Nanopartikler gir DNA-skader

Nanopartikler i kosmetikk, medisiner og tennisracketer kan gi skader på DNA. Det viser danske forsøk på mus og rotter. Partiklene utløser muligens kreft, åreforkalking og hjerte-karsykdommer.

Publisert

Nano

«Nano» av avledet av det greske ordet for «dverg» og betyr en milliarddel -10(-9) – av en enhet. En nanometer (NM) er f.eks. 0,000000001 meter.

En struktur har nanostørrelse når den er fra 0,1 til 100 NM.

Nanostrukturen C60-fullerene er et molekyl som består av 60 karbonatomer, satt sammen i samme form som en fotball. C60-partiklene kan komme inn i kroppen vår på flere måter – og det ser ifølge ny dansk forskning ut til å være uheldig. 

Video-grafikk av en C60-fullerene som blir trukket gjennom et karbon-nanorør.

 

Nærkontakt med nano

C60-fullerener blir brukt i kosmetikk og kan sannsynligvis også brukes til å sende medisiner rundt til ulike steder i kroppen.

Single-walled carbon nanotubes (enkeltvegget karbon-nanorør) er et sterkt materiale som kan brukes i blant annet sykler, tennisracketer og golfkøller.

Vi vet enda ikke hva som skjer når vi kaster produkter med nanopartikler – hvor lang tid de eksisterer, om de blir brutt ned eller løst opp, eller om de svever av sted i luften, slik partikler fra dieseleksos gjør.

Frykten er at de hoper opp seg i kroppen, blant annet i magen, fordi flimmerhår i luftveiene fanger opp skitt fra luften, som vi hoster opp og deretter svelger.

Klær, sykkeldeler, solkrem, maling, sokker, golfkøller, bilvoks, rynkekrem.

Nanopartikler rykker inn i en lang rekke produkter i hverdagen vår, og det kan til slutt sette tydelige spor i helsen vår.

To av de mest utbredte nanomaterialene viser seg nå å kunne ødelegge DNA og dermed kanskje også øke risikoen for alvorlige sykdommer som kreft og hjerte-karsykdommer. Nanopartiklene kan samtidig sette gang i åreforkalking.

Dette er meldingen fra forskere fra København Universitet, som har utført forsøk på mus og rotter.

– Vi kan si at nanopartiklene har iboende egenskaper som gjør at vi må betrakte dem som farlige, forklarer Peter Møller, førsteamanuensis i miljømedisin på Institutt for Folkesundhedsvidenskabs Avdeling for Miljø og Sundhed.

– Vi er særlig bekymret for kreft og hjerte-karsykdommer, men jeg kan ikke si noe om hvor stor risikoen er. Da må man kjenne eksponeringen, og for øyeblikket vet vi i virkeligheten ingenting om hvor mye mennesker blir eksponert for nanopartikler.

Nanopartikler direkte i magen

Peter Møller og en håndfull kolleger har undersøkt hvordan mus og rotter reagerer på nanopartikler av typene C60-fullerener (formet som fotballer) og «single-walled carbon nanotubes» (formete som avlange rør – se illustrasjonsvideo i faktaboksen).

"Karbonnanorør."
"Karbonnanorør."

I den ene studien ble rotter fôret med begge nanopartiklene ved hjelp av en oppløsning i saltvann eller olje.

Etter 24 timer ble rottene avlivet, og lever, lunge og tykktarm ble undersøkt. Analysene viste skader på DNA i lunger og lever, framkalt av ødeleggende molekyler kalt frie radikaler, som ble dannet av nanopartiklene. Tykktarmen viste ingen tegn på skade.

– Vi fant oksidative DNA-skader i både lever og lunger, men ingen effekt i tykktarmscellene, og det overrasket oss litt, fordi mesteparten av nanomaterialet passerer gjennom den veien, sier Møller.

En forklaring kan være at tykktarmsceller blir skiftet ut raskere enn celler i lever og lunger, men det er foreløpig bare en hypotese.

Resultatet er offentliggjort i tidsskriftet Environmental Health Perspectives.

Åreforkalking for danske menn

I en annen studie fikk mus sprøytet inn C60-fullerener i bukhulen for å se om blodkarene ville være i stand til å trekke seg sammen og slappe av igjen når de blir utsatt for nanopartikler.

Musene var på forhånd genetisk endret, slik at de manglet et protein som er involvert i omsetningen av fettstoffer. Det gjorde at de blant annet hadde et høyt kolesterolinnhold i blodet. Møller kaller dem «en fin modell for vanlige danske menn».

Forsøket viser at C60-fullerener ikke skader DNA-et, men de ser til gjengjeld ut til å øke risikoen for åreforkalking.

– Vi har funnet ut at musene ganske umiddelbart etter en enkelt innsprøyting har mindre evne til å slappe av aortaen sin og blodkarene sine. Vi har en teori om at det er et skritt på veien i utviklingen av åreforkalking. Hvis jeg fikk vite at blodkarene mine var dårlige til å slappe av, ville jeg være bekymret, sier Møller.

Resultatet er offentliggjort i tidsskriftet Particle and Fibre Toxicology.

Dieselpartikler farligere

De to studiene er laget slik at forskerne kan sammenligne resultatene direkte med tidligere studier hvor mus og rotter er blitt fôret med partikler som kommer fra dieseleksos.

Nanomaterialer er generelt attraktive å bruke fordi de i forhold til tradisjonelle materialer er sterkere, mer robuste og kan trenge dypere inn i en overflate – for eksempel hud.

Sammenligningen mellom nanopartikler og partikler fra dieseleksos viser at nanopartikler generelt påvirker DNA mindre, men at de to partiklene påvirker DNA på samme måte.

– Derfor må det også forventes at nanopartikler gir de samme sykdommene som dieseleksos, noe som vil si primært kreft og hjerte-karsykdommer, forklarer Møller.

Møller snakker «bare» om bekymringer for og forventninger til nanopartiklenes effekt på mennesker, fordi forskerne ikke vet sikkert om mennesker reagerer på samme måte som dyr.

Samtidig er omfanget av den skadelige effekten av nanomaterialer avhengig av hvor mange partikler et menneske blir utsatt for.

På veien i 100 dager

I forsøkene på København Universitet ble både rotter og mus utsatt for en konsentrert dose nanopartikler som tilsvarer hva man ville bli utsatt for av dieselpartikler hvis man oppholder seg i 100 dager på en trafikkert vei i København.

Ifølge en undersøkelse fra Miljøstyrelsen var omkring 250 produkter markedsført med nanomaterialer på det danske markedet allerede i 2006.

Det dreide om seg luftrensere, vaskemaskiner, høreapparater og displayer på videospillere, mobiltelefoner og fjernsyn.

For de fleste produktene var det ikke mulig å få opplysninger om hvilke konkrete stoffer det var snakk om.

Nanomaterialer nå og i fremtiden

Begrepet nanomaterialer dekker en rekke forskjellige stoffer med forskjellige egenskaper, slik man kjenner det fra kjemikalier. Derfor sier bare undersøkelser noe om risikoen ved akkurat den typen nanomaterialer de har undersøkt og ikke de andre som blir framstilt i industrien.

Miljøstyrelsen har gjennom sine undersøkelser kjennskap til omkring ti nanostoffer som går igjen i produkter på det danske markedet.

Ifølge spesialkonsulent Poul Bo Larsen forventer man at C60-fullerener og single-walled carbon nanotubes fremover vil ha mange forskjellige bruksmuligheter.

Miljøstyrelsen er særlig interessert i å holde øye med produkter som kan utsette mennesker for et stort antall nanopartikler. Det gjelder for eksempel kosmetikk, hvor partiklene blir smurt på huden, og sprayprodukter, som kan bety at folk puster inn partiklene direkte.

Forskere forsøker å følge med industrien

Forskere over hele verden er i gang med et utall prosjekt som skal kartlegge miljø- og helserisikoen ved nanomaterialer, i takt med at industrien eksperimenterer mer og mer med nanoteknologi sine produkter.

Blant de aktive er forskere ved Roskilde Universitet (RUC), Danmark Tekniske Universitet (DTU) og Det Nasjonal Forskningssenter for Arbeidsmiljø (NFA).

Tidligere undersøkelser har blant annet antydet at karbon-nanorør har asbestlignende egenskaper, som skaper lungesykdommer.

Nanoteknologi har et stort potensial og vil i fremtiden bli brukt i blant annet elektronikk, rengjøringsmidler, emballasje og legemidler. Ifølge Institutt for Miljø, Samfunn og Rumlig Forandring på Roskilde Universitet vil verdensmarkedet for nanoprodukter i 2015 antagelig utgjøre 1000 milliarder dollar.

Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.

Lenker

Peter Møllers profil (KU)

Artikkelen «Oxidatively Damaged DNA in Rats Exposed By Oral Gavage to C60 Fullerenes And Single-Walled Carbon Nanotubes» (Environ Health Perspect 117: 703-708 (2009). doi: 10.1289/ehp. 11922) (pdf)

Artikkelen «Modest vasomotor dysfunction induced by low doses of C60 fullerenes in apolipoprotein E knockout mice with different degree of atherosclerosis» (Particle and Fibre Toxicology 2009, 6: 5doi: 10.1186/1743-8977-6-5)

Rapporten «Kortlægning av produkter som indeholder nanopartikler eller er baseret på nanoteknologi» (Miljøstyrelsen)