Nanotechnológia Milyen veszélyek és kockázatok vannak - BUND e
A nanotechnológia a 21. század egyik legfontosabb technológiája. A nanorészecskék kis mérete különleges tulajdonságokat kölcsönöz nekik, amelyek sok terméket forradalmasíthatnak. De egy új típusú technológia új kérdéseket vet fel: Milyen hatással vannak a nanorészecskék a környezetre és az egészségünkre?
A nanorészecskéket már számos területen használják - akár élelmiszerekben, csomagolásban, textíliákban, műtrágyákban, autóalkatrészekben vagy kozmetikumokban. Képes-e etikusan képviselni a nanotechnológiát minden területen? Mit mond a politika, és mely törvények szabályozzák a nanotechnológiát? Hogyan vagyunk fogyasztóként tájékozottak és védettek?
Velünk talál választ
A fogyasztók számára készült mindennapi termékek tartalmazhatnak nanoanyagokat. Összegyűjtöttük Önnek az információkat a legfontosabb alkalmazási területekről.
Minden kivitelezhető kívánatos? Az orvostudomány nanotechnológiája és a szintetikus biológia kérdéseket vet fel.
Legfőbb ideje a nanoanyagok szabályozására! A BUND - más szervezetekkel együtt - benyújtotta saját javaslatát az európai jogszabályok hiányosságainak megszüntetésére.
A nanoanyagok különböző módon kerülhetnek ki a mindennapi termékekből, és közvetlenül vagy közvetve kerülhetnek a környezetbe.
A nanoanyagok sokféleképpen juthatnak be a testbe, és leküzdhetik a testen belüli fontos védelmi akadályokat is.
Mit jelent a "nano"?
A "nano" kifejezés a görögből származik, és törpét jelent. A nanométer (nm) a méter milliárdod része. A DNS szála 2,5 nanométer széles, a fehérjemolekula 5 nanométer széles, a vörösvértest 7000 nanométer, az emberi haj pedig 80 000 nanométer széles. Összehasonlításképpen: a nanorészecske mérete olyan, mint egy futball-labda, mint egy futball-labda a földön.
A nagymértékben csökkent részecskeméret miatt alapvető változások következnek be a nanoformban lévő anyagok fizikai-kémiai tulajdonságaiban. Az azonos kémiai összetételű nagyobb részecskékhez képest a nanorészecskék nagyobb kémiai reaktivitással, nagyobb biológiai aktivitással és erősebb katalitikus viselkedéssel rendelkeznek. Ennek oka a nanoanyagok nagymértékben megnövekedett felülete, miközben a teljes térfogat változatlan.
Az olyan anyagok, mint a titán-dioxid (fehér pigment, mint élelmiszer-adalékanyag), a szilícium-dioxid (a só szivárgásának elősegítése) vagy az oldhatatlan vitaminok, például a Q10 koenzim, sokkal gyorsabban reagálnak más anyagokkal, és hirtelen vízben oldódnak, amikor nanorészecskékként állítják elő őket. Ezen túlmenően, a test kis mérete miatt a nanorészecskék áthaladhatnak a bélbélések, az alveolusok vagy akár a sejtmaghártyák úgynevezett membránablakain.
Meghatározás kérdése: mi számít nanoanyagnak?
A "nano" kifejezést általában 100 nanométeres nagyságrendű anyagokra, rendszerekre és folyamatokra használják. A nanoanyagok olyan anyagok, amelyek mérete egy vagy több dimenzióban (magasság, szélesség, hosszúság) legfeljebb 100 nanométer, ami befolyásolja viselkedésüket és anyagjellemzőiket.
Ez a meghatározás azonban nem vitás. Számos kormányzati szerv, kutatóintézet és tudós különböző dimenziókra hivatkozik: A brit kormány a nanoanyagokat olyan anyagként értelmezi, amelyek egy vagy két dimenzióban "legfeljebb 200 nanométer méretűek". Az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatala (FDA) a nanoanyagokat "olyan részecskékként határozta meg, amelyek méretei a mikroszkála alatt vannak, azaz 1000 nanométer alatt vannak, és amelyeknek egyedi tulajdonságaik vannak".
A BUND ellenzi a 100 nanométeres korlátozást is, mivel a néhány száz nanométer nagyságú részecskék nano-specifikus tulajdonságokkal bírhatnak. A legalább 300 nanométer nagyságú részecskéket ezért nanorészecskékként kell kezelni. Ugyanez vonatkozik a nanorészecskék (agglomerátumok és aggregátumok) agglomerációira, amelyek meghaladják a 100 nanométeres méretet, mivel ezek felületén túl gyakran vannak reaktív egyedi részecskék.
A gyakran használt nanoanyagok kockázata
Ugyanezek a megváltozott tulajdonságok, amelyek a nano méretű anyagokat olyan érdekessé teszik a kutatás és fejlesztés szempontjából, új veszélyeket jelenthetnek az egészségre és a környezetre is. Eddig azonban a nano-termékek forgalmazásának kockázataival és mellékhatásaival kapcsolatos kutatások messze elmaradtak.
Az első tanulmányok már felvázolják bizonyos gyakran használt nanoanyagok lehetséges kockázatait
A nano méretű szilícium-dioxidot az élelmiszeriparban só vagy kávéfehérítő csepegtető segédanyagaként használják. Élelmiszer-csomagolásban is használják, ahol célja az áruk és a külső levegő közötti gázcsere megakadályozása. A szilícium-dioxid nanorészecskék tehát bejuthatnak a gyomor-bél traktusba, és onnan a véráramba.
A szilícium-dioxidot évek óta használják az élelmiszerekben. Az anyag hatásának korábbi értékelése az 1958 és 1981 közötti évek tanulmányain alapul, amelyek nem foglalkoznak a különböző szemcseméretekkel.
Míg a szilícium-dioxid biológiailag nem aktív nagyobb formában, a legújabb tanulmányok potenciális veszélyt mutatnak a szilícium-dioxid nanóméretében. Sejtkultúrákban kimutatták, hogy a szilícium-dioxid nanorészecskék megzavarhatják a sejtmag működését és ezáltal a genetikai felépítést.
A néhány száz nanométeres titán-dioxid és cink-oxid részecskéket széles körben használják élelmiszer-adalékanyagként, például fehérítés vagy tartósítás céljából. A kisebb nanorészecskéket antimikrobiális adalékként használják az élelmiszerek csomagolásában és tárolásában. A nano-titán-dioxidot és a nano-cink-oxidot UV-védelemként használják a kozmetikumokban. A nano-ezüst mellett a nano-titán-dioxid jelenleg az egyik leggyakrabban használt nanoanyag.
Állatkísérletek során a nano-titán-dioxid tüdőrákot okozott, miután nagy adagokat fogyasztott a légzőrendszeren keresztül. Az Egészségügyi Világszervezet Nemzetközi Rákkutatási Ügynöksége ezért a nano-titán-dioxidot is rákkeltőnek minősíti az ember számára. Ezenkívül az egerekkel végzett állatkísérletek azt mutatták, hogy a nano-titán-dioxid átterjed a vemhes egerekről utódaikra, ami károsítja az agyat és az idegrendszert. Ennek eredményeként csökkent a hím utódok spermiumtermelése. Ezenkívül a nano-titán-dioxid mérgező az algákra és a vízibolhákra, különösen UV-fény hatására. Ez utóbbiak az ép ökoszisztémák jellemzőinek számítanak.
A nano-cink-oxid mérgező hatást gyakorolhat az algákra és a vízibolhákra is. Egerekkel végzett etetési kísérletek során a 120 nanométer nagyságú cink-oxid részecskék károsították a gyomrot, a májat, a szívet és a lépet. A kisebb részecskék károsították a májat, a lépet és a hasnyálmirigyet. Még a 19 nanométeres cink-oxid részecskék nagyon alacsony dózisai is toxikus hatást gyakoroltak az emberi és a patkány sejttenyészetekre.
Különböző tudományos vizsgálatok arra a következtetésre jutottak, hogy a nano-titán-dioxid és a nano-cink-oxid fotoaktív és szabad gyököket termel. Ezek DNS károsodást okozhatnak az emberi sejtekben, különösen akkor, ha a bőrt UV fény éri.
A nanoszintet már sok különböző területen használják csíraölő (biocid) anyagként - gyorsan növekvő tendenciával. Főleg élelmiszer csomagolásban és konyhai eszközökben, sportruházatban, mosógépekben, falburkolatokban és kozmetikumokban használják. A nanoszintet az orvosi területen is használják, és megtalálható például sebkötözőkben és tapaszokban.
Hány nanoszintű termék van már a piacon, a címkézési és regisztrációs követelmények hiánya miatt nem lehet pontosan meghatározni. Feltételezzük azonban, hogy az anyag jelenleg a nano-titán-dioxid mellett az egyik leggyakrabban használt nanoanyag.
Fokozott csíraölő hatás mérgező mellékhatásokkal
Az ezüst makroszintű biocid hatása közismert. Tanulmányok azt mutatják, hogy a nanoszilver fokozottan gyakorolja ezt a hatást. Patkányokban a nansilver légzéssel történő felvétele gyulladásos folyamatokhoz vezetett a tüdőben, amelyek károsak voltak a szervekre. Ezek lényegesen alacsonyabb koncentrációkban fordultak elő a nagyobb ezüst részecskékhez képest. Sejtkultúrákon végzett kísérletek során a 15 nanométer nagyságú ezüst részecskék mérgezőek voltak az egerek őssejtjeire és a patkányok agysejtjeire. 100 nanométeres részecskék toxikusak voltak a patkányok májsejtjeire.
Természetes egyensúly a veszélyben
Ezenkívül a nanoszintetikus mikroorganizmusokat megöli, például baktériumokat vagy gombákat. Még akkor is, ha rossz hírnevük van: Környezetünkben a mikroorganizmusok a természetes egyensúly elengedhetetlen részei. A nanoszilver széles körű alkalmazásával fennáll annak a veszélye, hogy például a vízi ökoszisztémák kiegyensúlyozatlanok lesznek.
Veszélyesebb baktériumok az ellenállás felépítésével
Egy másik probléma az, hogy a baktériumok képesek ellenállást kifejleszteni a nanoszintűvel szemben, az első rezisztens törzsek már léteznek. A mindennapi termékekben elterjedt nanoszintetikus ezüst elveszítheti természetes hatását számos, az emberre veszélyes kórokozóra. Ez veszélyezteti az orvosi területen történő hasznos alkalmazását. Ez különösen aggasztó, mivel sok antibiotikum már korlátozott mértékben alkalmazható a rezisztencia kialakulása miatt.
A futball alakú szénmolekulák - fullerének vagy baki golyók - ugyanolyanok, mint a szén nanocsövek, a "nanovilág" sajátosságai. Ezek nem egyszerűen a nagyobb szénmolekulák miniatürizált formája, csak nano méretben léteznek. A gyémánt és a grafit mellett a fullerének a szén egy másik módosulatát képezik.
Mivel képesek megkötni a bőr öregedéséért felelős szabad gyököket, például ránctalanító krémekhez adják őket. Mivel a hatóanyagokat is pontosan szállíthatják, orvosi alkalmazásokban is érdekesek.
A fullerének kockázatát még nem vizsgálták megfelelően. Vannak azonban olyan tanulmányok, amelyek aggasztó eredményeket hoztak: A test nagyon könnyen felszívja őket, és egészséges bőrön átjuthat. Kis adagokban is kimutatták, hogy mérgezőek az emberi májsejtekre. Ezenkívül esetleg gyulladást is okozhatnak, ami a genetikai anyag károsodásához vezet. A további kísérletek során károsították a halak agyát, és halálos kimenetelűek voltak a bolhák számára.
A szén nanocsövek (röviden CNT) méhsejt alakú szénatomokból álló csőszerkezetek. A CNT-k átmérője általában egy-50 nanométer. Rendkívül stabilak, ugyanakkor könnyűek és nagyon jól vezetik az áramot és a hőt. A nanocsövek különböző szerkezetűek lehetnek, például egy- vagy többfalúak, nyitottak vagy zártak.
A CNT-t már számos termékben használják. Nagyobbá teszik a laptop akkumulátoraiban lévő elektródákat, a teniszütők pedig ugyanolyan súlyúak. Az autóiparban és az építőiparban is használják őket. 2009. január végén 80 ipari és kutatási partner gyűlt össze Leverkusenben, hogy megalapítsák a Carbon Nanotubes innovációs szövetséget. Ugyanebben a hónapban a Bayer AG letette az alapkövet a világ legnagyobb nanocsövek-termelő létesítményének, amely várhatóan évi 200 tonnát fog termelni.
Olyan veszélyes, mint az azbeszt?
A környezetre és az egészségre gyakorolt hatásokat még nem vizsgálták megfelelően. Bizonyos nanocsövek gyanúja szerint gyulladást váltanak ki a szervezetben, hasonlóan az azbeszthez, ami daganatokhoz vezethet. A szivárványos pisztráng akut tesztjén a CNT-k irritációs tüneteket okoztak a kopoltyú felszínén és a nyálka szekréciójában, valamint megnövelték a légzési arányt. Mivel a nanocsövek hosszú élettartamúak és nem oldódnak vízben, képesek felhalmozódni a környezetben és az élő organizmusokban. Az eloszlás és a dúsítás körülményeiről azonban keveset tudunk a közös mérési módszerek hiánya miatt.
A "nanokapszulázás" kifejezés a hatóanyagok, például vitaminok, tartósítószerek és enzimek csomagolását jelenti nano méretű kapszulában, mint egy micella.
A nanokapszulákat élelmiszerekben, kozmetikumokban, gyógyszerekben és agrokemikáliákban használják. A kapszulázásnak lehetővé kell tennie a hatóanyagok célzottabb felhasználását. A kapszulák úgy alakíthatók ki, hogy csak bizonyos körülmények között nyíljanak ki a testben. Ez pl. az élelmiszerekhez adott hatóanyag kellemetlen ízét el lehet rejteni.
Más esetekben a kapszulázás elsősorban egy bizonyos anyag felhasználását teszi lehetővé a tervezett felhasználási területen. Nanokapszulák alkalmazásával a vízben oldhatatlan hatóanyagok vízben oldhatók fel. A korábban csak savanyú ételekben használható tartósítószereket, például a benzoesavat és a szorbinsavat, semleges tartományban is fel lehet használni, köszönhetően a nano-micellákba való felvételnek.
Túladagolás okozta egészségkárosodás?
Eddig nem világos, hogy a nanokapszulák növekvő használata hogyan fogja befolyásolni az emberi egészséget. Legalább fennáll annak a veszélye, hogy alacsony dózisban előnyösnek vagy legalább ártalmatlannak ítélt anyagokat adagolnak. Ez vonatkozik például a különféle vitaminokra, amelyeket nanokapszulák segítségével adnak az élelmiszerekhez vagy italokhoz, és amelyek túlzott mennyiségben károsak az egészségre.