ไทเทเนียมไดออกไซด์มีผลต่อสุขภาพของมนุษย์อย่างไร?

ไทเทเนียมไดออกไซด์มีผลต่อสุขภาพของมนุษย์อย่างไร?

การแนะนำ

ไทเทเนียมไดออกไซด์ (TIO₂) เป็นสารประกอบทางเคมีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งได้ค้นพบวิธีการเข้าสู่ผลิตภัณฑ์มากมายในชีวิตประจำวันของเรา มันมีชื่อเสียงในด้านสีขาวสดใสและความทึบที่ยอดเยี่ยมทำให้เป็นตัวเลือกยอดนิยมในการผลิตสีการเคลือบพลาสติกกระดาษหมึกและแม้แต่ในผลิตภัณฑ์อาหารและเครื่องสำอาง ด้วยการใช้งานอย่างกว้างขวางการทำความเข้าใจผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นต่อสุขภาพของมนุษย์ได้กลายเป็นเรื่องของการวิจัยและความกังวลที่สำคัญ บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้การวิเคราะห์ที่ครอบคลุมของแง่มุมต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับผลกระทบของไทเทเนียมไดออกไซด์ต่อสุขภาพของมนุษย์เจาะลึกทั้งความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่มีอยู่และการอภิปรายอย่างต่อเนื่องในสาขา

คุณสมบัติและการใช้งานของไทเทเนียมไดออกไซด์

ไทเทเนียมไดออกไซด์มีอยู่ในรูปแบบผลึกหลักสามรูปแบบ ได้แก่ Rutile, Anatase และ Brookite Rutile เป็นรูปแบบที่พบได้บ่อยที่สุดและมีเสถียรภาพในขณะที่ Anatase มักใช้ในการใช้งานโฟโตคะตาไลติกเนื่องจากปฏิกิริยาที่สูงขึ้นภายใต้เงื่อนไขบางประการ Tio₂มีคุณสมบัติหลายอย่างที่ทำให้เป็นที่ต้องการอย่างมากในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ดัชนีการหักเหของแสงสูงของมันให้ความสามารถในการกระจายแสงที่ยอดเยี่ยมซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงใช้เพื่อเพิ่มความขาวและความสว่างของผลิตภัณฑ์เช่นสีและเอกสาร ตัวอย่างเช่นในอุตสาหกรรมสีไทเทเนียมไดออกไซด์สามารถคิดเป็นสัดส่วนได้มากถึง 25% ของปริมาณทั้งหมดของสีขาวบางสีการปรับปรุงพลังการครอบคลุมและความสวยงาม

ในอุตสาหกรรมพลาสติกมันถูกเพิ่มเข้าไปในโพลีเมอร์เพื่อให้ความทึบและความมั่นคงของสี ผลิตภัณฑ์พลาสติกทั่วไปเช่นภาชนะบรรจุอาหารและของเล่นอาจมีไทเทเนียมไดออกไซด์ ในอุตสาหกรรมอาหารมันถูกใช้เป็นตัวแทนระบายสีอาหาร (E171 ในยุโรป) โดยมีวัตถุประสงค์หลักในการให้สีขาวแก่ผลิตภัณฑ์บางอย่างเช่นลูกอม, หมากฝรั่งเคี้ยวและผลิตภัณฑ์นมบางอย่าง ในเครื่องสำอางมันถูกใช้ในผลิตภัณฑ์เช่นครีมกันแดดมูลนิธิและผงเพื่อให้การป้องกันรังสี UV และเพิ่มลักษณะที่ปรากฏของผิวโดยให้เสียงที่เรียบและแม้แต่

เส้นทางของการสัมผัสกับไทเทเนียมไดออกไซด์

มนุษย์สามารถสัมผัสกับไทเทเนียมไดออกไซด์ผ่านหลายเส้นทาง หนึ่งในวิธีที่พบบ่อยที่สุดคือการสูดดม คนงานในอุตสาหกรรมเช่นการผลิตสีการขุด (ซึ่งไทเทเนียมไดออกไซด์มักถูกขุดเป็นผลพลอยได้) และการผลิตอนุภาคนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์มีความเสี่ยงสูงที่จะสูดดมสารประกอบในรูปแบบของฝุ่นหรือละอองลอย ตัวอย่างเช่นในโรงงานสีในระหว่างการผสมและกระบวนการบดของวัตถุดิบที่มีไทเทเนียมไดออกไซด์อนุภาคละเอียดสามารถปล่อยออกสู่อากาศและสูดดมโดยคนงาน

อีกเส้นทางหนึ่งของการเปิดรับแสงคือผ่านการกลืนกิน สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อไทเทเนียมไดออกไซด์อยู่ในผลิตภัณฑ์อาหารและบริโภค ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้มันถูกใช้เป็นสารเติมแต่งอาหารใน edibles ต่างๆ แม้ว่าปริมาณที่ใช้ในอาหารจะถูกควบคุมโดยทั่วไป แต่ก็ยังมีความเป็นไปได้ที่จะได้รับการสัมผัสสะสมเมื่อเวลาผ่านไป นอกจากนี้เด็ก ๆ อาจมีความเสี่ยงสูงที่จะนำเข้ามาเนื่องจากมีแนวโน้มที่จะวางวัตถุไว้ในปากของพวกเขาและหากวัตถุเหล่านั้นถูกเคลือบด้วยวัสดุที่มีไทเทเนียมไดออกไซด์เช่นของเล่นหรือพื้นผิวที่ทาสีบางอย่าง

การสัมผัสผิวหนังก็เป็นไปได้เช่นกัน สิ่งนี้มีความเกี่ยวข้องโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของผลิตภัณฑ์เครื่องสำอางที่มีไทเทเนียมไดออกไซด์ เมื่อผลิตภัณฑ์เหล่านี้ถูกนำไปใช้กับผิวหนังมีโอกาสที่อนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์บางชนิดสามารถเจาะผิวหนังได้แม้ว่าขอบเขตของการรุกนี้ยังคงเป็นเรื่องของการวิจัย ตัวอย่างเช่นในกรณีของครีมกันแดดซึ่งมักจะถูกนำไปใช้กับพื้นที่ขนาดใหญ่ของผิวหนังอย่างอิสระศักยภาพในการสัมผัสกับผิวหนังของไทเทเนียมไดออกไซด์มีความสำคัญ

การศึกษาในหลอดทดลองเกี่ยวกับผลกระทบของไทเทเนียมไดออกไซด์

การศึกษาในหลอดทดลองซึ่งดำเนินการในห้องปฏิบัติการโดยใช้การเพาะเลี้ยงเซลล์ได้ให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าเกี่ยวกับผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากไทเทเนียมไดออกไซด์ต่อสุขภาพของมนุษย์ การศึกษาเหล่านี้จำนวนมากมุ่งเน้นไปที่ความเป็นพิษต่อเซลล์ของอนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์ ความเป็นพิษต่อเซลล์หมายถึงความสามารถของสารที่จะก่อให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์ การทดลองในหลอดทดลองบางอย่างแสดงให้เห็นว่าอนุภาคนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์สามารถกระตุ้นความเครียดออกซิเดชันในเซลล์

ความเครียดออกซิเดชันเกิดขึ้นเมื่อมีความไม่สมดุลระหว่างการผลิตสายพันธุ์ออกซิเจนปฏิกิริยา (ROS) และการป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระของร่างกาย เมื่ออนุภาคนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์โต้ตอบกับเซลล์พวกเขาสามารถสร้าง ROS ซึ่งสามารถทำลายส่วนประกอบของเซลล์เช่น DNA โปรตีนและไขมัน ตัวอย่างเช่นการศึกษาโดยใช้เซลล์เยื่อบุผิวปอดของมนุษย์พบว่าการสัมผัสกับความเข้มข้นบางอย่างของอนุภาคนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของการผลิต ROS และความเสียหายที่ตามมาต่อความสมบูรณ์ของเยื่อหุ้มเซลล์

นอกเหนือจากความเครียดออกซิเดชั่นแล้วการศึกษาในหลอดทดลองยังได้ตรวจสอบความเป็นพิษต่อพันธุกรรมของไทเทเนียมไดออกไซด์ ความเป็นพิษต่อพันธุกรรมหมายถึงความสามารถของสารที่จะทำให้เกิดความเสียหายต่อ DNA การทดลองบางอย่างชี้ให้เห็นว่าอนุภาคนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์อาจมีศักยภาพที่จะทำให้เกิดการแตกหักหรือการกลายพันธุ์ของดีเอ็นเอ อย่างไรก็ตามควรสังเกตว่าผลลัพธ์ของการศึกษาในหลอดทดลองไม่ได้แปลโดยตรงในสถานการณ์ในร่างกายเนื่องจากสภาพแวดล้อมทางชีวภาพที่ซับซ้อนภายในร่างกายสามารถปรับเปลี่ยนพฤติกรรมและผลกระทบของสารประกอบ

ในการศึกษาวิฟเกี่ยวกับผลกระทบของไทเทเนียมไดออกไซด์

ในการศึกษาวิฟซึ่งเกี่ยวข้องกับการทดลองเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตเช่นสัตว์และในระดับ จำกัด มนุษย์มีความสำคัญในการทำความเข้าใจผลกระทบของโลกแห่งความเป็นจริงของไทเทเนียมไดออกไซด์ต่อสุขภาพ การศึกษาสัตว์เป็นแกนนำของการวิจัยในวิฟในพื้นที่นี้ ตัวอย่างเช่นในการศึกษาหนูนักวิจัยได้ตรวจสอบผลกระทบของการสูดดมฝุ่นไทเทเนียมไดออกไซด์ต่อระบบทางเดินหายใจ

การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการสูดดมอนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์ในระยะยาวสามารถนำไปสู่การอักเสบในปอด การอักเสบนี้สามารถพัฒนาไปสู่สภาวะที่รุนแรงมากขึ้นเช่นพังผืดซึ่งเนื้อเยื่อปอดปกติถูกแทนที่ด้วยเนื้อเยื่อแผลเป็นทำให้การทำงานของปอดลดลง ในการศึกษาหนึ่งโดยเฉพาะเกี่ยวกับหนูการสัมผัสกับอนุภาคนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์เป็นเวลาหลายเดือนส่งผลให้เกิดการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในเครื่องหมายของการอักเสบในปอดเช่น interleukin-6 และเนื้องอกเนื้อร้ายปัจจัย-อัลฟ่า

นอกเหนือจากผลกระทบทางเดินหายใจการศึกษาในร่างกายยังได้สำรวจผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นกับระบบอวัยวะอื่น ๆ งานวิจัยบางชิ้นชี้ให้เห็นว่าอนุภาคนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์อาจมีศักยภาพที่จะสะสมในตับและไตหลังการกลืนกินหรือสูดดม ในการศึกษาเกี่ยวกับหนูพบว่าหลังจากระยะเวลาของการสัมผัสกับอนุภาคนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ผ่านเส้นทางปากเปล่ามีการเพิ่มขึ้นของระดับของเอนไซม์บางอย่างในตับที่เกี่ยวข้องกับความเสียหายหรือความเครียดของตับ อย่างไรก็ตามความสำคัญของการค้นพบเหล่านี้ที่เกี่ยวข้องกับสุขภาพของมนุษย์ยังคงได้รับการประเมินเนื่องจากมีความแตกต่างในสรีรวิทยาและการเผาผลาญระหว่างสัตว์และมนุษย์

การศึกษาทางระบาดวิทยาของมนุษย์เกี่ยวกับผลกระทบของไทเทเนียมไดออกไซด์

การศึกษาทางระบาดวิทยาของมนุษย์มีบทบาทสำคัญในการประเมินผลกระทบที่แท้จริงของไทเทเนียมไดออกไซด์ต่อสุขภาพของมนุษย์ การศึกษาเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการสังเกตและวิเคราะห์รูปแบบของโรคและผลลัพธ์ด้านสุขภาพในประชากรมนุษย์ที่สัมผัสกับไทเทเนียมไดออกไซด์ในรูปแบบต่างๆ

พื้นที่หนึ่งของการโฟกัสอยู่ที่คนงานในอุตสาหกรรมที่การเปิดรับไทเทเนียมไดออกไซด์สูงเช่นการผลิตสีและการขุด การศึกษาทางระบาดวิทยาบางครั้งได้รายงานความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของโรคทางเดินหายใจในหมู่คนงานเหล่านี้ ตัวอย่างเช่นการศึกษาของคนงานในโรงงานสีพบว่าผู้ที่มีการสัมผัสกับฝุ่นละอองไทเทเนียมไดออกไซด์นานขึ้นมีความชุกของโรคปอดอุดกั้นเรื้อรัง (COPD) ที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับผู้ที่มีการสัมผัสน้อยกว่า

อย่างไรก็ตามเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าปัจจัยที่ทำให้สับสนสามารถทำให้การตีความของการศึกษาเหล่านี้ซับซ้อนขึ้น ปัจจัยต่าง ๆ เช่นนิสัยการสูบบุหรี่การสัมผัสกับมลพิษอื่น ๆ และความแตกต่างทางพันธุกรรมของแต่ละบุคคลสามารถมีอิทธิพลต่อการพัฒนาของโรคทางเดินหายใจและอาจแยกออกจากผลกระทบของการสัมผัสไทเทเนียมไดออกไซด์ ตัวอย่างเช่นคนงานจำนวนมากในอุตสาหกรรมเหล่านี้อาจเป็นผู้สูบบุหรี่และการสูบบุหรี่เป็นปัจจัยเสี่ยงที่รู้จักกันดีสำหรับโรคปอดอุดกั้นเรื้อรัง ดังนั้นจึงเป็นเรื่องท้าทายที่จะระบุความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของโรคระบบทางเดินหายใจที่เพิ่มขึ้นเพียงอย่างเดียวต่อการได้รับไทเทเนียมไดออกไซด์ในการศึกษาทางระบาดวิทยาเหล่านี้

สถานะการกำกับดูแลของไทเทเนียมไดออกไซด์

สถานะการกำกับดูแลของไทเทเนียมไดออกไซด์แตกต่างกันไปตามภูมิภาคและแอปพลิเคชันที่แตกต่างกัน ยกตัวอย่างเช่นในสหภาพยุโรปไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ใช้เป็นสารเติมแต่งอาหาร (E171) ได้รับการตรวจสอบในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ในปี 2021 หน่วยงานด้านความปลอดภัยด้านอาหารของยุโรป (EFSA) ประเมินความปลอดภัยของ E171 อีกครั้งและสรุปว่ามีความจำเป็นในการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อชี้แจงความเป็นพิษต่อพันธุกรรมและผลกระทบต่อสุขภาพอื่น ๆ

อันเป็นผลมาจากการประเมินใหม่นี้บางประเทศในยุโรปได้ดำเนินการเพื่อ จำกัด หรือห้ามการใช้ไทเทเนียมไดออกไซด์เป็นสารเติมแต่งอาหาร ในทางตรงกันข้ามในสหรัฐอเมริกาโดยทั่วไปสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา (FDA) พิจารณาว่าไทเทเนียมไดออกไซด์จะปลอดภัยสำหรับการใช้ในอาหารเครื่องสำอางและยาเสพติดเมื่อใช้ตามแนวทางการผลิตที่ดี อย่างไรก็ตามองค์การอาหารและยายังยอมรับว่าจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อให้เข้าใจถึงผลกระทบต่อสุขภาพระยะยาวที่อาจเกิดขึ้นได้อย่างเต็มที่

ในสาขาอาชีวอนามัยหน่วยงานด้านกฎระเบียบในหลายประเทศได้กำหนดขีด จำกัด การสัมผัสสำหรับฝุ่นไทเทเนียมไดออกไซด์ในที่ทำงาน ตัวอย่างเช่นการบริหารความปลอดภัยและอาชีวอนามัย (OSHA) ในสหรัฐอเมริกาได้กำหนดขีด จำกัด การสัมผัสที่อนุญาต (PELS) สำหรับไทเทเนียมไดออกไซด์ซึ่งออกแบบมาเพื่อปกป้องคนงานจากการสัมผัสกับการสูดดมมากเกินไป ข้อ จำกัด เหล่านี้ขึ้นอยู่กับความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่ดีที่สุดในช่วงเวลาของการจัดตั้ง แต่เมื่อการวิจัยใหม่เกิดขึ้นพวกเขาอาจจำเป็นต้องได้รับการแก้ไข

ประโยชน์ต่อสุขภาพที่อาจเกิดขึ้นจากไทเทเนียมไดออกไซด์

ในขณะที่การวิจัยส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่ความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นของไทเทเนียมไดออกไซด์ แต่ก็เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องพิจารณาถึงประโยชน์ต่อสุขภาพที่อาจเกิดขึ้น ในบริบทของครีมกันแดดไทเทเนียมไดออกไซด์เป็นส่วนประกอบสำคัญในการให้การป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลต (UV)

รังสี UV จากดวงอาทิตย์อาจทำให้เกิดปัญหาผิวต่าง ๆ รวมถึงการถูกแดดเผาอายุก่อนวัยอันควรและความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของมะเร็งผิวหนัง ไทเทเนียมไดออกไซด์ทำงานโดยการกระเจิงและสะท้อนรังสียูวีป้องกันไม่ให้พวกเขาเจาะผิวหนัง ครีมกันแดดที่มีความเข้มข้นของไทเทเนียมไดออกไซด์เพียงพอสามารถให้การป้องกันแบบกว้างต่อรังสี UVA และ UVB ตัวอย่างเช่นครีมกันแดดที่มีความเข้มข้น 10% ของไทเทเนียมไดออกไซด์สามารถบล็อกได้ประมาณ 95% ของรังสี UVB และส่วนสำคัญของรังสี UVA

นอกเหนือจากการใช้งานในครีมกันแดดแล้วไทเทเนียมไดออกไซด์ยังได้รับการตรวจสอบสำหรับการใช้งานที่มีศักยภาพในการใช้โฟโตคะตาไลติกสำหรับการแก้ไขสิ่งแวดล้อม ในการใช้งานเหล่านี้อนุภาคนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์สามารถใช้ในการทำลายมลพิษเช่นสารประกอบอินทรีย์และก๊าซบางชนิดภายใต้อิทธิพลของแสง สิ่งนี้อาจมีผลกระทบเชิงบวกต่อคุณภาพอากาศและน้ำแม้ว่าการใช้งานแอพพลิเคชั่นดังกล่าวในทางปฏิบัติในขนาดใหญ่ยังคงได้รับการพัฒนาอยู่

บทสรุป

โดยสรุปไทเทเนียมไดออกไซด์เป็นสารประกอบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายพร้อมแอพพลิเคชั่นที่หลากหลายในชีวิตประจำวันของเรา การวิจัยเกี่ยวกับผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์นั้นซับซ้อนและต่อเนื่อง ในขณะที่การศึกษาในหลอดทดลองและในร่างกายได้ให้ข้อบ่งชี้บางอย่างเกี่ยวกับความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นเช่นความเป็นพิษต่อเซลล์ความเป็นพิษต่อพันธุกรรมและผลกระทบต่อระบบทางเดินหายใจและระบบอวัยวะอื่น ๆ การแปลการค้นพบเหล่านี้ไปสู่สถานการณ์ระบาดวิทยาของมนุษย์

สถานะการกำกับดูแลของไทเทเนียมไดออกไซด์ก็แตกต่างกันไปตามภูมิภาคที่แตกต่างกันโดยใช้วิธีการที่แตกต่างกันตามหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ที่มีอยู่ เป็นที่ชัดเจนว่าจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อให้เข้าใจถึงผลกระทบต่อสุขภาพในระยะยาวของไทเทเนียมไดออกไซด์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในความสัมพันธ์กับการใช้เป็นสารเติมแต่งอาหารและในการตั้งค่าการประกอบอาชีพที่ระดับการสัมผัสค่อนข้างสูง

ในทางกลับกันไทเทเนียมไดออกไซด์ยังให้ประโยชน์ต่อสุขภาพที่อาจเกิดขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริบทของการป้องกันรังสียูวีในครีมกันแดดและการใช้งานที่มีศักยภาพในการแก้ไขสิ่งแวดล้อม โดยรวมแล้ววิธีการที่สมดุลและครอบคลุมซึ่งคำนึงถึงทั้งความเสี่ยงและผลประโยชน์ที่อาจเกิดขึ้นเป็นสิ่งจำเป็นในการตัดสินใจอย่างมีข้อมูลเกี่ยวกับการใช้งานอย่างต่อเนื่องและการควบคุมของไทเทเนียมไดออกไซด์ในอุตสาหกรรมและผลิตภัณฑ์ต่างๆ