초록 ▼

본 연구에서는 탄소나노튜브와 은나노입자의 동물 독성 및 세포 독성 평가를 통해 인체내 유해영향을 예측하고, 작업환경에서 나노물질의 인체 노출 평가를 위한 측정방법을 개발하여 나노물질의 안전성을 평가하였다.
1. 세포내 in vitro 시험
- 탄소나노튜브 : 크기가 작을수록, 입자표면에 손상이 가해질수록 세포 독성 유발 가능성이 높았음
- 은나노입자 : 50nm 내외의 크기에서 가장 높은 세포 독성이 나타나며, 100nm 이상의 크기에서는 상대적으로 낮은 세포 독성이 나타남
- 탄소나노튜브와 은나노입자 모두 저

본 연구에서는 탄소나노튜브와 은나노입자의 동물 독성 및 세포 독성 평가를 통해 인체내 유해영향을 예측하고, 작업환경에서 나노물질의 인체 노출 평가를 위한 측정방법을 개발하여 나노물질의 안전성을 평가하였다.
1. 세포내 in vitro 시험
- 탄소나노튜브 : 크기가 작을수록, 입자표면에 손상이 가해질수록 세포 독성 유발 가능성이 높았음
- 은나노입자 : 50nm 내외의 크기에서 가장 높은 세포 독성이 나타나며, 100nm 이상의 크기에서는 상대적으로 낮은 세포 독성이 나타남
- 탄소나노튜브와 은나노입자 모두 저농도에서 사이토카인 발현이 증가되어 체내 염증반응 유발 가능성 확인
2. 실험동물을 이용한 흡입독성 실험
- 은나노입자 : 먼저 호흡기계에 축적이 되며 일부 나노입자가 호흡기계를 거쳐 비장에 축적되고, 시간이 지남에 따라 간장과 신장을 통해 일부분 배출됨
- 탄소나노튜브 : 상기도 부위에 나노튜브의 축적이 관찰되었으나 하기도 및 말단 기관지 부위까지는 확산되지 않음
3. 작업환경내 나노물질의 측정방법 개발
- 국내에서 시판되고 있는 분말 및 용액 상태의 나노물질에 대해 Scanning mobility particle sizer (SMPS), aerodynamic particle sizer(APS) 및 dust monitor를 사용하여 실험실 챔버와 실제 작업환경에서 실시간으로 나노입자의 크기반응을 조사하여 최적의 측정 방법 도출
4. 환경노출 및 인체 노출평가
- 작업환경내에서 작업공정에 따른 나노입자 노출수준을 분석
- 환경중 노출 수준에 따른 호흡으로 인한 인체 노출량 추정
- 피부 투과를 통한 나노입자의 인체 노출을 실험하여 나노입자의 피부내 침투정도 평가

Abstract ▼

Various methods including Scanning Electron Microscopy, Atomic Absorption Spectrometer-Graphite Furnace and Scanning Mobility Particle Sizer were used in determining traits of nanoparticles and carbon nanotube to estimate the safety level.
In vitro toxicity evaluation of carbon nanotube of Raw 2

Various methods including Scanning Electron Microscopy, Atomic Absorption Spectrometer-Graphite Furnace and Scanning Mobility Particle Sizer were used in determining traits of nanoparticles and carbon nanotube to estimate the safety level.
In vitro toxicity evaluation of carbon nanotube of Raw 264.7 cell derived from macrophage and histopathological evaluation of lung after intratracheal instillation of carbon nanotube were conducted.
Silver nanoparticles of various concentration level was prepared through development of efficient and economical generator of silver nanoparticles. The silver nanoparticles were exposed to laboratory animals in single and repetitive trials to evaluate in vivo safety level, search for target organs and evaluate histopathological lesions.
Based on Ames test (Ames et al, 1983), optimal mutagenicity evaluation method (capacity-reaction evaluation method, method for determining optimal test capacity) that reflects characteristics of nanomaterials was defined. Moreover, OECD guideline for testing chemicals (No. 471) was used in defining mutagenicity rank evaluation and result interpretation according to the revealed number of colonies.
Range of cytotoxicity that can occur from inhaling nanoparticles and insulitis in progenitor cells of lung related to the occurrence of respiratory disease were evaluated.
Use of carbon nanotube and silver nanoparticle in South Korea was studied. Environmental fate in the process of manufacturing, using and disposing the nanomaterials was studied using document sources to establish possible exposure scenarios according to the human exposure routes (inhalation, dermal contact and ingestion).
In order to develop the measuring methodology for nano-structured material in workplace environment, size response features of carbon nanotubes and silver nanoparticles were investigated using real-time measurement of their particle size distribution and number concentration. Sampling method suitable for the analysis of structure and composition was determined, and individual exposure amount was studied using personal sampler.
Nanomaterials in powder and liquid forms available to the market were purchased and dispersed in the air at the laboratory to determine exposure characteristics. Indoor exposure characteristics of nanomaterials in different manufacturing processes were determined at actual workplace.
Health exposure of workers to nanomaterials in the target workplace environment during each stage of process was estimated and evaluated.
In addition, physical and chemical properties (size, structure and surface area) of the nanomaterials used for toxicity experiments were analyzed.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...24
• 제 1 절 연구개발의 목적 및 필요성...24
• 제 2 절 연구개발의 목표 및 범위...26
• 1. 연구개발의 최종 목표...26
• 2. 연구의 범위...26
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...28
• 제 1 절 나노 안전성평가 연구 동향...28
• 1. 국외의 연구 동향...28
• 2. 국내의 연구 동향...40
• 제 2 절 작업환경 내 나노물질의 연구 동향...45
• 1. 측정 방법 국외의 연구 동향...45
• 2. 보호기구...50
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...53
• 제 1 절 연구개발 수행 방법...53
• 1. 나노소재물질의 생체내 독성 기전 연구...53
• 2. 나노소재물질의 환경 및 인체노출평가...72
• 제 2 절 연구 결과 및 고찰...92
• 1. 나노소재물질의 생체내 독성 기전 연구...92
• 2. 나노소재물질의 환경 및 인체노출평가...135
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...198
• 제 1 절 목표달성도...198
• 1. 나노소재물질의 생체내 독성 기전 연구...198
• 2. 변이원성 및 세포독성 연구...199
• 3. 작업환경내 나노물질의 측정방법 개발...199
• 4. 작업환경내 나노물질의 환경노출 및 인체노출평가...200
• 제 2 절 관련분야에의 기여도...201
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...206
• 제 1 절 추가연구의 필요성...206
• 제 2 절 연구 결과의 활용 계획...207
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...209
• 제1절 나노기술과 산업보건 및 환경보건 학술대회 ...209
• 제2절 나노입자와 산업보건 연구 ...213
• 제 7 장 참고문헌...214