرده اند. به عنوان مثال ، اداره ایمنی و بهداشت شغلی (OSHA) در ایالات متحده محدودیت های مجاز قرار گرفتن در معرض (PEL) را برای دی اکسید تیتانیوم ایجاد کرده است ، که برای محافظت از کارگران در معرض استنشاق بیش از حد طراحی شده اند. این محدودیت ها بر اساس بهترین دانش علمی موجود در زمان تأسیس آنها است ، اما با پدیدار شدن تحقیقات جدید ، ممکن است نیاز به تجدید نظر داشته باشند.

مزایای بالقوه سلامتی دی اکسید تیتانیوم

در حالی که بخش اعظم این تحقیقات بر خطرات احتمالی دی اکسید تیتانیوم متمرکز شده است ، در نظر گرفتن فواید بالقوه سلامت آن نیز مهم است. در زمینه ضد آفتاب ، دی اکسید تیتانیوم یک ماده اصلی در ارائه محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش (UV) است.

اشعه اشعه ماوراء بنفش از خورشید می تواند باعث ایجاد مشکلات مختلف پوستی از جمله آفتاب سوختگی ، پیری زودرس و افزایش خطر ابتلا به سرطان پوست شود. دی اکسید تیتانیوم با پراکندگی و بازتاب اشعه ماوراء بنفش کار می کند و از نفوذ آنها به پوست جلوگیری می کند. ضد آفتاب با غلظت کافی دی اکسید تیتانیوم می تواند در برابر اشعه UVA و UVB از طیف گسترده ای محافظت کند. به عنوان مثال ، یک ضد آفتاب با غلظت 10 ٪ دی اکسید تیتانیوم می تواند تقریباً 95 ٪ از پرتوهای UVB و بخش قابل توجهی از پرتوهای UVA را مسدود کند.

علاوه بر استفاده از آن در ضد آفتاب ، دی اکسید تیتانیوم نیز به دلیل استفاده احتمالی آن در کاربردهای فوتوکاتالیستی برای اصلاح محیط زیست مورد بررسی قرار گرفته است. در این برنامه ها ، از نانوذرات دی اکسید تیتانیوم می توان برای تجزیه آلاینده هایی مانند ترکیبات آلی و گازهای خاص تحت تأثیر نور استفاده کرد. این به طور بالقوه می تواند تأثیر مثبتی بر کیفیت هوا و آب داشته باشد ، اگرچه اجرای عملی چنین برنامه هایی در مقیاس بزرگ هنوز در حال توسعه است.

پایان

در پایان ، دی اکسید تیتانیوم یک ترکیب گسترده با کاربردهای متنوع در زندگی روزمره ما است. تحقیقات در مورد تأثیرات آن بر سلامت انسان پیچیده و مداوم است. در حالی که مطالعات آزمایشگاهی و in vivo برخی از نشانه های خطرات احتمالی ، مانند سمیت سلولی ، سمیت ژنوتیو و تأثیرات بر سیستم های تنفسی و سایر اندام ها را ارائه داده است ، ترجمه این یافته ها به موقعیت های اپیدمیولوژیک انسان همیشه به دلیل عوامل مخدوش ، همیشه ساده نیست.

وضعیت نظارتی دی اکسید تیتانیوم نیز متفاوت است و مناطق مختلف بر اساس شواهد علمی موجود رویکردهای مختلفی دارند. واضح است که برای درک کامل اثرات بهداشتی طولانی مدت دی اکسید تیتانیوم ، به ویژه در رابطه با استفاده از آن به عنوان یک افزودنی غذایی و در محیط های شغلی که در آن میزان قرار گرفتن در معرض نسبتاً زیاد است ، تحقیقات بیشتری لازم است.

از طرف دیگر ، دی اکسید تیتانیوم همچنین مزایای بالقوه سلامتی را ارائه می دهد ، به ویژه در زمینه محافظت از اشعه ماوراء بنفش در ضد آفتاب و کاربردهای بالقوه آن در اصلاح محیط زیست. به طور کلی ، یک رویکرد متعادل و جامع که هم خطرات و مزایای احتمالی را در نظر می گیرد ، در تصمیم گیری آگاهانه در مورد ادامه استفاده و تنظیم دی اکسید تیتانیوم در صنایع و محصولات مختلف ضروری است.