Oddziaływanie wybranych nanocząstek glinokrzemianów stosowanych w produkcji nanokompozytów polimerowych na surfaktant płucny
Kierownik projektu:
mgr inż. Dorota Kondej
Streszczenie projektu:
Projekt I.B.10: Oddziaływanie wybranych nanocząstek glinokrzemianów stosowanych w produkcji nanokompozytów polimerowych na surfaktant płucny
|
Okres realizacji:
|
1.01.2011 − 31.12.2013
|
Zadanie/etap 3.:
|
Ocena wpływu wybranych nanocząstek glinokrzemianów na układ surfaktantu płucnego. Opracowanie materiałów informacyjnych nt. wpływu nanocząstek glinokrzemianów stosowanych w produkcji nanokompozytów polimerowych na aktywność powierzchniową surfaktantu płucnego i ich weryfikacja podczas seminarium. Publikacja
|
Główny wykonawca:
|
mgr inż. Dorota Kondej − Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Zagrożeń Chemicznych, Pyłowych i Biologicznych
|
Celem projektu była ocena oddziaływania wybranych nanocząstek glinokrzemianów stosowanych w produkcji nanokompozytów polimerowych na właściwości powierzchniowe surfaktantu płucnego
i jego głównego składnika − dipalmitylofosfatydylocholiny (DPPC).
Ocenę przeprowadzono na podstawie analizy wyników badania zmian aktywności powierzchniowej modelowego surfaktantu reprezentującego właściwości endogennego surfaktantu płucnego oraz jego głównego fosfolipidowego składnika (DPPC) zachodzących w obecności nanocząstek glinokrzemianów naturalnych (haloizytu HN i bentonitu PGV) oraz glinokrzemianów modyfikowanych powierzchniowo (montmorylonitów I.28E, I.30E i I.31PS). Badania realizowano z zastosowaniem metody pulsującego pęcherzyka, metody wagi Langmuira-Wilhelmy’ego oraz metody wiszącej kropli. Analizie poddano:
- kryteria ilościowe opisujące zmiany położenia i kształtu histerez napięcia powierzchniowego
w obecności badanych nanocząstek, uzyskanych podczas oscylacji wielkości powierzchni międzyfazowej ciecz-gaz w badaniach symulujących przebieg procesów występujących w pęcherzyku płucnym w trakcie cyklu oddechowego
- zmiany napięcia powierzchniowego w czasie wyznaczone na podstawie obserwacji kształtu wiszącej kropli utworzonej z zawiesiny badanych nanocząstek
- przebiegi izoterm kompresji i krzywych ściśliwości monowarstwy DPPC utworzonej na powierzchni czystej fazy ciekłej (bez dodatku badanych nanocząstek) oraz izoterm kompresji
i krzywych ściśliwości monowarstwy DPPC utworzonej na powierzchni zawiesin o różnych stężeniach nanocząstek
- organizację cząsteczek w stanie gazowym (G), stanie cieczy rozprężonej (LE), stanie pośrednim (I) oraz stanie cieczy skondensowanej (LC) w odniesieniu do pola powierzchni przypadającego na jedną cząsteczkę DPPC podczas kompresji monowarstwy prowadzonej w różnych warunkach pomiarowych
- zależność wskaźnika MA30 od rodzaju i stężenia badanych nanocząstek
- przebiegi izoterm kompresji powierzchni międzyfazowej ciecz-gaz wyznaczonych bez naniesienia monowarstwy DPPC w układach zawierających w fazie ciekłej badane nanocząstki.
|
Projekt I.B.10. Procentowe zmiany znormalizowanego pola histerezy w układach o stężeniu badanych nanocząstek wynoszącym 1 mg/ml |
Stwierdzono, że wszystkie z badanych nanocząstek glinokrzemianów mają wpływ na aktywność powierzchniową modelowego surfaktantu płucnego i jego głównego składnika − dipalmitylofosfatydylocholiny (DPPC). Obserwowany efekt silnie zależy od stężenia nanocząstek, a na charakter zmian dynamicznego napięcia powierzchniowego wpływa powierzchnia właściwa nanocząstek oraz obecność modyfikatorów powierzchni cząstek.
Niemodyfikowane nanocząstki glinokrzemianów naturalnych (haloizytu HN i bentonitu PGV)
w widoczny sposób zmniejszają aktywność powierzchniową modelowego surfaktantu płucnego. Jest to prawdopodobnie spowodowane adsorpcją cząsteczek surfaktantu na powierzchni nanocząstek HN
i PGV, zmniejszeniem ich stężenia na powierzchni międzyfazowej i w efekcie obniżeniem zdolności surfaktantu do redukcji napięcia powierzchniowego.
Nanocząstki glinokrzemianów o zmodyfikowanej powierzchni wywołują wzmocnienie efektów powierzchniowo czynnych w badanym układzie. Może to być wytłumaczone uwalnianiem cząsteczek związku modyfikującego z powierzchni montmorylonitu i ich adsorpcją na powierzchni międzyfazowej.
Największy wpływ na zmianę aktywności powierzchniowej modelowego surfaktantu mają nanocząstki bentonitu PGV oraz montmorylonitu modyfikowanego powierzchniowo I.30E, a więc te nanonapełniacze, które mają największą powierzchnię właściwą w swoich grupach (glinokrzemiany naturalne i glinokrzemiany modyfikowane powierzchniowo).
Wnioski z badań sugerują możliwość zaburzenia właściwości powierzchniowo czynnych surfaktantu płucnego w wyniku oddychania powietrzem zawierającym nanocząstki glinokrzemianów. W celu ochrony pracowników przed narażeniem na tego typu nanocząstki konieczne jest stosowanie odpowiedniej profilaktyki technicznej i organizacyjnej.
W ramach realizacji projektu opracowano metodę badania wpływu nanocząstek na dynamiczne napięcie powierzchniowe modelowego surfaktantu płucnego w układzie pulsującego pęcherzyka oraz metodę badania zmian właściwości powierzchniowych monowarstwy DPPC pod wpływem cząstek nanoproszków stosowanych na stanowiskach pracy. Ponadto przygotowano materiały informacyjne przeznaczone dla pracodawców i pracowników zatrudnionych w narażeniu na nanocząstki, dla osób odpowiedzialnych za bezpieczeństwo i higienę pracy w przedsiębiorstwach oraz dla laboratoriów wykonujących badania środowiska pracy. Projekt materiałów informacyjnych został poddany weryfikacji na seminarium, w którym wzięło udział 26 osób z 6 województw.
Wyniki badań przedstawiono w 9 publikacjach i 13 doniesieniach na seminariach oraz konferencjach o zasięgu krajowym i międzynarodowym.
Jednostka:
Pracownia Metod Spektrofotometrycznych
Okres realizacji:
01.01.2011
– 31.12.2013