Bedre kreftbehandling med magnetiske nanopartikler. Vaskemaskiner som kan holde klærne rene i månedsvis takket være nanopartikler av sølv.

Eller biosensorer i nanostørrelse som overvåker kroppens celler innenfra.

Nye produkter og behandlingsformer basert på nanoteknologi har fått mye spalteplass i mediene de siste årene.

Men nanoteknologiens tilsynelatende endeløse muligheter er blitt bremset fordi verken myndigheter eller forskere kjenner nanopartiklenes innflytelse på miljøet og menneskekroppen.

Problemet ble tydelig våren 2010, da NanoCover, et produkt som skulle gjøre gulv smussavvisende, ble forbudt av den danske Miljøstyrelsen. Det viste seg at det kunne gi alvorlige lungeskader.

Nanopartikler i kroppen

En av nanoforskernes store utfordringer er altså å undersøke om nanopartikler er farlige for oss.

Og den utfordringen har et forskerteam fra North Carolina State University tatt opp.

De mener å ha utviklet en metode som med tiden kan brukes til å forutsi hvordan forskjellige nanopartikler reagerer i biologiske systemer, for eksempel en menneskekropp.

– Denne informasjonen vil gi oss mulighet til å forutsi hvor et bestemt nanomateriale ender på sin vei rundt i menneskekroppen; om det blir tatt opp av celler, og i så fall hvilke.

Det sier Jim Riviere i en pressemelding. Han er leder av North Carolina State Universitys Center for kjemisk toksikologiforskning og farmakokinetikk.

Binder seg

Konkret har forskerne kartlagt en nanopartikkels overflate og funnet ut hvilke materialer partikkelen binder seg til.

Nettopp den kunnskapen om nanopartikkelens overflate skaper ifølge Riviere grunnlag for at forskere senere kan kartlegge en partikkels reaktivitet i samspill med kjemiske stoffer og biologiske molekyler som partikkelen kan komme i kontakt med.

Det er imidlertid en overdrivelse å si at man med denne undersøkelsen kan forstå nanopartiklenes oppførsel i et biologisk system, sier Peter Fojan, som er førsteamanuensis ved Institutt for fysikk og nanoteknologi ved Aalborg universitet.

– Forskerne har tatt en enkelt nanopartikkel og utsatt den for 20 forskjellige stoffer. Dermed har de sett hvordan partikkelen reagerer på enkelte stoffer.

– Et biologisk system er mye mer komplekst, og nanopartiklene vil bli utsatt for mange stoffer på samme tid. Derfor er det en forenkling å si at man nå vet hvordan nanopartikler reagerer i biologiske systemer, forklarer Fojan.

Nanostørrelse betyr endret oppførsel

Nanopartikler er bittesmå utgaver av «kjente» partikler, for eksempel sølv eller gull. Og så kan man spørre seg hvorfor det er vanskelig å forutse hvordan sølv reagerer med kroppen – for det vet vi vel allerede?

– Nanopartikler endrer egenskaper i forhold til større partikler av samme stoff. Det kan blant annet skyldes at de har mye overflateareal i forhold til størrelsen.

– En nanopartikkel av sølv oppfører seg for eksempel annerledes enn en sølvpartikkel i vanlig størrelse, sier Fojan.

– Forestill deg en sølvskje. Der sitter de fleste av atomene inne i skjeen, og har ikke kontakt med omgivelsene. Når man snakker om nanopartikler, er det helt omvendt. De fleste atomene sitter på yttersiden og har dermed kontakt med omgivelsene.

– Derfor kan de reagere annerledes enn sine «større søsken» normalt gjør. Samtidig kan nanopartiklene trenge inn i celler i kroppen fordi de er så små, fortsetter han.

Nanopartikler har altså andre egenskaper enn større partikler av samme materiale, og derfor er det nødvendig å kartlegge hvordan de reagerer på stoffer i menneskekroppen eller miljøet.

Et utgangspunkt for videre forskning

Selv om Peter Fojan ikke synes den nye forskningen helt lever opp til løftene som blir gitt i undersøkelsen, er han positiv.

– Det er et godt utgangspunkt for å forske videre og skape en indeks over nanopartikler og reaksjonene deres på forskjellige stoffer. Det er også forskernes mål: Å skape en toksikologisk indeks og fareklassifisere nanopartikler, forteller Fojan.

En slik indeks kan blant annet danne grunnlag for miljølovgiving i fremtiden. I dag er det nemlig ikke spesifikke regler for nanopartikler.

– Vi bruker nanopartikler mer og mer i produksjon av forskjellige ting, og vi blir utsatt for flere nanopartikler. Derfor bør vi kjenne farene og grensene for hvor mye vi kan tåle. Det kan en indeks hjelpe med på sikt, avslutter Fojan.

Referanse og lenker:

Undersøkelsen «An index for characterization of nanomaterials in biological systems», doi: 10.1038/nnano. 2010.164

Center for chemical toxicology research ved North Carolina State University

Peter Fojans profil