Nanotehnologie Ce pericole și riscuri există - BUND e
Nanotehnologia este una dintre tehnologiile cheie ale secolului 21. Dimensiunea redusă a nanoparticulelor le conferă proprietăți speciale care ar putea revoluționa multe produse. Dar un nou tip de tehnologie ridică noi întrebări: Ce efecte au nanoparticulele asupra mediului și sănătății noastre?
Nanoparticulele sunt deja utilizate în multe domenii astăzi - fie în alimente, ambalaje, textile, îngrășăminte, accesorii auto sau produse cosmetice. Putem reprezenta etic nanotehnologia în toate domeniile? Ce spune politica și care legi reglementează nanotehnologia? Cum suntem informați și protejați în calitate de consumatori?
Veți găsi răspunsuri la noi
Produsele de zi cu zi pentru consumatori pot conține nanomateriale. Am compilat pentru dvs. informații despre cele mai importante domenii de aplicare.
Este de dorit totul fezabil? Nanotehnologiile în medicină și biologia sintetică ridică semne de întrebare.
Este timpul să reglezi nanomaterialele! BUND - împreună cu alte organizații - și-a prezentat propria propunere de a închide lacunele din legislația europeană.
Nanomaterialele pot scăpa de produsele de zi cu zi în diferite moduri și pot intra direct sau indirect în mediu.
Nanomaterialele pot pătrunde în organism într-o varietate de moduri și, de asemenea, pot depăși bariere importante de protecție din corp.
Ce înseamnă „nano”?
Termenul „nano” provine din greacă și înseamnă pitic. Un nanometru (nm) este o miliardime dintr-un metru. Un fir de ADN are o lățime de 2,5 nanometri, o moleculă de proteină are o lățime de 5 nanometri, o celulă roșie din sânge are o lățime de 7.000 nanometri, iar un păr uman are o lățime de 80.000 nanometri. Pentru comparație: dimensiunea unei nanoparticule este la o minge de fotbal ca o minge de fotbal pe pământ.
Datorită dimensiunii foarte reduse a particulelor, există modificări fundamentale în proprietățile fizico-chimice ale substanțelor din nanoformă. Comparativ cu particulele mai mari din aceeași compoziție chimică, nanoparticulele au o reactivitate chimică mai mare, o activitate biologică mai mare și un comportament catalitic mai puternic. Motivul pentru aceasta este suprafața foarte mare a nanomaterialelor, în timp ce volumul total rămâne același.
Substanțe precum dioxidul de titan (pigment alb ca aditiv alimentar), dioxidul de siliciu (ajută la scurgere în sare) sau vitaminele insolubile precum coenzima Q10 reacționează mult mai repede cu alte substanțe și sunt brusc solubile în apă atunci când sunt produse ca nanoparticule. În plus, datorită dimensiunilor mici din corp, nanoparticulele pot trece prin așa-numitele ferestre cu membrană ale căptușelilor intestinale, alveolelor sau chiar membranelor nucleare celulare.
O întrebare de definiție: ceea ce contează ca nanomateriale?
De obicei, termenul "nano" este utilizat pentru materiale, sisteme și procese într-o gamă de dimensiuni de până la 100 nanometri. Nanomaterialele sunt definite ca substanțe a căror dimensiune într-una sau mai multe dimensiuni (înălțime, lățime, lungime) este de 100 nanometri sau mai puțin, ceea ce influențează comportamentul lor și proprietățile materiale.
Cu toate acestea, această definiție nu este de necontestat. Multe agenții guvernamentale, instituții de cercetare și oameni de știință se referă la diferite dimensiuni: guvernul britanic înțelege nanomaterialele ca substanțe care au dimensiunea „până la 200 nanometri într-una sau două dimensiuni”. Administrația SUA pentru Alimente și Medicamente (FDA) a definit nanomaterialele ca „particule cu dimensiuni sub microscala, adică sub 1.000 de nanometri care au proprietăți unice”.
BUND se pronunță, de asemenea, împotriva unei limitări la 100 nanometri, deoarece particulele de până la o dimensiune de câteva sute de nanometri pot avea proprietăți nanospecifice. Prin urmare, particulele cu o dimensiune de cel puțin 300 nanometri ar trebui tratate ca nanoparticule. Același lucru se aplică aglomerărilor de nanoparticule (aglomerate și agregate) care depășesc o dimensiune de 100 nanometri, deoarece acestea au adesea particule individuale reactive pe suprafața lor.
Riscurile nanomaterialelor utilizate frecvent
Aceleași proprietăți modificate care fac substanțele de dimensiuni nano atât de interesante pentru cercetare și dezvoltare ar putea, de asemenea, să prezinte noi amenințări pentru sănătate și mediu. Cu toate acestea, până acum, cercetările privind riscurile și efectele secundare ale comercializării nanoproduselor au rămas cu mult în urmă.
Studiile inițiale subliniază deja riscurile posibile ale anumitor nanomateriale utilizate frecvent
Dioxidul de siliciu de dimensiuni nano este utilizat în sectorul alimentar ca un ajutor de scurgere în sarea sau în albirea cafelei. Este, de asemenea, utilizat în ambalarea alimentelor, unde este destinat să împiedice schimbul de gaze între mărfuri și aerul exterior. Prin urmare, nanoparticulele de dioxid de siliciu ar putea pătrunde în tractul gastrointestinal și de acolo în sânge.
Dioxidul de siliciu este folosit în alimente de mulți ani. Evaluarea anterioară a efectului acestei substanțe se bazează pe studii din anii 1958-1981, care nu tratează dimensiuni diferite ale particulelor.
În timp ce dioxidul de siliciu nu este activ din punct de vedere biologic într-o formă mai mare, studii recente arată un pericol potențial al dioxidului de siliciu în dimensiuni nanometrice. În culturile celulare, de exemplu, s-a arătat că nanoparticulele de dioxid de siliciu pot perturba funcțiile nucleului celular și, astfel, componența genetică.
Particulele de dioxid de titan și oxid de zinc de câteva sute de nanometri sunt utilizate pe scară largă ca aditivi alimentari, de exemplu pentru albire sau conservare. Nanoparticulele mai mici sunt utilizate ca aditiv antimicrobian în ambalarea și depozitarea alimentelor. Nano dioxidul de titan și nano oxidul de zinc sunt utilizate în produse cosmetice ca protecție UV. Alături de nano-argint, nano-dioxidul de titan este în prezent unul dintre cele mai frecvent utilizate nanomateriale.
În experimentele pe animale, nano-dioxidul de titan a cauzat cancer pulmonar după ingestia de doze mari prin căile respiratorii. Prin urmare, Agenția Internațională pentru Cercetarea Cancerului a Organizației Mondiale a Sănătății clasifică, de asemenea, nano-dioxidul de titan ca fiind posibil cancerigen pentru oameni. În plus, experimentele efectuate pe animale cu șoareci au arătat că dioxidul de nano-titan este transmis de la șoarecii însărcinați la descendenții lor, ceea ce provoacă daune creierului și sistemului nervos. Rezultatul a fost producția redusă de spermă la descendenții masculi. În plus, nano dioxidul de titan este toxic pentru alge și purici de apă, mai ales după expunerea la lumina UV. Acestea din urmă sunt considerate o caracteristică a ecosistemelor intacte.
Nano oxidul de zinc poate avea, de asemenea, un efect toxic asupra algelor și puricilor de apă. În experimentele de hrănire cu șoareci, particulele de oxid de zinc cu o dimensiune de 120 nanometri au afectat stomacul, ficatul, inima și splina. Particulele mai mici au afectat ficatul, splina și pancreasul. Chiar și doze foarte mici de particule de oxid de zinc de 19 nanometri au avut un efect toxic asupra culturilor de celule umane și de șobolan.
Diverse studii științifice au concluzionat, de asemenea, că nano dioxidul de titan și nano oxidul de zinc sunt fotoactive și produc radicali liberi. Acestea pot provoca leziuni ale ADN-ului în celulele umane, mai ales atunci când pielea este expusă la lumina UV.
Nanosilver este deja utilizat în multe domenii diferite ca substanță germicidă (biocidă) - cu o tendință de creștere rapidă. Este utilizat în principal în ambalarea alimentelor și ustensile de bucătărie, în îmbrăcăminte sport, mașini de spălat, acoperiri de perete și produse cosmetice. Nanosilver este, de asemenea, utilizat în domeniul medical și se găsește, de exemplu, în pansamente și tencuieli.
Câte produse cu nanosilver sunt deja pe piață nu pot fi determinate cu precizie din cauza lipsei cerințelor de etichetare și înregistrare. Cu toate acestea, se presupune că substanța este în prezent unul dintre cele mai utilizate nanomateriale alături de nano-dioxid de titan.
Efect germicid crescut cu efecte secundare toxice
Efectul biocid al argintului sub formă macro este bine cunoscut. Studiile arată că nanosilver are acest efect într-o măsură crescută. La șobolani, ingestia de nansilver în aer a dus la procese inflamatorii în plămâni care au fost dăunătoare organelor. Acestea au apărut la concentrații semnificativ mai mici comparativ cu particulele de argint mai mari. În experimentele pe culturi de celule, particulele de argint de 15 nanometri au fost toxice pentru celulele stem de la șoareci și celulele creierului de la șobolani. 100 de particule nanometrice au fost toxice pentru celulele hepatice ale șobolanilor.
Echilibrul natural în pericol
În plus, nanosilver ucide microorganismele precum bacteriile sau ciupercile. Chiar dacă au o reputație proastă: în mediul nostru, microorganismele sunt o parte indispensabilă a echilibrului natural. Prin utilizarea pe scară largă a nanosilverului, există deci riscul ca ecosistemele acvatice, de exemplu, să fie dezechilibrate.
Germeni mai periculoși prin acumularea de rezistență
O altă problemă este că germenii pot dezvolta rezistență la nanosilver.Primele tulpini rezistente există deja. Utilizarea pe scară largă a nanosilverului în produsele de zi cu zi ar putea duce la pierderea efectului natural al argintului asupra multor agenți patogeni periculoși pentru oameni. Acest lucru pune în pericol utilizarea sa utilă în domeniul medical. Acest lucru este deosebit de îngrijorător, deoarece multe antibiotice pot fi deja utilizate într-o măsură limitată datorită formării rezistenței.
Moleculele de carbon în formă de fotbal - fulereni sau bile bucky - sunt la fel ca nanotuburile de carbon, o particularitate a „nano-lumii”. Ele nu sunt pur și simplu o formă miniaturizată de molecule de carbon mai mari, ele există doar în dimensiunea nano. Pe lângă diamant și grafit, fulerenele formează o altă modificare a carbonului.
Datorită capacității lor de a lega radicalii liberi care sunt responsabili de îmbătrânirea pielii, acestea sunt adăugate la cremele antirid, de exemplu. Deoarece pot transporta, de asemenea, ingredientele active cu precizie, acestea sunt de asemenea de interes pentru aplicații medicale.
Riscurile fulerenilor nu au fost încă cercetate în mod adecvat. Cu toate acestea, există unele studii care au ajuns la rezultate îngrijorătoare: sunt foarte ușor absorbite de organism și pot trece prin pielea sănătoasă. Chiar și în doze mici, s-a dovedit că sunt toxice pentru celulele ficatului uman. În plus, pot provoca inflamații, ceea ce duce la deteriorarea materialului genetic. În alte experimente, au afectat creierul peștilor și au fost fatali pentru puricii de apă.
Nanotuburile de carbon (CNT pe scurt) sunt structuri tubulare realizate din atomi de carbon în formă de fagure. CNT-urile au de obicei un diametru de la unu la 50 nanometri. Sunt extrem de stabile, în același timp sunt ușoare și conduc foarte bine electricitatea și căldura. Nanotuburile pot avea structuri diferite, de exemplu cu un singur perete sau cu pereți multipli și deschise sau închise.
CNT sunt deja utilizate în numeroase produse. În acest fel, fac electrozii bateriilor laptopului mai puternici, iar rachetele de tenis sunt mai rezistente la rupere, cu aceeași greutate. Ele sunt, de asemenea, utilizate în industria auto și construcții. La sfârșitul lunii ianuarie 2009, 80 de parteneri din industrie și cercetare și-au unit forțele în Leverkusen pentru a forma alianța de inovare a nanotuburilor de carbon. În aceeași lună, Bayer AG a pus piatra de temelie pentru cea mai mare instalație de producție pentru nanotuburi din lume, care urmează să producă 200 de tone pe an.
La fel de periculos ca azbestul?
Efectele asupra mediului și sănătății nu au fost încă cercetate în mod adecvat. Anumite nanotuburi sunt suspectate de declanșarea inflamației în organism, asemănătoare azbestului, care poate duce la apariția tumorilor. În testul acut pe păstrăv curcubeu, CNT-urile au provocat simptome de iritație pe suprafețele branhiale și secrețiile de mucus, precum și o creștere a frecvenței respiratorii. Deoarece nanotuburile sunt de lungă durată și insolubile în apă, ele au potențialul de a se acumula în mediu și în organismele vii. Cu toate acestea, se știe puțin despre condițiile de distribuție și îmbogățire din cauza lipsei unor metode comune de măsurare.
Termenul „nano-încapsulare” descrie ambalarea ingredientelor active, de ex. Vitamine, conservanți și enzime într-o capsulă de dimensiuni nano ca o micelă.
Nanocapsulele sunt utilizate în alimente, cosmetice, medicamente și produse chimice agrochimice. Incapsularea ar trebui să permită utilizarea ingredientelor active într-o manieră mai direcționată. Capsulele pot fi proiectate în așa fel încât să se deschidă în corp doar în anumite condiții. Acest lucru poate de ex. gustul neplăcut al unui ingredient activ adăugat în alimente poate fi ascuns.
În alte cazuri, încapsularea face posibilă utilizarea unei anumite substanțe în zona de aplicare prevăzută. Folosind nanocapsule, ingredientele active insolubile în apă pot fi dizolvate în apă. Conservanți precum acidul benzoic și acidul sorbic, care anterior nu puteau fi folosiți decât în alimentele acide, pot fi folosiți și în domeniul neutru datorită includerii lor în nanomicele.
Deteriorarea sănătății prin supradozaj?
Până în prezent, nu este clar modul în care utilizarea crescândă a nanocapsulelor va afecta sănătatea umană. Există cel puțin riscul supradozajului de substanțe care sunt considerate benefice sau cel puțin inofensive în doze mici. Acest lucru se aplică, de exemplu, diferitelor vitamine care se adaugă în alimente sau băuturi cu ajutorul nanocapsulelor și care sunt dăunătoare sănătății în cantități excesive.