Nanopartikler og nanosikkerhed:Det store billede

Nanopartikler – eller nanomaterialer, som de ofte kaldes - er kemiske genstande med dimensioner i området 1-100 nanometer (nm).

Så små partikler er svære at forestille sig, men det kan hjælpe at tro, at en 1nm nanopartikel kunne passe op til 80, 000 gange på tværs af et menneskehår.

Nanopartikler forekommer naturligt i miljøet, som i ler, mælk, og i vulkansk aske og havsprøjt.

Producenter fremstiller også nanopartikler til brug i en række dagligdagsprodukter.

• Overfladen på dit køleskab kan indeholde sølv nanopartikler for at stoppe bakteriernes vækst
• Solcreme påført som en klar film på din hud kan indeholde zinkoxid eller titaniumdioxid nanopartikler for at give bredspektret solbeskyttelse
• Rammen på din nye cykel kan endda indeholde carbon nanorør for at gøre den stærkere og lettere end ældre cykler.

Nanopartikler er spændende for forskere, fordi egenskaberne af et kemikalie - såsom sølv eller zinkoxid - i nanoform kan være meget forskellige fra en større partikel af det samme kemikalie.

Dette skyldes, at overfladeegenskaber dominerer i nanoformen (på grund af højere overfladeareal). Det er den indre sammensætning, der definerer egenskaberne af større partikler. Denne forskel åbner op for en række nye anvendelser for det kemikalie.

Hvad er fordelene ved nanomaterialer?

Udbredelsen af ​​fremstillede nanopartikler er stigende.

Nye udviklinger har ført til betydelige fremskridt inden for en bred vifte af elektroniske, medicinske og miljømæssige applikationer (blandt andre).

Nanopartikler kan være mere ledende, stærkere eller mere kemisk reaktive end større partikler af samme stof.

Det betyder, at mindre mængder af kemikaliet i nanoform kan opnå de samme effekter, at gøre et produkt billigere – eller de samme mængder kan bruges til at skabe et forbedret produkt.

Hvad er de potentielle risici?

De samme egenskaber, der gør nanopartikler lovende for nye produktionsmuligheder, kan også udgøre nye risici for os og vores naturlige miljø.

Normalt, nye kemikalier og deres kommercielle anvendelse vil blive vurderet af en eller flere af en række reguleringsorganer i Australien. Men hvis et kemikalie i traditionel form allerede er blevet vurderet, det kræver muligvis ikke yderligere kontrol af regulatorer, hvis det er lavet i nanoform. Det er tilfældet, selvom de to former for det samme kemikalie kan have ret forskellige egenskaber.

Det er denne "glidning gennem sprækkerne", der har rejst nogle bekymringer i samfundet over storstilet brug af utestede nanomaterialer.

Det er aldrig let eller ligetil at vurdere risiciene forbundet med fremstillede nanomaterialer. I modsætning til traditionelle kemikalier, klassificeringen af ​​nanomaterialers egenskaber og potentielle risici er ikke baseret på sammensætning alene.

Hellere, det er en kompleks funktion af en række egenskaber, inklusive partikelstørrelse, form, overfladeareal, overfladebelægning og endda hvor tæt partiklerne er klumpet sammen.

Føjer til udfordringen, mange af disse egenskaber kan ændre sig med tiden og gennem brug, når nanomaterialerne bevæger sig gennem et komplekst system, såsom vores egen krop eller et affaldsbehandlingsanlæg.

Hvilken sikkerhedsundersøgelse udføres der?

I 2007, arbejdsgruppen for fremstillede nanomaterialer, i Organisationen for Økonomisk Samarbejde og Udvikling (OECD), lancerede et internationalt program for at teste 13 forskellige typer fremstillede nanomaterialer, der var i de tidlige stadier af kommercialisering.

OECD-medlemslandene blev inviteret til at teste disse nanomaterialer for deres fysiske og kemiske egenskaber. deres skæbne og transport i miljøet, og deres potentielle toksicitet i en række biologiske systemer.

Australien deltog og testede en række zinkoxider, ceriumdioxid og sølv nanopartikler. CSIRO var en stor bidragyder til den australske indsats.

Denne internationale indsats gav klarhed over de typer af nanomaterialeegenskaber, der er nødvendige for toksicitetsvurderinger, og udviklingen af, hvordan man foretager disse målinger. Selvom dette er vigtige skridt fremad, Der skal stadig gøres mere arbejde, før sådanne målinger bliver rutinemæssige.

Tidslinjen for at opnå dette er stram, især for australske virksomheder, der eksporterer internationalt. Nye regler vil være i kraft i år i Europa, som kræver obligatorisk mærkning af visse nanoholdige produkter.

Dette er på ingen måde en simpel opgave. Det er ikke nemt at finde - endsige tælle og måle størrelser af - disse meget små partikler i komplekse produkter. Dette gør det vanskeligt at afgøre, om de overhovedet er fanget af definitionen af ​​"nano" og derfor kræver mærkning.

På nuværende tidspunkt CSIROs nanosikkerhedsteam er ved at undersøge sagen

• nanopartikler i solcremer
• miljøeffekterne af nanopartikler tilsat brændstoffer til forbrændingsmotorer
• om nanopartikler spist af ferskvandsdyr udskilles eller tilbageholdes og derefter transporteres op i fødekæden
• om der produceres nanopartikler i buskadsbrande.

Løbende forskning på dette område er både relevant og afgørende for fremtiden for australsk fremstilling.

Denne historie er udgivet med tilladelse fra The Conversation (under Creative Commons-Attribution/No derivatives).