Nanotechnológia Aké riziká a riziká existujú - VIAZANÉ e
Nanotechnológia je jednou z kľúčových technológií 21. storočia. Malá veľkosť nanočastíc im dáva špeciálne vlastnosti, ktoré by mohli spôsobiť revolúciu v mnohých výrobkoch. Nový typ technológie však vyvoláva nové otázky: Aké účinky majú nanočastice na životné prostredie a naše zdravie?
Nanočastice sa už používajú v mnohých oblastiach - či už v potravinách, obaloch, textíliách, hnojivách, automobilových doplnkoch alebo kozmetike. Môžeme eticky predstavovať nanotechnológiu vo všetkých oblastiach? Čo hovorí politika a ktoré zákony upravujú nanotechnológie? Ako sme ako spotrebitelia informovaní a chránení?
Odpovede nájdete u nás
Výrobky každodennej spotreby pre spotrebiteľov môžu obsahovať nanomateriály. Zostavili sme pre vás informácie o najdôležitejších oblastiach použitia.
Je všetko možné? Nanotechnológie v medicíne a syntetickej biológii vyvolávajú otázky.
Najvyšší čas na reguláciu nanomateriálov! BUND - spolu s ďalšími organizáciami - predložil svoj vlastný návrh na odstránenie medzier v európskych právnych predpisoch.
Nanomateriály môžu uniknúť z každodenných výrobkov rôznymi spôsobmi a priamo alebo nepriamo vstúpiť do životného prostredia.
Nanomateriály môžu vstúpiť do tela rôznymi spôsobmi a tiež prekonať dôležité ochranné bariéry v tele.
Čo znamená „nano“?
Pojem „nano“ pochádza z gréčtiny a znamená trpaslík. Nanometer (nm) je miliardtina metra. Prameň DNA má šírku 2,5 nanometra, molekula proteínu šírku 5 nanometrov, červená krvinka šírku 7 000 nanometrov a ľudský vlas šírku 80 000 nanometrov. Pre porovnanie: veľkosť nanočastice je ako futbalová lopta ako futbalová lopta k Zemi.
Kvôli výrazne zmenšenej veľkosti častíc dochádza k zásadným zmenám vo fyzikálno-chemických vlastnostiach látok v nanoforme. V porovnaní s väčšími časticami rovnakého chemického zloženia majú nanočastice vyššiu chemickú reaktivitu, vyššiu biologickú aktivitu a silnejšie katalytické správanie. Dôvodom je značne zväčšený povrch nanomateriálov, zatiaľ čo celkový objem zostáva rovnaký.
Látky ako oxid titaničitý (biely pigment ako prísada do potravín), oxid kremičitý (pomocná látka zvyšujúca rozpustnosť v soli) alebo nerozpustné vitamíny ako koenzým Q10 reagujú oveľa rýchlejšie s inými látkami a sú náhle rozpustné vo vode, ak sa vyrábajú vo forme nanočastíc. Okrem toho môžu nanočastice vďaka svojej malej veľkosti v tele prechádzať cez takzvané membránové okná črevných obložení, alveol alebo dokonca bunkových jadrových membrán.
Otázka definície: čo sa počíta ako nanomateriály?
Pojem „nano“ sa zvyčajne používa pre materiály, systémy a procesy v rozsahu veľkostí do 100 nanometrov. Nanomateriály sú definované ako látky, ktorých veľkosť v jednom alebo viacerých rozmeroch (výška, šírka, dĺžka) je 100 nanometrov alebo menej, čo ovplyvňuje ich správanie a vlastnosti materiálu.
Táto definícia však nie je nespochybniteľná. Mnoho vládnych agentúr, výskumných inštitúcií a vedcov hovorí o rôznych dimenziách: Britská vláda chápe nanomateriály ako látky, ktoré majú v jednej alebo dvoch dimenziách veľkosť „až 200 nanometrov“. Americký úrad pre kontrolu potravín a liečiv (FDA) definoval nanomateriály ako „častice s rozmermi pod mikroskopickou mierkou, t. J. Pod 1 000 nanometrov, ktoré majú jedinečné vlastnosti“.
The BUND je tiež proti obmedzeniu na 100 nanometrov, pretože častice až do veľkosti niekoľkých stoviek nanometrov môžu mať nano-špecifické vlastnosti. S časticami do veľkosti najmenej 300 nanometrov by sa preto malo zaobchádzať ako s nanočasticami. To isté platí pre aglomerácie nanočastíc (aglomeráty a agregáty), ktoré presahujú veľkosť 100 nanometrov, pretože príliš často majú na povrchu reaktívne jednotlivé častice.
Riziká často používaných nanomateriálov
Rovnaké zmenené vlastnosti, vďaka ktorým sú látky veľkosti nano tak zaujímavé pre výskum a vývoj, môžu tiež predstavovať nové hrozby pre zdravie a životné prostredie. Doteraz však výskum rizík a vedľajších účinkov marketingu nanoproduktov zaostával.
Počiatočné štúdie už načrtávajú možné riziká určitých často používaných nanomateriálov
Oxid kremičitý s veľkosťou nano sa používa v potravinárskom priemysle ako pomocná pomocná látka pri bielení soli alebo kávy. Používa sa tiež v potravinových obaloch, kde má zabrániť výmene plynov medzi tovarom a vonkajším vzduchom. Nanočastice oxidu kremičitého sa preto mohli dostať do gastrointestinálneho traktu a odtiaľ do krvi.
Oxid kremičitý sa v potravinách používa už mnoho rokov. Predchádzajúce hodnotenie účinku tejto látky je založené na štúdiách z rokov 1958 až 1981, ktoré sa nezaoberajú rôznymi veľkosťami častíc.
Zatiaľ čo oxid kremičitý nie je biologicky aktívny vo väčšej forme, nedávne štúdie ukazujú potenciálne nebezpečenstvo oxidu kremičitého v nanorozmeroch. Napríklad v bunkových kultúrach sa preukázalo, že nanočastice oxidu kremičitého môžu narušiť funkcie bunkového jadra, a tým aj genetické zloženie.
Častice oxidu titaničitého a oxidu zinočnatého niekoľko stoviek nanometrov sa často používajú ako prísady do potravín, napríklad na bielenie alebo konzervovanie. Menšie nanočastice sa používajú ako antimikrobiálna prísada do obalov na potraviny a skladovacích nádob. Nano-oxid titaničitý a nano-oxid zinočnatý sa používajú v kozmetike ako ochrana pred UV žiarením. Spolu s nano-striebrom je v súčasnosti jedným z najčastejšie používaných nanomateriálov nano-oxid titaničitý.
V pokusoch na zvieratách spôsoboval nano-oxid titaničitý rakovinu pľúc po požití vysokých dávok dýchacími cestami. Medzinárodná agentúra pre výskum rakoviny Svetovej zdravotníckej organizácie preto klasifikuje nano-oxid titaničitý ako potenciálne karcinogénny pre človeka. Pokusy na zvieratách na myšiach navyše preukázali, že nano-oxid titaničitý sa prenáša z gravidných myší na ich potomkov, čo spôsobuje poškodenie mozgu a nervového systému. Výsledkom bola znížená produkcia spermií u mužských potomkov. Nano-oxid titaničitý je navyše toxický pre riasy a vodné blchy, najmä po vystavení UV žiareniu. Posledne uvedené sa považujú za vlastnosť neporušených ekosystémov.
Nano-oxid zinočnatý môže tiež pôsobiť toxicky na riasy a vodné blchy. Pri pokusoch na kŕmení myší poškodili častice oxidu zinočnatého s veľkosťou 120 nanometrov žalúdok, pečeň, srdce a slezinu. Menšie častice poškodzovali pečeň, slezinu a pankreas. Už veľmi nízke dávky 19 nanometrových častíc oxidu zinočnatého mali toxický účinok na ľudské a potkanie bunkové kultúry.
Rôzne vedecké štúdie tiež dospeli k záveru, že nano-oxid titaničitý a nano-oxid zinočnatý sú fotoaktívne a produkujú voľné radikály. Môžu spôsobiť poškodenie DNA v ľudských bunkách, najmä ak je pokožka vystavená UV žiareniu.
Nanostriebro sa už používa v mnohých rôznych oblastiach ako germicídna (biocídna) látka - s rýchlo rastúcim trendom. Používa sa hlavne na balenie potravín a kuchynských potrieb, do športového oblečenia, práčok, poťahov na steny a kozmetiky. Nanostriebro sa používa aj v lekárskej oblasti a nájdete ho napríklad v obväzoch na rany a náplastiach.
Koľko výrobkov s nanorozpustením je už na trhu, sa nedá presne určiť kvôli chýbajúcim požiadavkám na označovanie a registráciu. Predpokladá sa však, že táto látka je v súčasnosti popri nano-titaničitane jedným z najčastejšie používaných nanomateriálov.
Zvýšený germicídny účinok s toxickými vedľajšími účinkami
Biocídny účinok striebra v makro forme je dobre známy. Štúdie ukazujú, že nanostriebro má tento účinok vo zvýšenej miere. U potkanov príjem nansilveru dychom viedol k zápalovým procesom v pľúcach, ktoré boli škodlivé pre orgány. Vyskytli sa pri výrazne nižších koncentráciách v porovnaní s väčšími časticami striebra. V experimentoch na bunkových kultúrach boli častice striebra o veľkosti 15 nanometrov toxické pre kmeňové bunky myší a mozgové bunky potkanov. 100 nanometrových častíc bolo toxických pre pečeňové bunky potkanov.
Prirodzená rovnováha v ohrození
Nanostriebro navyše ničí mikroorganizmy, ako sú baktérie alebo plesne. Aj keď majú zlú povesť: V našom prostredí sú mikroorganizmy nepostrádateľnou súčasťou prirodzenej rovnováhy. Pri rozsiahlom používaní nanostriebra preto existuje riziko, že napríklad vodné ekosystémy budú nevyvážené.
Nebezpečnejšie zárodky vďaka hromadeniu odporu
Ďalším problémom je, že choroboplodné zárodky môžu vyvinúť rezistenciu na nanostriebro. Široké použitie nanostriebra v bežných výrobkoch môže viesť k strate prirodzeného účinku striebra na mnoho patogénov nebezpečných pre človeka. To ohrozuje jeho užitočné použitie v lekárskej oblasti. To je obzvlášť znepokojujúce, pretože mnohé antibiotiká sa už môžu v obmedzenej miere používať z dôvodu vytvárania rezistencie.
Futbalové uhlíkové molekuly - fullerény alebo malé guľôčky - sú rovnako ako uhlíkové nanorúrky zvláštnosťou „nanosveta“. Nie sú to len miniaturizované formy väčších molekúl uhlíka, existujú iba v nano veľkosti. Okrem diamantu a grafitu tvoria fullerény ďalšiu modifikáciu uhlíka.
Pre svoju schopnosť viazať voľné radikály zodpovedné za starnutie pokožky sa pridávajú napríklad do krémov proti vráskam. Pretože dokážu tiež presne transportovať účinné látky, sú zaujímavé aj na lekárske účely.
Riziká fullerénov ešte neboli dostatočne preskúmané. Existujú však niektoré štúdie, ktoré priniesli znepokojivé výsledky: sú veľmi ľahko absorbované v tele a môžu prechádzať zdravou pokožkou. Už v malých dávkach sa preukázalo, že sú toxické pre ľudské pečeňové bunky. Okrem toho môžu prípadne spôsobiť zápal, ktorý vedie k poškodeniu genetického materiálu. Pri ďalších pokusoch poškodili mozog rýb a boli smrteľné pre vodné blchy.
Uhlíkové nanorúrky (skrátene CNT) sú rúrkové štruktúry vyrobené z atómov uhlíka v tvare plástu. CNT majú zvyčajne priemer od jedného do 50 nanometrov. Sú mimoriadne stabilné, zároveň sú ľahké a veľmi dobre vedú elektrinu a teplo. Nanorúrky môžu mať rôzne štruktúry, napríklad jednostenné alebo viacstenné a otvorené alebo uzavreté.
CNT sa už používajú v mnohých výrobkoch. Týmto spôsobom robia elektródy v batériách notebookov výkonnejšími a tenisové rakety odolnejšie voči zlomeniu s rovnakou hmotnosťou. Používajú sa tiež v automobilovom a stavebnom priemysle. Na konci januára 2009 sa v Leverkusene stretlo 80 partnerov z priemyslu a výskumu, aby vytvorili inovatívnu alianciu Carbon Nanotubes. V tom istom mesiaci položila spoločnosť Bayer AG základný kameň najväčšieho výrobného závodu na nanorúrky na svete, ktorý má ročne vyprodukovať 200 ton.
Rovnako nebezpečný ako azbest?
Účinky na životné prostredie a zdravie ešte neboli dostatočne preskúmané. Určité nanorúrky sú podozrivé zo spustenia zápalu v tele, podobne ako azbestu, ktorý môže viesť k nádorom. V akútnom teste na pstruhoch dúhových vyvolali CNT príznaky podráždenia povrchu žiabrov a vylučovania hlienu, ako aj zvýšenie dychovej frekvencie. Pretože nanorúrky majú dlhú životnosť a nie sú rozpustné vo vode, majú potenciál hromadiť sa v prostredí a v živých organizmoch. Málo sa však vie o podmienkach distribúcie a obohacovania kvôli nedostatku bežných metód merania.
Pojem „nano-enkapsulácia“ označuje balenie aktívnych zložiek, napríklad vitamínov, konzervačných látok a enzýmov, v tobolkách s veľkosťou nano, ako je micela.
Nanokapsuly sa používajú v potravinách, kozmetike, liekoch a agrochemikáliách. Zapuzdrenie by malo umožniť účinnejšie zložky účinnej látky. Kapsuly môžu byť navrhnuté tak, aby sa v tele otvorili iba za určitých podmienok. Toto môže napr. nepríjemná chuť účinnej látky pridanej do jedla sa dá skryť.
V iných prípadoch zapuzdrenie umožňuje predovšetkým použitie určitej látky v zamýšľanej oblasti použitia. Za použitia nanokapsúl sa môžu vo vode nerozpustné účinné látky rozpustiť vo vode. Konzervačné látky ako kyselina benzoová a kyselina sorbová, ktoré sa predtým mohli používať iba v kyslých potravinách, je možné použiť aj v neutrálnom rozmedzí vďaka tomu, že sú obsiahnuté v nanomicelách.
Poškodenie zdravia z predávkovania?
Doteraz nie je jasné, ako čoraz väčšie použitie nanokapsúl ovplyvní ľudské zdravie. Existuje minimálne riziko predávkovania látkami, ktoré sa v nízkych dávkach považujú za prospešné alebo prinajmenšom za neškodné. Týka sa to napríklad rôznych vitamínov, ktoré sa do potravín alebo nápojov pridávajú pomocou nanokapsúl a ktoré sú v nadmernom množstve zdraviu škodlivé.