نانو اکسید روی (ZnO) یکی از پرکاربردترین نانومواد در محصولات مصرفی است و حضور آن در صنایع آرایشیبهداشتی، منسوجات، بستهبندی مواد غذایی، محصولات مراقبتی و حتی کاربردهای پزشکی بهطور مداوم در حال افزایش است. ویژگیهایی مانند فیلترکنندگی قوی اشعه فرابنفش، خاصیت آنتیباکتریال، پایداری حرارتی و قابلیت توزیع مناسب در ماتریسهای مختلف باعث شده است که ZnO در مقیاس نانو برای تولیدکنندگان جذاب باشد.
اما این ماده در مقیاس نانو رفتاری متفاوت از حالت ماکرو دارد و همین موضوع ضرورت توجه به ایمنی مصرفکننده را ایجاد میکند. پرسش اصلی این است که نانو اکسید روی (ZnO) چگونه با پوست، دستگاه تنفسی و محیط تعامل میکند و تحت چه شرایطی استفاده از آن ایمن خواهد بود.
رفتار نانو اکسید روی (ZnO) در تماس با بدن
رفتار زیستی ZnO در بدن به سه عامل اصلی وابسته است: اندازه ذره، میزان حلالیت و پوشش سطحی.
اندازه کوچک ذرات باعث میشود واکنشپذیری آنها نسبت به فرمهای معمولی افزایش یابد، اما تحقیقات معتبر نشان دادهاند که نفوذ نانو اکسید روی (ZnO) در پوست سالم بسیار محدود است و ذرات در لایه شاخی باقی میمانند. نکته مهم این است که جذب از پوست آسیبدیده یا ملتهب ممکن است بیشتر باشد و این موضوع باید در طراحی محصولات حساس مانند کرمهای درمانی در نظر گرفته شود.
رفتار ZnO در محیطهای مرطوب و اسیدی نیز اهمیت زیادی دارد. این ماده میتواند یون Zn²⁺ آزاد کند و مقدار کم یون روی برای بدن ایمن است، اما آزادسازی زیاد میتواند تحریک پوستی ایجاد کند. بنابراین کنترل حلالیت یکی از مهمترین معیارهای ایمنی مصرفکننده است.
پوششدهی سطحی یک عامل مؤثر در کنترل رفتار ZnO است. پوششهایی مانند سیلیکات، استئارات یا پلیمرهای محافظ میتوانند آزادسازی یون را کاهش دهند، واکنشپذیری سطح را پایدار کنند و تماس مستقیم ذرات با سلولها را محدود نمایند. این مسئله خصوصاً در محصولات آرایشیبهداشتی اهمیت بالایی دارد.
مسیرهای تماس مصرفکننده
ایمنی یک ماده نانویی تنها به ذات آن بستگی ندارد، بلکه به نوع تماس مصرفکننده با محصول نیز وابسته است. نانو اکسید روی (ZnO) از سه مسیر اصلی ممکن است وارد بدن شود: پوست، استنشاق یا بلع اتفاقی.
تماس پوستی رایجترین مسیر است و خوشبختانه ZnO روی پوست سالم نفوذ عمقی ندارد. با این حال در محصولات پوستی که روی نواحی حساس یا ملتهب استفاده میشوند، باید نوع ذره، پوشش و حلالیت دقیقاً کنترل شود.
استنشاق پرریسکترین مسیر تماس است. اگر ذرات ZnO در قالب اسپری یا پودر آزاد شوند، ممکن است وارد دستگاه تنفسی شوند و به بخشهای عمیق ریه برسند. به همین دلیل استفاده از نانو اکسید روی (ZnO) در اسپریهای قابل استنشاق، در بسیاری از استانداردهای بینالمللی توصیه نمیشود.
بلع مستقیم در محصولات مصرفی رایج نیست اما بلع غیرمستقیم ممکن است در محصولاتی مانند رژلب یا بستهبندی مواد غذایی رخ دهد. در این حالت کنترل مهاجرت یون روی اهمیت زیادی دارد.
ایمنی در صنایع آرایشی و بهداشتی
بیشترین استفاده از نانو اکسید روی (ZnO) در کرمهای ضدآفتاب و محصولات آرایشی است. این ماده به عنوان یک فیلتر UV بسیار پایدار عمل میکند و برخلاف فیلترهای شیمیایی، تجزیه نمیشود یا رادیکال آزاد تولید نمیکند. ارزیابیهای انجامشده توسط نهادهایی مانند FDA و SCCS نشان میدهد که استفاده موضعی از ZnO روی سطح پوست سالم ایمن است.
با این حال، برای محصولاتی که بهصورت اسپری استفاده میشوند یا پودر پراکنده دارند، احتمال استنشاق وجود دارد و در این موارد اندازه ذره، نوع پوشش و روش کاربرد باید کاملاً کنترل شود.
معرفی مکانیزم رفتار آنتی باکتریال نانو اکسید روی (ZnO) و کاربرد های این ماده در صنایع گوناگون
ایمنی در بستهبندی مواد غذایی
در بستهبندیهای آنتیباکتریال، نانو اکسید روی (ZnO) در مقادیر محدود استفاده میشود و مهمترین نگرانی، مهاجرت یون Zn²⁺ به ماده غذایی است.
استانداردهای اروپا و آمریکا مجموع مهاجرت فلزی را محدود کردهاند و تولیدکنندگان باید پس از فرمولاسیون بستهبندی، آزمونهای مهاجرت در شرایط دما، فشار و رطوبت مختلف انجام دهند. در صورت رعایت استاندارد، استفاده از ZnO در بستهبندی ایمن محسوب میشود.
ایمنی در منسوجات
در صنعت نساجی، ZnO عمدتاً بهصورت تثبیتشده و نانوالیاف در بافت پارچه استفاده میشود. این کاربرد خطر تماس مستقیم پوستی کمتری دارد، اما چالش اصلی انتقال ذرات در فرآیند شستوشو است.
تستهایی مانند ISO 105 برای ارزیابی پایداری پوشش ZnO ضروری هستند. علاوهبر آن، بررسی آزادسازی ذرات در فاضلاب برای ارزیابی اثرات زیستمحیطی اهمیت دارد.
عوامل افزایشدهنده ریسک برای مصرفکننده
ایمنی ZnO مطلق نیست و تحت شرایط خاص ممکن است ریسک افزایش یابد.
برخی از عوامل مهم عبارتاند از:
-
اندازه بسیار کوچک (زیر ۲۰ نانومتر)
-
حلالیت زیاد در محیط اسیدی
-
پوششدهی ناقص یا نبود پوشش
-
استفاده در محصولات اسپری استنشاقی
-
استفاده در زخمهای باز بدون کنترل
-
تماس مکرر در غلظتهای بالا
شناخت این عوامل به تولیدکنندگان کمک میکند تا فرمولاسیون و کاربرد محصول را با دقت بیشتری طراحی کنند.
راهکارهای صنعتی برای تولید محصولات ایمن
تولید محصولات حاوی ZnO باید با رویکرد طراحی ایمن انجام شود. نخستین اقدام، انتخاب گرید مناسب است؛ گرید آرایشی، پزشکی یا صنعتی هرکدام ویژگیهای خود را دارند و استفاده نادرست از گرید نامناسب میتواند ریسک ایمنی ایجاد کند.
اقدام بعدی، اجرای آزمونهای ایمنی است. آزمون حلالیت، آزمون سمیت سلولی، تست نفوذ پوستی، تست پایداری نوری و آزمون آزادسازی یون از جمله تستهایی هستند که باید قبل از عرضه محصول انجام شوند.
همچنین تهیه برگه اطلاعات ایمنی (SDS) بر اساس ISO/TR 13329 الزامی است. این SDS باید مشخصات دقیق شامل اندازه ذره، پوشش سطحی، مسیرهای تماس مصرفکننده و اقدامات اضطراری را بیان کند.
کنترل روشهای اعمال محصول نیز اهمیت دارد. برای مثال، اگر محصول بهصورت پودر خشک تولید میشود، باید از افزودنیهایی استفاده شود که احتمال پراکندگی ذرات را کاهش دهند. در محصولات کرمی یا ژل، باید ماتریس فرمولاسیون به گونهای انتخاب شود که ZnO پایدار بماند و آزادسازی بیرویه یون رخ ندهد.
جمعبندی
ایمنی مصرفکننده در محصولات حاوی نانو اکسید روی (ZnO) تابع مجموعهای از عوامل فنی و کاربردی است. این ماده در صورت طراحی صحیح، کنترل اندازه ذره، مدیریت حلالیت، و استفاده از پوششهای پایدار در اکثر کاربردها ایمن است.
استانداردسازی، کنترل کیفیت دقیق و انتخاب صحیح گرید باعث میشود ZnO نهتنها برای مصرفکننده ایمن باشد، بلکه ارزش افزودهای برای محصول ایجاد کند.
برای آرمان تِــــک، رعایت این اصول معادل تثبیت جایگاه علمی و صنعتی برند است.
