Nanocząstki – nowe wielkie zagrożenie dla biosfery?

Z Jennifer Mytych, badaczką nanocząstek, rozmawia Łukasz Łuczaj

Przedruk wywiadu z Dzikiego Życia (maj 2015) http://pracownia.org.pl/dzikie-zycie

Co to są nanocząstki?

Jannifer Mytych: Nanocząstki są to niewielkie struktury o rozmiarach na poziomie nanometrów, czyli wartości na poziomie miliardowych części metra (tysięczne części średnicy włosów ludzkich). Nanocząstki można podzielić na dwie grupy: naturalne, czyli te powstające jako składowe spalin czy też w trakcie pożarów, jak również syntetyczne, czyli wytwarzane przez człowieka w sposób celowy. Ponadto wyróżniamy kilka rodzajów nanocząstek, w zależności od materiału „głównego”, z jakiego są wytwarzane. Mogą to być zarówno metale, jak i niemetale, a także nanocząstki tworzone ze składników białkowych i lipidowych, czyli tych, które również występują w organizmach żywych.

Dlaczego są używane w przemyśle i medycynie? Gdzie pojawiają się w żywności?

W chwili obecnej nanocząstki znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach życia codziennego. Tak szerokie ich wykorzystanie wiąże się z ich unikatowymi właściwościami fizyko-chemicznymi, które uzyskują dzięki swym niewielkim rozmiarom. Te właściwości są bardzo różne, m.in. zwiększona stabilność, twardość, zdolność do absorpcji promieniowania UV itd.

W medycynie stosowane są jako czynniki kontrastowe w trakcie badań czy też jako nośniki leków. W kosmetyce jako składniki wielu kremów przeciwsłonecznych.

W produkcji żywności nanocząstki wykorzystuje się w dwojaki sposób, mianowicie jako składniki narzędzi wykorzystywanych w wielu etapach tworzenia produktów spożywczych, jak również jako bezpośrednie dodatki do niej. W pierwszym aspekcie są to różnego rodzaju nanosensory umożliwiające wczesne wykrywanie zakażeń bakteryjnych czy nanosita odfiltrowujące mikroby. Obecne są również w opakowaniach zabezpieczając żywność przed szybkim psuciem. W drugim przypadku dodawane są bezpośrednio do produktów spożywczych, np. w procesach oczyszczania wody czy jako środki stabilizujące i wydłużające przydatność do spożycia. Niedawno na rynku pojawiły się również produkty żywnościowe zamknięte w nanokapsułkach, dzięki czemu uwalnianie kluczowych składników odżywczych jest bardziej efektywne i może być kontrolowane w czasie. Lista wykorzystań nanocząstek i ich pozytywnych właściwości jest bardzo długa.

Czy nanocząstki są obojętne dla zdrowia człowieka?

Wielu badaczy postuluje biokompatybilność nanocząstek, czyli ich całkowitą obojętność w stosunku do organizmu ludzkiego, co doprowadziło do tak gwałtownego rozwoju ich wykorzystania w wielu dziedzinach przemysłu.

Niestety, coraz częściej pojawiają się informacje – oparte na długoterminowych badaniach na modelach zwierzęcych i komórkowych – wskazujące na toksyczne działanie nanocząstek na organizmy żywe. Dotychczas wykazano, że mogą one powodować niekorzystne zmiany na wielu poziomach, m.in. prowadzić do uszkodzeń materiału genetycznego DNA czy zaburzeń wewnątrzkomórkowych mechanizmów naprawczych, czyli na poziomie komórkowym. Wielokrotnie odnotowano również aktywację układu immunologicznego w obecności nanomateriałów, jak również niewydolność organów, czyli zmiany na poziomie systemowym. Ponadto niedawno wykazano, że nanomateriały mogą powodować inne niekorzystne efekty, jak przyśpieszone starzenie komórkowe. Warto jednak zauważyć, że badania te w większości prowadzone są na stężeniach nanocząstek przewyższających to stosowane w przemyśle i medycynie. Niemniej jednak obserwacje te są alarmujące i z pewnością dalsze, kompleksowe badania powinny być prowadzone.

Czy nanocząsteczki ulegają rozkładowi, biodegradacji?

Nanocząstki zbudowane ze składników podobnych tym obecnym w komórkach, czyli z białek i lipidów, są rzeczywiście biodegradowalne i to właśnie w nich widzi się przyszłość dalszego wykorzystania przemysłowego. Jednocześnie większość współcześnie stosowanych nanomateriałów nie posiada zdolności do podlegania rozkładowi. Ponadto niewielki rozmiar nanocząstek ułatwia im przenikanie przez bariery biologiczne, cyrkulację w układzie krwionośnym i akumulację w wielu organach, m.in. w nerkach, płucach czy mózgu, co zostało niejednokrotnie wykazane dzięki badaniom na zwierzętach.

Jak uniknąć zagrożenia nanocząsteczkami? Czy grozi nam jakaś epidemia?

Niestety, całkowite uniknięcie obecności nanocząstek w chwili obecnej jest praktycznie niemożliwe, gdyż powstają one również w sposób naturalny i są dostępne w otaczającym nas środowisku niezależnie od nas. Co więcej, współczesna nauka nie wyjaśnia w sposób jednoznaczny, w jaki sposób nanocząstki oddziałują na organizmy żywe. Pojawia się wiele prac wybitnych naukowców – ich wnioski stoją w opozycji do siebie i nie pozwalają na stwierdzenie o bezpieczeństwie czy szkodliwości nanocząstek.

W celu uniknięcia zagrożenia konieczne jest przeprowadzenie dalszych badań przedstawiających w rozważny i szczegółowy sposób zależności między nanocząstkami a poszczególnymi komórkami i organizmem jako całością. Umożliwi to wykorzystanie w sposób bezpieczny ogromnego potencjału, jaki niosą nanocząstki.

Natomiast twierdzenie o potencjalnej epidemii uważam za zbyt przedwczesne i z pewnością nie grozi nam ona przez bardzo długi okres.

Jennifer Mytych – studentka biotechnologii w Instytucie Biotechnologii Stosowanej i Nauk Podstawowych w Weryni (zamiejscowa jednostka Uniwersytetu Rzeszowskiego). Stypendystka ministerialnych programów: Diamentowy Grant – projekt pt. „Poszukiwanie nowych właściwości białka klotho w zwalczaniu zakażeń bakteryjnych” oraz Generacja Przyszłości – projekt pt. „Identyfikacja nowych zagrożeń związanych ze stosowaniem nanocząstek złota, srebra, krzemu oraz nanodiamentów na proces przedwczesnego starzenia się komórek ludzkich”.

Autorka prac naukowych w renomowanych czasopismach naukowych:
1) J. Mytych, ”Small but significant- the role of microRNAs in the formation, detection and treatment of cancer based on gastric cancer” Prz. Med. Uniw. Rzesz. Inst. Leków, Volume 2012; 10(3): 366–372
2) J. Mytych, M. Wnuk, “Nanoparticle technology as a double-edged sword: cytotoxic, genotoxic and epigenetic effects on living cells” Journal of Biomaterials and Nanobiotechnology, 2013; 4(1): 53-63
3) J. Mytych, A. Lewińska, A. Bielak – Żmijewska, W. Grabowska, J. Żebrowski, M. Wnuk, „Nanodiamond-mediated impairment of nucleolar activity is accompanied by oxidative stress and DNMT2 upregulation in human cervical carcinoma cells” Chemico-Biological Interactions 2014; 220: 51-63

PS Polecam też artykuł o tym z Scientific American: http://www.scientificamerican.com/article/do-nanoparticles-in-food-pose-health-risk/

2 komentarze

  • Michal Skwarek napisał(a):

    Niestety jest to narastający problem..Smutne ,ze człowiek tak sie do tego przyczynia…Zgrozą są wielkie „ławice” drobin plastiku wielkości planktonu w morzach i oceanach,ktore zatruwają wszelkie morskie formy życia…

  • A. Godlewski napisał(a):

    Bardzo ciekawy artykuł! Dziękuję!

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *