Труды КНЦ вып.3 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 1/2019(10))

В современном мире все больше внимания начинает получать развитие нанотехнологий, т. е. технологий направленного получения и применения наноматериалов — веществ со свойствами, определяемыми характеристическими размерами базовых элементов в единицы-десятки нанометров. Не исключением в данном случае является строительное материаловедение как отрасль науки, связанная с разработкой принципов управления структурообразованием композитов различной структуры и способов твердения. Использование нанотехнологических подходов и нанокомпонентов для модифицирования строительных материалов является эффективным приемом повышения их эффективности в части существенной оптимизации финальных свойств изделия, что доказано многочисленными исследованиями [1-3]. Развитие наноиндустрии способствует возникновению потребностей, связанных с обеспечением безопасности организма человека, выделяется при этом два основных направления: 1) анализ причин возникновения наноугроз; 2) использование наноматериалов при создании систем обеспечения безопасности. При разработке путей и подходов к оценке безопасности наноматериалов следует рассмотреть особенности их физико-химических свойств и биологического действия. Среди всех особенностей поведения наночастиц можно выделить пять основных [4]. Первая особенность — увеличение химического потенциала веществ на межфазной границе высокой кривизны. Из-за большой кривизны поверхности наночастиц и изменения топологии атомов на поверхности происходит изменение их химических потенциалов. Благодаря этому также происходит изменение растворимости, а также каталитической и реакционной способностей наночастиц. Вторая особенность — большая удельная поверхность наноматериалов. Наноматериалы имеют высокую удельную поверхность, вследствие чего их адсорбционная емкость и каталитические свойства увеличиваются. Это, как правило, приводит к тому, что увеличивается продуцирование свободных радикалов и далее происходит повреждение биоструктур, таких как липиды, белки, нуклеиновые кислоты. Третья особенность — небольшие размеры и разнообразие форм наночастиц. Благодаря своим небольшим размерам наночастицы могут связываться с нуклеиновыми кислотами и белками, проникать в клеточные органеллы, встраиваться в мембраны и благодаря этому изменять функции наноструктур. В результате при их действии не происходит иммунный отклик и защитные системы организма не элиминируются наночастицами. Четвертая особенность — высокая адсорбционная активность. Благодаря высокоразвитой поверхности наночастицы обладают спсособностью высокоэффективных адсорбентов, т. е. они обладают способностью поглощать на единицу своей массы больше адсорбируемых веществ, чем макроскопические дисперсии. Многие наноматериалы гидрофобны, что вызывает усиливает процессы адсорбции и способность проникать через барьеры организма. Пятая особенность — высокая способность к аккумуляции. Наночастицы, обладая малым размером, не могут быть распознаны защитными системами организма и, как следствие, не выводятся наружу. В итоге происходит накопление наноматериалов в животных и растениях, что приводит к увеличению их поступления в организм человека. 341