ZnO 및 Fe3O4 나노입자를 포함하는 금속연기열에 대한 제안된 시너지 메커니즘

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 15643(2022) 이 기사 인용

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금속연기열(MFF)은 금속연기, 특히 아연의 흡입과 관련된 염증성 질환으로 그 메커니즘은 아직 명확하지 않습니다. 이 연구에서 우리는 MFF 발병의 2단계 메커니즘에 대한 가설을 실험적으로 조사합니다: (1) ZnO를 통한 공기 중 과산화수소(H2O2)의 광촉매 생성 및 (2) 자철광을 통한 펜톤 반응을 통한 수산기 라디칼(HO')의 생성 (Fe3O4) 나노입자. 광촉매 및 펜톤 반응 생성물은 다중 산란 강화 흡광도 장치를 사용하여 측정하고 마이크로플레이트 광도계를 사용하여 브로모페놀 블루의 분해를 각각 평가했습니다. 우리는 UV가 있는 경우 ZnO가 UV 단독 또는 UV를 조사하지 않은 ZnO보다 3~4배 더 많은 H2O2를 생성한다는 것을 관찰했습니다. 생물학적으로 관련된 리간드가 있는 경우 Fe(II), Fe(III) 또는 Fe3O4 나노입자를 사용하여 생리학적 pH에서 Fenton 반응을 측정했습니다. 우리의 결과는 폐에 Fe가 미리 존재하면 아연 도금 강철을 용접할 때 발생할 수 있는 상황인 ZnO의 광촉매 작용에 의해 촉발되는 산화 스트레스를 악화시키는 MFF 발병의 2단계 메커니즘에 대한 가설을 뒷받침합니다. 보다 광범위하게 이것은 금속 입자에 대한 호흡 노출에서 펜톤 메커니즘의 역할과 다른 폐 질환에 대한 기여 가능성에 대한 의문을 제기합니다.

금속연기열(MFF)은 용접공에게 선언된 직업병으로 인플루엔자 유사 증상, 발열, 오한, 두통, 근육통, 권태감, 기침 및 메스꺼움과 같은 급성 불특정 증상을 특징으로 합니다1. 증상은 일반적으로 금속 함유 연기에 대한 노출이 중단된 후 4~10시간 후에 발생합니다. 초기 임상 소견은 미미하며 호흡률, 폐 검사 및 맥박 산소측정기는 정상입니다2,3. 일주일 동안 지속적으로 금속 연기에 노출되면 빈속성 증상이 종종 나타나며, 노출이 없는 기간(예: 주말) 이후에 가장 심각한 증상이 나타나며 근무 주간 동안 증상이 호전됩니다. 후향적 사례 검토에서 증상 발현이 가장 빈번하게 발생한 날은 월요일이었고 다음 평일 동안 빈도가 지속적으로 감소했습니다1. 초기 흉부 엑스레이는 일반적으로 정상입니다. 실험실 연구는 대부분 필요하지 않지만 왼쪽으로 이동하는 백혈구 증가증과 염증 표지의 상승을 보여줄 수 있습니다. 급성기 동안의 폐기능 검사는 폐활량의 감소를 보여줄 수 있으며, 이는 회복과 함께 정상화됩니다. MFF의 치료는 지지적이며 대부분의 경우 노출 중단 후 12~48시간에 걸쳐 빠르고 완전한 회복으로 예후가 좋습니다3. 장기적인 속편은 매우 드뭅니다. MFF의 심각한 사례는 드물지만 양성 사례는 흔합니다. 2006년에 미국에서 MFF의 유병률은 연간 1,500~2,500건으로 추산되었습니다2.

용접에는 금속을 녹일 수 있는 강력한 에너지원인 전기 아크의 생성이 포함되며, UV 영역4,5을 포괄하는 넓은 방출 스펙트럼 복사휘도가 있습니다. 기화-축합 용접 공정에 의한 미세/초미세 금속산화물 입자의 생산도 잘 확립되어 있습니다. 스테인리스강 용접 중에 냉각 및 산화 조건에서 용융물과 전극의 금속 증기가 나노결정과 자철광 미세 입자를 형성합니다6. 아연도금 스테인리스강의 경우 생성된 에어로졸은 ZnO 입자로 더욱 풍부해집니다. 반도체로 작용할 수 있는 고에너지 방사선과 금속 산화물 입자의 공존에도 불구하고 MFF에 대해 제안된 현재 메커니즘은 UV 및 금속 입자와의 가능한 상호 작용을 원인 변수로 고려하지 않고 주로 입자 흡입 시나리오에 중점을 둡니다. MFF는 용접 중에 방출되는 금속 입자의 흡입에 의해 유발되는 것으로 제안되었습니다. 실제로 이러한 입자의 크기(일반적으로 마이크로 및 나노미터 범위)는 폐포 폐 영역에 쉽게 도달할 수 있습니다. MFF7을 유도하기 위해 77~600mg Zn/m3만큼 높은 농도에 노출되는 것이 허용되었습니다. 그럼에도 불구하고, 1시간 동안 2mg/m3에 노출되면 혈액학적 지표 수준의 증가를 유도하기에 충분하다는 것이 최근 밝혀졌습니다8. 반면에 0.5mg/m3의 ZnO에 노출된 피험자에서는 혈액학적 또는 심혈관계 영향이 관찰되지 않았습니다. 2시 9분.