"Mérgezés lehet az ára a nanoforradalomnak" - nézze meg az ember, ez is egy összevisszaesküvés Elme élet.

Fertőtlenítő aeroszolok, baktériumölő zoknik, vízlepergető festékek, kizárólag a rákos sejteket pusztító gyógyszerek: ezt ígéri a nanotechnológia. Ellenzői szerint a rendkívül apró részecskék károsak lehetnek az emberi szervezetre. A világ legnagyobb vegyipari vállalata, a BASF éves tudományos sajtókonferenciáján jártunk utána, milyen lehetőségeket és kockázatokat hordoznak az újfajta anyagok.

Hé, nem felejtettetek el valamit? Tudjátok, onnan föntröl, a kondenzcsíkocskákból mutiCionilázadt a'la BillGates modifikillered...

"Kérem, kössék be a biztonsági öveiket, ez itt nem Isztambul" - kérte mosolyogva a gyárlátogatásra összegyűlt újságírókat idegenvezetőnk, a joviális török Pascha, mielőtt ráfordultunk volna az Ethanolstrasséra. A világ legnagyobb vegyipari vállalata, a hetvenes-nyolcvanas évek magnókazettáiról jól ismert BASF ludwigshafeni gyárában jártunk, jobban mondva buszoztunk egy röpke órán át.

Ahogy a különböző vegyületekről elnevezett utcákon kanyarogtunk a csővezetékek között, egyvalamit biztosan megértettünk: egy vegyészmérnök számára nincs haszontalan anyag, hiszen az egész gyár úgy fejlődött ekkora méretűvé, hogy a korábbi gyártási szakaszokban keletkezett mellékterméknek kerestek új alkalmazást. Ezekből azután újabb termékek születtek további melléktermékekkel, és így szép lassan, csaknem 150 év elteltével tíz négyzetkilométert hálóznak be a csövek.

A gyár dolgozói, ha egy távolabbi ponton szeretnék kiereszteni a gőzt (vagy a gázt), többnyire piros biciklijükre pattannak – a szín állítólag egy cseh cégnek köszönhető, mely pénz híján csak természetben, vagyis festékkel tudott fizetni egy szállítmányért, és ez az árnyalat volt a legolcsóbb.

Csövek, csövek és újabb csövek a BASF ludwigshafeni gyárában
Forrás: BASF/Bernhard Kunz

Az útvonalat ügyesen tervezhették meg német vendéglátóink, mert mire kezdett beszivárogni a buszba az utcákat elöntő állott kakaószag (távolabb a derékvastagságú zöld csövektől, melyekben mentol halad biztos úton a rágógumigyár felé), el is érkeztünk a BASF nanotechnológiai kutatásait bemutató sajtóesemény helyszínére.

Mi a nanotechnológia?

Képzeljük el, hogy a budapesti Nagykörúton állunk valamikor 2030 körül. Szippantsunk bele a levegőbe egy kellemes november végi estén, amikor a várost szokás szerint puha szmogtakaró borítja. Tüdőnk teniszpálya méretű felszíne minden bizonnyal új kihívások elé néz majd.

  A dízelkorom mennyisége remélhetőleg csökken valamicskét, a régi fékpofákból és az épületbontásokból sem jut annyi azbeszt a levegőbe, mint korábban, ha azonban elektronmikroszkóppal vizsgáljuk a levegő szilárdanyag-tartalmát, új jövevények kerülnek a szemünk felé: apró ezüstszemcsék a fertőtlenítő aktívezüst-aeroszolokból vagy baktériumölő zoknikból, továbbá vízlepergető ruhákból és autófényezésből származó polimer-nanolemezkék, rengeteg titán-dioxid- és cink-oxid-nanorészecske a kozmetikumokból és naptejekből, és még ki tudja, milyen új   anyagok.

Ezek a nanorészecskék méretük miatt gyakorlatilag akadálytalanul hatolnak át a légutak fizikai védelmi rendszerén. Lesznek köztük olyanok, melyek lassacskán kiürülnek a szervezetünkből, lesznek teljesen ártalmatlan vendégek, de a jelenlegi kutatások alapján nem tudjuk kizárni, hogy a sokezer-féle, ellenőrizetlen forrásból származó mesterséges nanorészecske között akadnak majd olyanok is, amelyek képesek kárt okozni.

  A nanotechnológia hívei vízlepergető csodaszerekről, meglepő tulajdonságú új anyagokról és innovatív, a beteg szervezetét kevésbé terhelő rákgyógyszerekről beszélnek, ellenzői viszont éppen attól félnek, hogy a környezetünkbe kerülő nanorészecskék ugyanilyen könnyen bejuthatnak az emberi sejtekbe, és inkább elősegítik, mint csökkentik a daganatok kialakulását.

Az új találmányok elfogadása mindig érzelmi hullámvasúttal jár – mondta erről Stephan Förster, a Bayreuthi Egyetem fizikai kémia tanszékének professzora a BASF-konferencián. Először mindenki hatalmas várakozásokkal tekint rájuk (a nyolcvanas években nanorobotokat vizionáltak, melyek kis fémkarjaikkal helyre teszik a rakoncátlankodó vörösvértesteket), aztán következik a kegyetlen csalódás, amikor az ember nanorobot helyett csak egy zacskó fehér port lát, aminek a kutatók valamiért nagyon örülnek, majd ezt követi egy szép, folyamatos emelkedés, melynek során felfedezik a technológia gyakorlati alkalmazási területeit. Itt tartunk most.

  Mitől is olyan különlegesek ezek a részecskék, melyek mérete a milliméter tízezred és milliomod része közé esik? Képzeljük el, hogy van egy grammunk valamilyen anyagból, és szeretnénk eloszlatni egy adott térfogatban. A hagyományos technológiákkal előállított anyagoknál valami olyasmit kapunk, mint amit az 1-es ábra mutat.

Ha ugyanilyen tömegű anyagot kisebb részecskékre tudnánk bontani, látható, hogy összességében sokkal nagyobb felületet kaptunk, anyagunk sokkal egyenletesebben tölti ki a teret, és az átlagos felület-felület távolság csökken (2). Így oldhatóbbá válik az anyag, a nagyobb felületek vegyi reakciókat segíthetnek elő, segítségükkel nagyobb elektromos kapacitások, a kisebb távolságokkal gyorsabb töltés és kisütés hozható létre például az akkumulátorokban.

        Ha ugyanebből az anyagból vékony, párhuzamos lemezkéket tudunk gyártani, keresztirányban csökken az áteresztőképesség, hiszen a bejutó részecskéknek egy bonyolult labirintuson kell átverekedniük magukat (3). Ez nagyszerű lehetőséget ad hőszigetelő, vízlepergető, karcolásálló bevonatok készítésére.

A párhuzamos lapocskák hosszirányban is hasznosak lehetnek, ha áramvezetésről vagy szakítószilárdságról van szó (4). Erre jó példát ad az egyetlen atom vastagságú szénhálókból álló grafén, amely már igen kis mennyiségben is növelheti egy kompozit anyag vezetőképességét.

        Végül a nanorészecskék az emberi sejtekhez képest is kicsik (mérettartományuk nagyjából egybeesik a vírusokéval). Ezért arra is használhatók, hogy különféle anyagokat célzottan a sejtbe juttassunk, méretük miatt az immunrendszer is lassabban reagál rájuk, és elérhető, hogy a vese is kiválassza őket, tehát ne halmozódjanak fel a szervezetben (5).

A nanorészecskék esetében a korábban megszokottnál sokkal nagyobb a hasznos felület. Márpedig az anyag csak a felületeken képes aktív lenni, ahol a rendszer más összetevőivel érintkezhet - egy szilárd szemcse belsejében csak halott tömegről beszélünk. Nanotechnológiával lényegében elérhető, hogy az anyag teljes tömege a funkciót szolgálja. A nanométeres mérettartomány alatt már molekulákat találunk - itt kezdődik a kémia birodalma.

Hogyan mérgezhetnek a nanoanyagok?

Bár a sajtókonferencián sok szó nem esett arról, hogy a cég növényi biotechnológiai (nevezzük nevén: génmódosítási) részlegét Amerikába telepítették 2012-ben, mert az unióban ezt a kutatási irányt nem támogatja, mégis érezhető volt, hogy a BASF vezetése tart attól, hogy a nanorészecskék környezeti és egészségügyi hatásaitól aggódók átpasszíroznak az EU-t vezető intézményeken valamilyen nanoanyag-regisztrációs vagy jelölési rendszert.

A felmerülő kérdésekre dr. Robert Landsiedel, a cég rövid távú toxikológia részlegének vezetője próbált előadásában válaszolni – mindjárt hozzátéve, hogy a névvel ellentétben hosszabb távú vizsgálatokat is folytatnak a nanoanyagokról.

A nanorészecskék kockázatainak felméréséhez tudnunk kell, milyen formában jelenhetnek meg, hogyan kerülhetünk velük kapcsolatba, és hogyan fejthetik ki hatásukat az emberi szervezetben. Előfordulhat, hogy valamilyen szilárd közegbe ágyazva jutnak el hozzánk (ilyenek a szén nanocsövekkel megerősített műanyagból készült teniszütők), de folyadékban vagy gázban eloszlatva is találkozhatunk velük (cink-oxid és titán-dioxid a naptejekben, vagy éppen a dízelkorom a levegőben).

A következő kérdés, hogy miként juthatnak be a testünkbe: a bőrön keresztül, lenyelve vagy belélegezve. Ha már ez bekövetkezett, meg kell vizsgálni, milyen átalakulásokon mehetnek keresztül, például előfordulhat, hogy a nanorészecskéket tartalmazó szilárd anyagot megrongálja a gyomorsav, és az addig a helyükön ülő nanorészecskék kiszabadulnak. Végül azt is vizsgálni kell, hogy a részecskék hova juthatnak el a testben, és ott milyen kárt okozhatnak.

Ismert, hogy bizonyos nanorészecskék a méretük miatt képesek áthatolni a test természetes határain, bejutni a véráramba, áthatolni a sejthártyán, sőt, bejutni a sejtmagba, miközben anyagukat önmagában nem találták veszélyesnek. Ez a kutatási terület meglehetősen újnak számít, így egyelőre annyit tudunk, hogy a részecskék elvileg okozhatnak gyulladást, beleavatkozhatnak a sejtfolyamatokba - beleértve az osztódást -, felületükön katalizálhatnak bizonyos reakciókat, nem kívánt anyagokat vihetnek be a sejtbe, de vannak teljesen ártalmatlan nanorészecskék is.

Ezüst nanolemezkék, amelyekkel egy műanyag vezetőképességét növelik

A nanoanyag teljes termékciklusa is fontos

Dr. Landsiedel figyelmünkbe ajánlotta a kutatási eredményeiket összefoglaló több száz oldalas kötetet, melyben a rövid távú (jellemzően - 90 napos) toxikológiai vizsgálatokkal legalább részleges válaszokat próbáltak adni a fenti aggályokra.

Kollégái több kísérletben is vizsgálták, hogy a szilárd közegbe (műanyagba, cementbe) ágyazott nanorészecskék (szén nanocsövek, nanoszilikátok) milyen mértékben képesek kiszabadulni különböző mechanikus és környezeti hatásokra. Az eredmények azt mutatták, hogy mechanikai hatásra gyakorlatilag nem szabadulnak fel nanoméretű részecskék, és a környezeti hatások (UV-sugárzás, hő, oxidáció) ellen is lehet védekezni megfelelő műanyagok, polimerek használatával. Ha viszont egy nanoanyagot tartalmazó termék hosszú életciklusát nézzük, akkor a végén (nem ellenőrzött égetésnél, szeméttelepen) előfordulhat, hogy szabad nanocsövek kerülnek a levegőbe, melyek sokkal stabilabbak, mint az őket körülvevő műanyag.

A szén nanocsövek, mint bizonyítottan mérgező anyagok, gyakran kerültek a kutatás fókuszába. Megállapították, hogy egyes típusok valóban hosszú ideig, lebomlás nélkül megmaradnak a szervezetben, és a tüdőben gyulladást okozhatnak, azonban a folyamat az eddigi kutatások alapján nem követi azt az útvonalat, amely az azbesztnél a rosszindulatú daganat kialakulásához vezet.

Landsiedel és társai egyik legfontosabb kutatásukban tizenhárom nano- és egy mikroméretű részecskékből álló fém-oxid-por hatásait vizsgálták patkányok tüdejében. Arra a következtetésre jutottak, hogy ezek többségükben nem okoznak semmiféle mérgezést, az immunrendszer (falósejtek) tevékenysége nyomán révén legfeljebb a közeli nyirokcsomókban mutathatók ki (kivéve a polimerrel kezelt szilikátot, mely megjelent a lépben). Ahol tapasztaltak is valamilyen mérgező hatást, ott is csak az anyag koncentrációjától függő gyulladást észleltek, vagyis egyszerűen a finom porok ismert hatása köszönt vissza, nem pedig valami teljesen új típusú nanotoxicitás.

Ha már fém-oxidoknál tartunk: vizsgálták a nanoszerkezetű titán-dioxid- és cink-oxid-tartalmú naptejek bőrre gyakorolt hatását, és még leégett bőrön is azt tapasztalták, hogy ezek a nanorészecskék nem képesek túlzottan mélyre jutni a többrétegű, részben elhalt sejtekből álló hámban.

A test határain innen

Annak tehát viszonylag kicsi az esélye, hogy a bőrön keresztül nanorészecske kerül a szervezetünkbe, de az emésztőrendszeren át nagyobb a kockázata, és belégzéssel a legnagyobb. A részecskét jobbára egy falósejt kebelezi be, amellyel elvileg a testet behálózó nyirokrendszer bármely részére eljuthat a részecske méretétől, alakjától, felületi töltésétől függően: így megjelenhet a vérben, a lépben, a májban, de a méhlepényen is átjuthat, sőt, átlépheti a vér-agy gátat is.

Általános megfigyelés, hogy a nanorészecskék e folyamat során nem bomlanak le, legfeljebb a felületükre tapadt fehérjéket és egyéb anyagokat távolítja el a falósejtek munkája. Egyesek közülük a májsejtek révén kiürülnek az epével, a kisebbeket (egyes 6 nm átmérőjű alatti fém-oxidokat és meglepő módon bizonyos vékony, de igen hosszú nanocsöveket) pedig kiválasztja a vese, azonban így is maradnak a szervezetben olyanok, amelyek sorsáról nem sokat tudunk.
Ha egy részecske már bent van, és egy ideig bent is marad szervezetünkben, talán a legfontosabb kérdés, hogy képes-e káros hatást kifejteni génjeinkre (szakszóval ez a genotoxicitás). Az irodalomban fellelhető genotoxicitási vizsgálatokat összegezve Landsiedel 2012-es cikkében mindenekelőtt arra hívta fel a figyelmet, hogy a kutatási terület újdonsága miatt még nem alakultak ki megfelelő szabványok a nanoanyagok ilyen vizsgálataihoz, vagyis a kísérlet megismételhetősége-ellenőrizhetősége érdekében a nanorészecskéknek több jellemzőjét kell pontosan rögzíteni a „hagyományos” anyagokhoz képest.

Így látható, hogy valóban léteznek a sejtek örökítőanyagát befolyásoló nanorészecskék, azonban hatásuk függhet a kísérleti körülmények esetleges részleteitől (más esetekben a lényegtelennek tartott szennyezésektől és azoktól az anyagoktól, amelyeket csak a nem élő szervezettel folyó kísérletekben használnak, és megtapadnak a nanoanyag relatíve hatalmas felületén).

Hogy állunk most? Valós veszély, hogy a nanoanyagok károsíthatják a géneket, de még alig vannak összehangolva és szabványosítva a különböző, élő és nem élő szervezetben lefolytatott nanoanyagos kísérletek, az in vivo és az in vitro vizsgálatok. A nanoanyagokat még nem is osztályozták úgy, hogy az alapján konkrét vizsgálatok nélkül viszonylag biztos következtetéseket lehetne levonni arról, hogy mennyire mérgezők.

Nanotűk a szénakazalban

A nanoanyagok veszélyeit tehát éppen azok a tulajdonságok adják, melyek előnyeiket is jelentik: kis méretük, hatalmas fajlagos felületük és elképesztő sokféleségük. Nem is véletlen, hogy Robert Landsiedel kolléganője, aki a nanotechnológiáról folytatott társadalmi párbeszéd előnyeiről beszélt, sokat emlegette azt a jelképes mérleget, amelynek egyik serpenyőjében az innováció, a másikban pedig a kockázat áll.

A cement vízállóságát növelő polimer nanorétegek

Ha egy cég olyan komoly erőforrásokkal rendelkezik, mint a BASF, képes lehet ezt a mérleget a jó irányba billenteni, hiszen kiterjedt vizsgálatokat végezhet az új anyagokon, mielőtt piacra dobná őket, ráadásul egy olyan jól szabályozott környezetben, mint Nyugat-Európa, a termékek életciklusának ellenőrzése is többé-kevésbé megoldható. A világ többi részén azonban a mérleg könnyen a másik irányba billenhet. A nanotechnológiai forradalom kitörésével várhatóan egyre-másra nyílnak majd olyan üzemek, melyekben ellenőrizhetetlen körülmények között készülnek nanorészecskéket tartalmazó termékek.

Kiszűrésükhöz távolról sem elegendőek a hagyományos anyagvizsgálati módszerek, amelyekkel például a szennyező vegyi anyagok kimutathatók, hiszen az egészségre káros nanorészecskék anyaga rendszerint egyáltalán nem különleges – csak az alakjuk és a méretük. Rengeteg módszer létezik arra, hogy a nanorészecskék jelenlétét és méreteloszlását vizsgáljuk, azonban a részecskék jellemzéséhez karakterizálásukhoz bonyolult minta-előkészítési eljárásra és elektronmikroszkópos vizsgálatra van szükség.

Tanulság? A nanoanyagok elkülönítése és vizsgálatuk automatizálása jelenleg még távoli cél, így amíg ezek a módszerek nem lesznek széles körben elérhetők, csak abban bízhatunk, hogy a korábban említett jelképes mérleg a jó irányba billen.

...........................................................................................................
Módszerek a nanorészecskék kimutatására:

Viszonylag egyszerűbb a dolgunk, ha csak a részecskék méreteloszlását szeretnénk megmérni.
Megvizsgálhatjuk a mintán átbocsátott fény szóródását (fotonkorrelációs spektroszkópia, PCS),
méretarányosan "felhizlalhatjuk" a nanorészecskéket, hogy azután már optikai módszerekkel
vizsgálhatóak legyenek (kondenzációs részecskeszámlálás, CPC), megfigyelhetjük töltött részecskék
mozgási sebességét elektromos térben (differenciális mobilitásanalízis, DMA), szilárd anyagoknál
használhatunk röntgendiffrakciót (XRD), de ezeken felül még számos más módszer ismeretes.
Az részecskék alakjának vizsgálata sokkal körülményesebb, ugyanis egyrészt reprezentatív mintát
kell vennünk, ami egy bonyolult anyagnál nem is olyan egyszerű, másrészt a minta-előkészítés
igen munkaigényes. Használhatunk transzmissziós elektronmikroszkópot (TEM), ahol
vákuumkamrában elektronnyalábot irányítanak a mintára (ezt a két körülményt tehát el kell
viselnie a preparált anyagnak károsodás nélkül), a pásztázó elektronmikroszkópiánál (SEM)
ráadásul a minta felületét elektromosan vezetővé is kell tennünk, végül az atomerő-mikroszkópiánál
(AFM) a felületet pásztázó tű tapogatja le, melynek mozgását egy lézersugárral mérik.
Itt a minta megfelelő tapadásának és stabilitásának elérése okozhat gondot.

Személyes weboldala

https://www.postaimre.net/

https://magyarnemzetikormany.com/pi-klub/news.php?readmore=7520#comments

Címkék:

Vissza

Téma: PI Klub - Nano - Na ne!

Nincs hozzászólás.

PI Klub - Nano - Na ne!

Címkék:

Téma: PI Klub - Nano - Na ne!

Új hozzászólás hozzáadása

Keresés

Elérhetőség