De sector van de nanotechnologie levert nu al enorme voordelen voor de samenleving, met name op het vlak van duurzaamheid, gezondheidszorg en welzijn. Tegen 2025 zal ze goed zijn voor een wereldwijde omzet van zo’n 174 miljard dollar.

Erg klein

Nanomaterialen zijn, zoals de naam doet vermoeden, erg klein: minder dan een miljoenste van een meter groot. Ze hebben unieke fysieke en chemische eigenschappen die grote voordelen opleveren op het vlak van reactiviteit, sterkte, elektrische eigenschappen en functionaliteit. Daardoor worden de materialen nu al in een brede waaier aan consumentenproducten gebruikt. Zowel de auto-, computer-, elektronica-, en cosmetica-industrieën varen wel bij de innovaties. Er duiken ook nieuwe sectoren op, zoals nanogeneeskunde, die veelbelovend zijn voor de toekomstige strijd tegen ziekten.

Maar hoewel dat erg opwindend klinkt, moeten we net als bij elke andere innovatie ook opletten dat we de menselijke gezondheid en het milieu in rekening brengen.

Dat is geen makkelijke taak. Hoewel we standaard veiligheidstests beschikbaar hebben voor een breed gamma aan stoffen, zoals chemicaliën, hebben nanomaterialen unieke eigenschappen die we niet eenvoudig op dezelfde manier kunnen testen.

Milieu

Nu al komen nanomaterialen in ons milieu terecht, zij het in lage concentraties. We vinden ze terug in afvalwater via producten als tandpasta, zonnecrème en producten als nano-zilver sokken (die stinkvoeten moeten helpen vermijden). Kortetermijnstudies wijzen er ook op dat veel van de materialen adsorberen (een dun laagje vormen) op de huid van organismen zoals algen of watervlooien.

Het is van cruciaal belang dat we een beter zicht krijgen op de mogelijk schadelijke effecten van nanomaterialen voor die in grotere concentraties in het milieu terechtkomen. Tot nog toe begrijpen we heel weinig van die effecten op lange termijn. Zo weten we ook niet wat de impact is van blootstelling aan nanomaterialen in de voedselketen. Mogelijk hebben ze een invloed op het voedingspatroon van verschillende soorten, en op hun gedrag en overleven.

Kleine doses

We weten ook nog onvoldoende hoe nanomaterialen de mens kunnen schaden als die blootgesteld wordt aan kleine doses over een langere periode. Die blootstelling gebeurt meestal via de longen, spijsvertering en de huid. Nanomaterialen worden nu al gebruikt in voedsel en verpakkingen, en ze kunnen ook tijdens de productie opgenomen worden door arbeiders. Uit tests blijkt dat ze na opname in het lichaam vaak in de lever terechtkomen, maar we weten niet welk effect ze daar hebben op lange termijn.

De huidige standaardmethode voor veiligheidstests op de menselijke long, spijsvertering en huid is erg simpel. Om de biologische impact van blootstelling via de longen na te gaan, doen wetenschappers bijvoorbeeld een menselijke longcel groeien in een lab, en stellen ze die vervolgens bloot aan nanomateriaal in een vloeistof. Maar in werkelijkheid zijn er veertig verschillende celtypes in een menselijke long. De standaard testmethode kan dus niet accuraat voorspelen welke schade er gepaard gaat met blootstelling aan nanomaterialen. Ze kunnen ook de complexiteit van het menselijk lichaam niet nabootsen of de manier waarop we blootgesteld worden aan de stoffen.

Volgende generatie

De wereld heeft eerder al te maken gekregen met problemen die gepaard gaan met innovaties. Gezien eerdere ervaringen met asbest (dat na duizenden jaren gebruik pas in de jaren zestig bekend raakte als ziekteverwekkend), de controverse rond genetisch gemanipuleerd eten, en de erg actuele crisis rond microplastics, is het belangrijk dat innovaties op het vlak van nanotechnologie niet eindigen in een gelijkaardige gezondheidscrisis.

Ons onderzoeksteam werkt aan het project Patrols om de veiligheidstests te verbeteren, met steun van Horizon 2020. Door de toonaangevende deskundigen op het vlak van nanoveiligheid, ecotoxiciteit, weefselkweek en computermodellen bij elkaar te brengen, proberen we best practices te identificeren en de limieten van de huidige tests aan te pakken.

Zebravis

We ontwikkelen nu al vooruitstrevende wetenschap om geavanceerde weefselmodellen van de long, spijsvertering en lever te ontwikkelen voor veiligheidstests van nanomaterialen. We werken ook aan gelijkaardige tests voor relevante organismen zoals algen, watervlooien en zebravissen, soorten die geselecteerd zijn omwille van hun plaats in de voedselketen. Die tests van de tweede generatie moeten dierproeven onnodig maken en tegelijk de duurzame ontwikkeling van nanotechnologie ondersteunen.

Bovendien werken we aan een veilige manier om de impact op mens en milieu te voorspellen op basis van computermodellen. Zo kan de screening van nieuwe nanomaterialen ingeschat worden via computermodellen voor er verdere tests uitgevoerd worden.

Door de niet-dierlijke testen op nanotechnologie te verbeteren kunnen we de consumenten, arbeiders en het milieu helpen beschermen voor gezondheids- en veiligheidsrisico’s die mogelijk opduiken. Nanotechnologie heeft al bewezen dat het onze levens kan verbeteren, en met een goed begrip van hun veiligheid kunnen we met meer vertrouwen genieten van de voordelen die deze technologie biedt.

Shareen Doak is hoogleraar Genotoxicologie aan Swansea University, Martina G. Vijver is hoogleraar Ecotoxicologie aan de Universiteit van Leiden, en Martin Clift is hoogleraar Toxicologie aan Swansea University.