Nano: megagiftig?

Nanodeeltjes worden steeds vaker gebruikt in consumentenartikelen maar onderzoek naar hun toxiciteit zit nog in de kinderschoenen. Dat betekent niet dat we ze moeten afzweren.

Wat is het effect van nanodeeltjes op menselijke longcellen? Die vraag stelden onderzoekers aan de Missouri University of Science and Technology. In het vakblad Chemico-Biological Interactions doen ze een verslag van hun onderzoek op nanodeeltjes uit overgangsmetalen, zoals titanium, ijzer of nikkel. Een opvallende vaststelling is dat de schadelijkheid vasthing aan de plaats die de metalen innemen in de tabel van Mendelejev. Elementen aan de linkerkant van het periodiek systeem zijn veel minder schadelijker dan elementen die rechts staan, zoals koper of zink, zegt Yue-Wern Huang, professor biologische wetenschappen aan de universiteit van Missouri. ‘In de aanwezigheid van nanodeeltjes van koper- of zinkoxide stierven zowat 80 procent van de cellen. De nanodeeltjes penetreerden de cellen en vernietigden hun membranen.’

Klinkt onheilspellend. En dat terwijl de laatste jaren nanodeeltjes steeds vaker gebruikt worden in de spullen die we kopen of de productie ervan. Joris Quik doet aan de universiteit van Wageningen onderzoek naar het gedrag van nanodeeltjes in water en vertelt wat ze precies zijn. ‘Nanodeeltjes zijn kleiner dan 100 nanometer, maar dat is niet definitief. Het is afhankelijk van de vorm, zo kan een staaf in lengte groter zijn dan 100 nanometer maar in diameter een pak kleiner. De meest gebruikte nanodeeltjes bestaan uit metaaloxiden of koolstofdeeltjes. Maar ze komen ook van nature voor in onze omgeving.’

Nanodeeltjes leveren een toegevoegde waarde aan het product waarin ze verwerkt zitten. Neem nu zilver, al eeuwenlang gekend voor de antibacteriële werking. Voor de intrede van antiobiotica werd het zelfs gebruikt om open wonden te behandelen. Doorheen de jaren werd alles kleiner en kleiner tot we vandaag zilver duizend duizend keer dunner kan maken dan een menselijk haar: de 100 nanometer. Gevolg: sommige koelkasten hebben vandaag binnenin een laagje zilveren nanodeeltjes om ons voedsel op en top hygiënisch te bewaren.

Schadelijk?

Zilveren nanodeeltjes worden door boeren ook gebruikt als pesticide. In augustus 2013 verscheen een studie in het Journal of Agricultural and Food Chemistry, opnieuw van onderzoekers aan de universiteit van Missouri. Ze bestudeerden peren die met zilveren nanodeeltjes behandeld waren. Zelfs na herhaaldelijk wassen waren er dagen later nog deeltjes terug te vinden op de peer, de kleinste nanodeeltjes konden zelfs door de schil naar het vruchtvlees. Wat houdt hen dan, eenmaal opgegeten, nog tegen naar de kleinste en kwetsbaarste uithoeken van ons lichaam te verhuizen?

Dat we zo weinig van de schadelijke effecten van nanodeeltjes weten komt omdat stoffen zo klein zich anders gedragen dan wanneer ze groter zijn. Niet-geleidend materiaal wordt bijvoorbeeld plots geleidend. En zilveren nanodeeltjes worden veel dodelijker voor bacteriën. Maar doordat de eigenschappen veranderen moeten toxicologen helemaal opnieuw beginnen: misschien zijn sommige metalen als nanodeeltje plots veel giftiger? Bijkomend probleem is dat er veel variabelen zijn: het hangt niet alleen van de grootte af (10 nanometer of 100?) maar ook van de vorm (kubus of bol?) of de manier waarop ze in ons lichaam worden opgenomen (ingeademd of opgegeten?). Bovendien kunnen als extraatje gifstoffen zich aan nanodeeltjes binden en zo het organisme binnendringen.

Studies naar schadelijkheid durven elkaar al eens tegenspreken. Als één onderzoek zegt dat zilveren nanodeeltjes in water langzaam afbreken en stevig ingrijpen op de gezondheid van vissen, dan volgt later een andere studie die stelt dat die deeltjes niet voorbij de waterzuiveringsinstallaties geraken. Maar niet alle onderzoeken zijn vergelijkbaar. Soms werken ze met zo’n (onrealistisch) hoge concentraties aan nanodeeltjes dat het weinig verrassend is dat men effecten terugvindt. Toch hebben die experimenten hun waarde: het kan zijn dat een andere soort veel gevoeliger is voor deeltjes of dat we door ophoping uiteindelijk toch aan hoge concentratie worden blootgesteld.

Dat maakt het nanodeeltje nog niet tot een vijand, vindt Joris Quik. Om te beginnen zijn veel deeltjes sowieso niet schadelijk doordat ze gebonden zijn in een product of snel afbreken. Bovendien horen ze bij ons leven. ‘Van nature komen er al heel veel nanodeeltjes voor. Wanneer er deeltjes in het lichaam komen hoeft dat dus niet per se negatief te zijn.’ Bovendien is onze omgeving (nog) niet vervuild met een opeenhoping van nanodeeltjes, en een lage concentratie zorgt vermoedelijk ook voor een laag risico.

Wanneer sommige nanodeeltjes toch giftig blijken te zijn ligt de oplossing waarschijnlijk bij de nanotechnologie zelf, verklaart Quik. ‘Deeltjes kunnen makkelijk aan andere deeltjes plakken. Als je daardoor zorgt voor een andere samenstelling zorg je ook voor een ander gedrag. Bijgevoegde stoffen kunnen er bijvoorbeeld voor zorgen dat nanodeeltjes snel afbreken in plaats van dat ze lang blijven bestaan. Zo maak je de blootstelling controleerbaar.’

Een idee dat ze aan de universiteit van Missouri ook willen gebruiken om onze longcellen te beschermen, aldus Yue-Wern Huang. ‘We voorzien de giftige zinkoxide nanodeeltjes van een laagje niet-giftige nanodeeltjes om te zien of we daarmee de toxiciteit kunnen verminderen. We hopen dat dit de giftigheid kan matigen zonder in te boeten op de toepassingen waarvoor de zinkoxide bedoeld is.’