Nanocząstki tlenku tytanu (IV). otrzymywanie, właściwości i zastosowanie

• Authors: Karolina Kosmala , Renata Szymańska

Title variants

EN

Titanium dioxide (IV) nanoparticles. production, properties and application

• Languages of publication: PL EN

Abstracts

PL

Tlenek tytanu od dawna był stosowany głównie w przemyśle budowlanym i farbiarskim. Rozdrobnienie jego cząstek do skali nano, dzięki czemu uzyskał nowe, zupełnie niespotykane właściwości znacznie rozszerzyło spektrum jego zastosowań. Oprócz zastosowań typowo przemysłowych (budownictwo, przemysł tekstylny, samochodowy), nanocząstki tlenku tytanu są wykorzystywane w medycynie, farmacji, jako dodatki do żywności czy środki wybielające w stomatologii. Ze względu na szerokie wykorzystanie, a przez to trwałą obecność w środowisku (w glebie, wodzie) rodzi się pytanie o jego oddziaływanie np. z roślinami. W przeciągu kilku ostatnich lat przeprowadzono badania nad wpływem nanocząstek tlenku tytanu na rośliny. Wyniki tych badań są sprzeczne, gdyż albo wykazują jego toksyczność, albo pozytywne działanie. W związku z tym konieczne są zakrojone na szeroką skalę badania, które pozwolą odpowiedzieć na pytanie czy obecność nanocząstek tlenku tytanu w środowisku nie stwarza niebezpieczeństwa dla organizmów żywych.

EN

Titanium dioxide has been used in the industry for a long time. In the form of nanoparticles this compound was found to exhibit a completely new and unique properties, which significantly extended the range of its possible applications. Apart from typical industrial applications (architecture, textiles, automotive), titanium dioxide nanoparticles are used in medicine, pharmacy, dentistry and as food ingredients. Due to its broad usage and thus stable presence in the environment, a question arise if titanium dioxide nanoparticles are safe for living organisms? In recent years several experiments were conducted to find whether titanium dioxide nanoparticles may exert any influence on plants. The results obtained are rather contradictory as they indicate occurrence of both toxic and promoting effects. Thus, a large-scale experiments are needed to resolve the question whether presence of the nanoparticles in the environment is safe or not for plants, animals and humans.

Keywords

PL

anataz; fotokataliza; nanotechnologia; nanocząstki; tlenek tytanu

• Journal: Kosmos
• Year: 2016
• Volume: 65
• Issue: 2
• Pages: 235-245

Dates

published

2016

Contributors

author

Karolina Kosmala

• Katedra Fizyki Medycznej i Biofizyki, Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Reymonta 19, 30-059 Kraków, Polska
• Department of Medical Physics and Biophysics, Faculty of Physics and Applied Computer Science, AGH University of Science and Technology, Reymonta 19, 30-059 Krakow, Poland

author

Renata Szymańska

• Katedra Fizyki Medycznej i Biofizyki, Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Reymonta 19, 30-059 Kraków, Polska
• Department of Medical Physics and Biophysics, Faculty of Physics and Applied Computer Science, AGH University of Science and Technology, Reymonta 19, 30-059 Krakow, Poland

References

• Bojarowicz H., Bartnikowska N., 2014. Kosmetyki ochrony przeciwsłonecznej. Część I. Filtry UV oraz ich właściwości. Probl. Hig. Epidemiol. 95, 596-601.
• Chaturvedi S., Dave P. N., 2012. Environmental Application of Photocatalysis. Mat. Sci. Forum 734, 273-294.
• Dąbrowski W., 2004. Nanocząstki - nowe zastosowanie dwutlenku tytanu. Chem OnLine, http://chemical.pl/.
• Foltête A. S., Masfaraud J. F., Bigorgne E., Nahmani J., Chaurand P., Botta C., Labille J., Rose J., Férard J. F., Cotelle S., 2011. Environmental impact of sunscreen nanomaterials: ecotoxicity and genotoxicity of altered TiO2 nanocomposites on Vicia faba. Environ. Poll. 159, 2515e2522.
• Fries R., Simko M., 2012. (Nano-)Titanium dioxide (Part I): Basics, Production, Applications. NanoTrust Dossiers, Wiedeń.
• Gao F., Hong F., Liu C., Zheng L., Su M., Wu X., Yang F., Wu C., Yang P., 2006. Mechanism of nano-anatase TiO2 on promoting photosynthetic carbon reaction of spinach: inducing complex of rubisco-rubisco activase. Biol. Trace Elem. Res. 111, 239e253.
• Gottschalk F., Sonderer T., Scholz R. W., Nowack B., 2009. Modeled environmental concentrations of engineered nanomaterials (TiO(2), ZnO, Ag, CNT, Fullerenes) for different regions. Environ. Sci. Technol. 43, 9216-9222.
• Hamlekhan A, Butt A., Patel S., Royhman D., Takoudis C., Sukotjo C., Yuan J., Jursich G., Mathew M. T., Hendrickson W., Virdi A., Shokuhfar T., 2014. Fabrication of anti-aging TiO2 nanotubes on biomedical Ti alloys. PLOS ONE 9,e96213.
• Hong F., Yang F., Liu C., Gao Q., Wan Z., Gu F., Wu C., Ma Z., Zhou J., Yang P., 2005. Influences of nano-TiO2 on the chloroplast aging of spinach under light. Biol. Trace Elem. Res. 104, 249e260.
• Iarc (IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans), 2010. Carbon Black, titanium dioxide and talc. Tom 93. World Health Organization, International Agency for Research on Cancer, Lyon, France.
• Jung A., 2014. Nanocząstki w zastosowaniach medycznych - kierunek przyszłości? Pediatria i Medycyna Rodzinna 10, 104-110.
• Kasza T., 2007. Rozprawa doktorska: Badanie właściwości fotokatalitycznych i charakterystyka fizykochemiczna nanokrystalicznych filmów TiO2 na podłożu ceramicznym. Repozytorium Politechniki Krakowskiej (https://suw.biblos.pk.edu.pl/downloadResource&mId=161026)
• Kurepa J., Paunesku T., Vogt S., Arora H., Rabatic B. M., Lu J. J., 2010. Uptake and distribution of ultrasmall anatase TiO2 alizarin red S nanoconjugates in Arabidopsis thaliana. Nano Lett. 10, 2296-2302.
• Kusiak-Nejman E. K., 2012. Rozprawa doktorska: Preparatyka i badania fotokatalizatorów TiO2/C do oczyszczania wody i ścieków. Zachodniopomorski Uniwersytet Szczeciński, Szczecin.
• Lan Y., Lu Y., Ren Z., 2013. Mini review on photocatalysis of titanium dioxide nanoparticles and their solar application. Nano Energy 2, 1031-1045.
• Larue C., Laurette J., Herlin-Boime N., Khodja H., Fayard B., Flank A.-M., Brisset F., Carriere M., 2012. Accumulation, translocation and impact of TiO2 nanoparticles in wheat (Triticum aestivum spp.): Influence of diameter and crystal phase. Sci. Tot. Environ. 431, 197-208.
• Lin S., Reppert J., Hu Q., Hudson J. S., Reid M. L., Ratnikova T. A., 2009. Uptake, translocation, and transmission of carbon nanomaterials in rice plants. Small 5, 1128-1132.
• Mroczek-Sosnowska N., Jaworski S., Siennicka A., Gondek A., 2013. Unikalne właściwości nanocząstek srebra. Polskie Drobiarstwo 2, 6-8.
• Nakano R., Ishiguro H., Yao Y., Kajioka J., Fujishima A., Sunada K., Minoshima M., Hashimoto K., Kubota Y., 2012. Photocatalytic inactivation of influenza virus by titanium dioxide thin film. Photochem. Photobiol. Sci. 8, 1293-1298.
• Nowack B., Bucheli T. D., 2007. Occurrence, behavior and effects of nanoparticles in the environment. Environ. Pollut. 150, 5-22.
• Piegat A., 2010. Synteza i właściwości nanostrukturalnych układów polimerowych dla inżynierii tkankowej. Rozprawa doktorska. Zachodniopomorski Uniwersytet Technoilogiczny, Szczecin.
• Pryliński M., Limanowska-Shaw H., 2007. Właściwości tytanu i problem nadwrażliwości na ten metal. Implantoprotetyka 8, 50-52..
• Shi H., Magaye R., Castranova V., Zhao J., 2013. Titanium dioxide nanoparticles: a review of current toxicological data. Part. Fibre Tox. 5, 10-15.
• Shokuhfar T., Sinha-Ray S., Sukotjo C., Yarin A. L., 2013. Interaction of anti-inflammatory drug molecules within TiO2 nanotubes. RSC Adv. 3, 17380-17386.
• Smith L., Kuncic Z., Ostrikov K., Kumar S., 2012. Nanoparticles in Cancer imaging and therapy. J. Nanomat. 891318, 7.
• Sokołowski M., Dziuk D., 2008. TioCem-cement z przyszłością. X Sympozjum Naukowo-techniczne reologia w technologii betonu. Gliwice.
• Song G., Gao Y., Wu H., Hou W., Zhang C., Ma H., 2012. Physiological effect of anatase TiO2 NPs on Lemna minor. Environ. Toxicol. Chem. 31, 2147-2152.
• Świdwińska-Gajewska A. M., 2007a. Nanocząstki (Część 1) Produkt nowoczesnej technologii i nowe zagrożenie w środowisku pracy. Medycyna Pracy 58, 243-251.
• Świdwińska-Gajewska A. M., 2007b. Nanocząstki (Część 2) Korzyści i ryzyko dla zdrowia. Medycyna Pracy 58, 253-263.
• Świdwińska-Gajewska A. M., Czerczak S., 2014. Nanocząstki ditlenku tytanu- dopuszczalne poziomy narażenia zawodowego. Medycyna Pracy 65, 407-418.
• Szlecht A., Schroeder G., 2010. Zastosowanie nanotechnologii w kosmetologii. Cursiva, Kostrzyn.
• UE, 1999. Directive 1999/45/EC of the European Parliament and of the Council of 31 May 1999 concerning the approximation of laws, regulations and administrative provisions of the Member States relating to the classification, packaging and labeling of dangerous preparations. OJEC L200, 30.7.1999, 1-68.
• Wang S., Kurepa J., Smalle J. A., 2011. Ultra-small TiO2 nanoparticles disrupt microtubular networks in Arabidopsis thaliana. Plant Cell Environ. 34, 811-820.
• Weir A., Westerhoff P., Fabricius L., Goetz N., 2012. Titanium dioxide nanoparticles in food and personal care products. Environ. Sci. Technol 46, 2242-2250.
• Wiatr E., Nowakowska D., 2013. Zastosowanie nanocząstek w materiałach stomatologicznych. Protet. Stomatol. 6, 466-475.
• Yang W., Hong F., You W., Liu C., Gao F., Wu C., Yang P., 2006. Influence of nano-anatase TiO2 on the nitrogen metabolism of growing spinach. Biol. Trace Elem. Res. 110, 179-190.
• Ze Y., Liu C., Wang L., Hong M., Hong F., 2011. The regulation of TiO2 nanoparticles on the expression of light-harvesting complex II and photosynthesis of chloroplasts of Arabidopsis thaliana. Biol. Trace Elem. Res. 143, 1131-1141.
• Zheng L., Hong F., Lu S., Liu C., 2005. Effect of nano-TiO2 on strength of naturally aged seeds and growth of spinach. Biol. Trace Elem. Res. 104, 83e92.
• Zhu X., Chang Y., Chen Y., 2014. Toxicity and bioaccumulation of TiO2 nanoparticle aggregates in Daphnia magna. Environ. Poll. 186, 36-42.