En bedre forståelse af nanomaterialer

I de seneste seks år har det nationale forskningsprogram "Muligheder og risici ved nanomaterialer" (NRP 64) studerede udviklingen intensivt, brug, adfærd og nedbrydning af konstruerede nanomaterialer, herunder deres indvirkning på mennesker og miljø.

Treogtyve forskningsprojekter om biomedicin, miljøet, energi, byggematerialer og fødevarer demonstrerede det enorme potentiale af konstruerede nanopartikler til adskillige anvendelser inden for industri og medicin. Takket være disse projekter ved vi nu meget mere om de risici, der er forbundet med nanomaterialer og er derfor i stand til mere præcist at bestemme, hvor og hvordan de kan bruges sikkert.

"Et af de specificerede kriterier i programmet var, at hvert projekt skulle undersøge både muligheder og risici, og i nogle tilfælde var dette en stor udfordring for forskerne, " forklarer Peter Gehr, Formand for NRP 64 Styrekomité.

En udvikling, der nærmer sig industriel anvendelse, vedrører et byggemateriale forstærket med nanocellulose, der kan bruges til at fremstille et stærkt, men let isoleringsmateriale. Der blev også udført succesfuld forskning på energiområdet, hvor målet var at finde en måde at gøre lithium-ion-batterier sikrere og mere effektive.

Lovende udsigter for nanomedicin

Der forudsiges et stort potentiale for området nanomedicin. Ni af de 23 projekter i NRP 64 fokuserede på biomedicinske anvendelser af nanopartikler. Disse omfatter deres brug til medicinafgivelse, for eksempel i kampen mod vira, eller som immunmodulatorer i en vaccine mod astma. En anden lovende anvendelse vedrører brugen af ​​nanomagneter til at filtrere skadelige metalliske stoffer fra blodet. Et af projekterne viste, at visse nanopartikler kan trænge ind i placentabarrieren, hvilket peger på potentielle nye terapimuligheder. Potentialet af brusk- og knogleerstatningsmaterialer baseret på nanocellulose eller nanofibre blev også undersøgt.

Undersøgelsen af ​​potentielle sundhedsrisici var i fokus i NRP 64. En række projekter undersøgte, hvad der sker, når nanopartikler inhaleres, mens to fokuserede på indtagelse. En af disse undersøgte, om den menneskelige tarm er i stand til at optage jern mere effektivt, hvis det indgives i form af jernnanopartikler i et fødevaretilsætningsstof, mens den anden studerede siliciumnanopartikler, som de forekommer i pulveriserede krydderier. Det blev konstateret, at der vil være behov for yderligere undersøgelser for at bestemme de doser, der kan anvendes uden at risikere en betændelsesreaktion i tarmen.

Hvad sker der med konstruerede nanomaterialer i miljøet?

Målet med de syv projekter med fokus på miljøpåvirkning var at få en bedre forståelse af nanomaterialers toksicitet og deres nedbrydelighed, stabilitet og akkumulering i miljøet og i biologiske systemer. Her, forskerholdene overvågede, hvordan konstruerede nanopartikler spredes gennem deres livscyklus, og hvor de ender eller hvordan de kan kasseres.

Et af projekterne slog fast, at 95 procent af sølvnanopartikler, der vaskes ud af tekstiler, indsamles i rensningsanlæg, mens de resterende partikler ender i spildevandsslam, som i Schweiz forbrændes. I et andet projekt blev der udviklet et måleapparat til at bestemme, hvordan akvatiske mikroorganismer reagerer, når de kommer i kontakt med nanopartikler.

Anvendelse af resultater og gøre dem tilgængelige for industrien

"Resultaterne af NRP 64-projekterne danner grundlaget for en sikker anvendelse af nanomaterialer, " siger Christoph Studer fra Federal Office of Folkesundhed . "Det er blevet tydeligt, at regulatoriske instrumenter såsom testvejledninger skal tilpasses både nationalt og internationalt." Studer har fulgt forskningsprogrammet nøje i sin egenskab af den schweiziske regerings repræsentant i NRP 64. I denne sammenhæng den af ​​regeringen udviklede forsigtighedsmatrix er et vigtigt instrument, hvormed virksomheder systematisk kan vurdere de risici, der er forbundet med brugen af ​​nanomaterialer i deres produktionsprocesser.

Betydningen af ​​standardiseret karakterisering og evaluering af konstruerede nanomaterialer blev fremhævet af det tætte samarbejde mellem forskere i programmet. "Forskernetværket, der blev opbygget inden for rammerne af NRP 64, fungerer problemfrit og skal plejes yderligere, " siger professor Bernd Nowack fra Empa, som stod i spidsen for et af de 23 projekter.

Resultaterne af NRP 64 viser, at nye nøgleteknologier såsom brugen af ​​nanomaterialer skal overvåges nøje gennem grundforskning på grund af manglen på data om deres langsigtede virkninger. Som Peter Gehr påpeger, "Vi ved nu meget mere om risiciene ved nanomaterialer, og hvordan man holder dem under kontrol. vi er nødt til at udføre yderligere forskning for at lære, hvad der sker, når mennesker og miljø udsættes for konstruerede nanopartikler over længere perioder, eller hvad der sker længe efter en engangseksponering."