Nanomaterialer ændrer verden - men vi har stadig ikke tilstrækkelige sikkerhedstests for dem

Nanoteknologi kan meget vel være en af ​​de mest omtalte industrier i de sidste par år. Forudsagt at værdien 173,95 milliarder USD globalt i 2025, denne hurtige sektor leverer allerede stor bæredygtighed, sundheds- og trivselsfordele for samfundet.

Nanomaterialer, som navnet antyder, er meget små, mindre end en milliondel af en meter i størrelse. De har unikke fysiske og kemiske egenskaber, som giver dem forbedrede egenskaber såsom større reaktivitet, styrke, elektriske egenskaber og funktionalitet. Disse fordele har resulteret i, at nanomaterialer er blevet inkorporeret i en bred vifte af forbrugerprodukter. Bilen, computer, elektronisk, kosmetik, sports- og sundhedsindustrien nyder alle godt af nanoteknologiske innovationer. Nye felter er også dukket op, såsom nanomedicin, som sigter mod dramatisk at forbedre vores fremtidige evne til at behandle sygdomme.

Men spændende som dette kan lyde, som med enhver innovation, vi skal sikre, at menneskers sundhed og miljøpåvirkninger tages i betragtning. Og det er ikke en simpel opgave. Selvom standardfarevurderinger er tilgængelige for en lang række ting - såsom kemiske forbindelser - har nanomaterialer unikke egenskaber, så de kan ikke vurderes på nøjagtig samme måde.

Miljøsundhed og mennesker

Nanomaterialer kommer allerede ind i vores miljø, omend på lave niveauer. De findes i spildevand fra produkter som tandpasta, solcreme, og når genstande såsom nano-sølv sokker (som forhindrer ildelugtende fødder) vaskes. Kortsigtede miljøsikkerhedsundersøgelser har også fundet ud af, at mange nanomaterialer adsorberer (danner en tynd film) på overfladen af ​​organismer-såsom alger og vandlopper-epidermis. Materialerne distribueres også i både tarmsystemer og i små væsens kroppe.

Det er meget vigtigt, at vi får styr på de potentielle negative virkninger af nanomaterialer, inden der opstår udbredt miljøspredning. På nuværende tidspunkt de langsigtede virkninger af eksponering af nanomaterialer på økosystemer er dårligt forstået. Vi kender heller ikke indvirkningen af ​​eksponering af nanomaterialer på fødekæden. De kan påvirke fodringshastigheder såvel som forskellige arters adfærd og overlevelse, for eksempel.

Vi ved heller ikke nok om, hvordan nanomaterialer kan påvirke mennesker, når de udsættes i små doser og over længere perioder. De vigtigste eksponeringsveje for mennesker er lungerne, tarm og hud. Nanomaterialer bliver inkorporeret i fødevarer og emballage, og de kan indåndes eller sluges af arbejdere under fremstillingen, også. Tests har vist, at når nanomaterialer kommer ind i kroppen, bliver de fanget i leveren, men vi ved ikke, hvilken risiko de udgør på lang sigt.

De nuværende standard ikke-dyre sikkerhedstests for menneskelige lunger, tarm- og hudeksponering er meget forenklet. For eksempel, at bestemme den biologiske virkning af indånding af nanomaterialer, forskere dyrker et enkelt lungecellesystem i laboratoriet og udsætter det for nanomaterialer suspenderet i væske. Men der er over 40 forskellige celletyper i den menneskelige lunge. Disse typer tests kan ikke præcist forudsige den potentielle skade forbundet med eksponering af nanomaterialer. Heller ikke nøjagtigt efterligne kompleksiteten af ​​det menneskelige legeme eller den måde, hvorpå vi støder på nanomaterialer.

Den næste generation

Verden har allerede oplevet de problemer, der kan komme med nye innovationer. I betragtning af verdens erfaringer med asbest (hvilket, selvom det har været brugt i tusinder af år, blev kun opdaget som en kilde til sygdomme i 1900'erne), den kontroversielle udvikling af genetisk modificerede fødevarer, og den yderst aktuelle mikroplastkrise, det er bydende nødvendigt, at fremskridt inden for nanoteknologi ikke resulterer i lignende sundhedskriser.

Vores forskerhold arbejder nu på at forbedre nanoteknologiske tests, gennem det Horizon 2020-finansierede projekt PATROLS. Samler førende international nanosikkerhed, økotoksikologi, eksperter i vævsteknik og beregningsmodellering fra hele verden, vores mål er at bygge på international bedste praksis og håndtere de nuværende testbegrænsninger.

Vi vedtager allerede banebrydende videnskab til at udvikle avancerede vævsmodeller af lungerne, tarm og lever til sikkerhedsvurdering af nanomaterialer. Vi arbejder på nye sikkerhedsvurderingsmetoder for miljørelevante testsystemer og organismer (inklusive alger, vandlopper og zebrafisk), som er valgt ud fra deres position i fødekæden. Disse næste generation, ikke-dyreforsøg har til formål at reducere afhængigheden af ​​dyreforsøg, også, og samtidig fremme en ansvarlig udvikling af nanoteknologiindustrien.

Ud over, vi arbejder på at skabe en måde at forudsige menneskelig og miljømæssig nanomaterialesikkerhed baseret på beregningsmodeller. Dette vil tillade screening af nye nanomaterialer ved hjælp af en computerdatabase som et indledende sikkerhedstjek, før yderligere test udføres.

Ved at forbedre ikke-dyretests for nanoteknologi, vi kan hjælpe med at beskytte forbrugerne, arbejdstagere og miljøet fra enhver sundheds- eller sikkerhedsrisiko, som de potentielt ville forårsage. Nanoteknologi har allerede vist, at den kan forbedre vores liv, og med en forbedret forståelse af deres sikkerhed, vi kan med større selvtillid nyde fordelene ved denne nye teknologi.