Nanoteknologi: 'Jo mindre, des farligere'

Danske forskere har set på, hvordan regnormen tackler at leve i jord med nanopartikler af sølv. Disse partikler har antibakterielle egenskaber og er blevet meget populære. For regnormene, som både dræner og lufter jorden, kan for meget nanosølv være skæbnesvangert. (Illustrationsfoto: Colourbox)

De bittesmå metalpartikler vi bruger i vores solcreme, til at holde køkkenbordet bakteriefrit og til at fremstille solbrilleglas som beskytter mod UV-stråler, ender til sidst i maven på alt fra blåmuslinger til regnorme, og inde i cellerne hos grønalger og fisk.

Partiklerne kan forårsage skader, og forskningsresultater tyder på, at nogle af de allermindste nanopartikler er de farligste.

Nanopartiklernes potentielle farer var et af temaerne, som blev diskuteret, da forskere fra hele Europa mødte frem til SETAC's årlige møde i Gøteborg i starten af juni for at præsentere resultaterne fra deres seneste forskningsprojekter. (Se boks i bunden af artiklen.)

Mange af undersøgelserne er ikke færdiggjorte eller publiceret endnu, og nogle af præsentationerne er fra forsøg, som er dele af større forskningsprojekter.

Sølvpartikler i vaskemaskinen

En undersøgelse igangsat af 'Norsk institutt for vannforskning' (NIVA), i samarbejde med Universitetet i Oslo og svenske og britiske universiteter, ser på de sølvpartikler, som tilsættes vaskemidler.

Sølv er nemlig kendt for at have antibakterielle egenskaber, og nanopartikler af sølv bliver brugt i flere og flere forbrugerprodukter såsom vaskemaskiner, køkkensvampe, tøj, maling og bordplader.

Samsung har udviklet en vaskemaskine, som bruger sølvpartikler i nanostørrelse til at dræbe bakterier. (Illustrationsfoto: Colourbox)

Forskerne fra NIVA har set på en Silver Nano-vaskemaskine af mærket Samsung - en vaskemaskine som ifølge producenten selv vil 'redefinere hvad vi tænker på som rent'.

Vaskemaskinen indeholder 400 milliarder sølvpartikler, som der sendes elektricitet igennem.

Ifølge producenten skulle denne metode betyde at over 99,99 procent af alle bakterier i tøjet dør, og de bittesmå sølvpartikler skulle også hindre, at bakterier slår sig ned på tøjet i op til en måned efter vask.

Dræber bakterier i naturen 

Forskerne har undersøgt, hvad der kom ud i vandet efter forskellige vaskeprogrammer i Silver Nano-maskinen, og foreløbige resultater tyder på, at nanopartiklerne forsvinder ud i kloakken og spreder sølvet rundt i naturen.

En hel del nanopartikler sad også fast i det bomuldstøj som i forsøget blev vasket med denne teknik.

Forskerne konkluderer foreløbig, at vaskemaskiner, som anvender Silver Nano-teknologien, har stor indvirkning på bakterier i naturen.

De små sølvpartikler kan dræbe op til 650 forskellige typer bakterier, og forskerne sagde i deres præsentation, at det naturlige bakterieniveau i vandet sank betragteligt, efter at være blevet blandet med det afløbsvand, som kommer ud af Samsung-vaskemaskinen.

Lars-Henrik Heckmann fra Aarhus Universitet er bekymret for, hvordan det skal gå med regnorme, når de udsættes for nanosølv. (Foto: Bjørnar Kjensli)

Nanosølv og regnorme

Lars-Henrik Heckmann fra Aarhus Universitet har ledet en undersøgelse af, hvordan nanopartikler af sølv påvirker regnormen Eisenia fetida.

Forskerne så også på, hvordan ormen reagerede på ioniseret sølv, eller sølvsalt, og opdagede, at nogle af dens gener blev kraftig påvirket af sølvsaltet, mens andre havde vanskeligheder med at tackle nanopartiklerne.

Men de så også, at ormen havde en forsinket reaktion, da den blev udsat for nanopartiklerne, noget som kan tyde på, at nanopartiklerne omdannes til sølvsalt.

»Vi ved ikke endnu, om denne eventuelle omdannelse sker i jorden eller inde i regnormens krop, men vi har sat et projekt i gang som skal se på dette,« siger Heckmann.

Forskerne så blandt andet på, hvordan nanosølvet påvirkede regnormens gen-udtryk og undersøgte ni forskellige gener.

»Nanosølv i jorden er som en tidsindstillet bombe. Når koncentrationen stiger og partiklerne omdannes til ioner, vil dødeligheden for organismer stige kraftigt, og pludseligt blev det for meget for regnormen,« siger Lars-Henrik Heckmann.

Mere nanosølv med tiden

Det hører med til historien, at de koncentrationer af nanopartikler og sølvsalt, som forskerne opererede med i deres forsøg, er langt højere end det, som kan forekomme i naturen, selv efter kraftig forurening.

»Vi forsøgte med koncentrationer, som er langt over det, vi kan finde i naturen, simpelthen for at finde frem til effekten af sølvet på molekylært niveau, men nanosølv er også i færd med at blive mere populært.«

»Efter nogle år med brugen af produkter med nanosølv, og en ophobning af dette i det vand, som kommer ud af rensningsanlæg, vil vi nok få ganske høje koncentrationer at se. Især i de lande, hvor vandet bliver ledt direkte fra rensningsanlægget og brugt til vanding i landbruget,« afslutter Heckmann.

Bittesmå kobberpartikler

Nanopartikler af kobber bruges blandt andet i forskellige typer blæk, elektroniske printplader og antibiotika. Nogle forskere har også gjort forsøg med kobberpartikler for at få brintbrændselsceller til at fungere bedre.

Men nanopartikler af kobber bliver anset for at være meget giftige, sammenlignet med partikler af nikkel, kobolt og aluminium, specielt for dyr, som lever i vand.

VIDSTE DU

En nanometer er en milliontedel millimeter. Nanoteknologi bruges i fysik, kemi, biologi, medicin og materialvidenskab. Alle områderne i disse discipliner, som opererer på nanoniveau, kaldes nanoteknologi, og feltet er tværfagligt af natur. Et enkeltatom er omkring 0.1 nanometer stort. Et virus er mellem 40 og 200nm. Kilde: Wikipedia

Woo-Mi Lee og Youn-Joo An fra Konkuk University i Seoul i Sydkorea har testet, hvor giftige kobberpartiklerne er for regnormen Perionyx excavatus. De foreløbige resultater er ikke særligt opmuntrende.

Ved lave koncentrationer så regnormene ud til at dø tidligt, og ved højere koncentrationer fik de også tydelige hævelser og blodsprængninger, før de døde.

Desuden kunne ormene ikke klare at spise så meget, som de havde behov for, når jorden var fuld af kobberpartikler.

Wolfram og mennesker og fisk

Professor Dana Kühnel og hendes kollegaer fra Helmholtz Centre for Environmental Research i Tyskland har foretaget en undersøgelse af nanopartikler af wolfram og kobolt.

Nanopartikler af wolfram bliver anvendt i industrien, fordi de bittesmå partikler gør det muligt at fremstille materialer, som er hårdere. Stoffet anses for at være muligt kræftfremkaldende.

Undersøgelsen er i trykken hos tidsskriftet Aquatic Toxicology og bliver bragt i næste nummer.

Kühner fortæller i sin præsentation, at forskerne testede nanopartiklerne på menneskelige hudceller og gælleceller hos fisk. De fandt frem til, at wolframpartiklerne blev optaget i cellerne, men trængte ikke helt ind til cellekernen.

Nanopartiklerne viste sig at have indvirkning på gen-aktiviteten hos både menneske og fisk, men Kühnel siger, det er for tidligt at sige, om det er partiklernes størrelse eller den kemiske sammensætning, som giver reaktionen.

Karen Van Hoecke fra Ghent University i Belgien har set på, hvordan ceriumdioxid påvirker grønalger. (Foto: Bjørnar Kjensli)

De mindste var farligst
Karen Van Hoecke fra Ghent University i Belgien har studeret ceriumdioxid, som blandt andet bruges som tilsætningsstof i specialglas til UV-filtre og i dieselmotorer.

I undersøgelsen 'Fate and Effects of CeO2 Nanoparticles in Aquatic Ecotoxicity Tests' testede Van Hoecke nanopartikler af det ret bløde metal på vandloppen Daphnia magna, og på grønalgen Pseudokirchneriella subcapitata.

Hun testede tre forskellige partikelstørrelser blandet op i vand, og siger i præsentationen at resultaterne tyder på, at jo mindre partiklerne er, jo giftigere er de for organismerne.

Guld og blåmuslinger

Sara Tedesco fra University College Cork i Irland præsenterede sin undersøgelse af guldnanopartiklers effekt på blåmuslingen Mytilus edulis, som vi også finder i danske farvande.

Nanopartikler af guld bruges i kosmetik, solcreme, kræftbehandling og på antibakterielle overflader som madkasser og bordplader.

Også dette projekt nåede frem til den konklusion, at jo mindre partiklerne er, jo giftigere er de for organismen. Hos blåmuslingen endte partikler i fordøjelsessystemet, og der blev de.

Undersøgelsen er færdigskrevet og kommer på tryk i det næste nummer af tidsskriftet Marine Environmental Research.

Referencer & links

Woo-Mi Lee et. al., Toxicity and bioavailability of copper nanoparticles to the terrestrial plants mung bean (Phaseolus radiatus) and wheat (Triticum aestivum): Plant agar test for water-insoluble nanoparticles, Environmental Toxicology and Chemistry, 2008 Sara Tedesco et. al., Gold nanoparticles and oxidative stress in Mytilus edulis, Marine Environmental Research, 2008 Læs også på videnskab.dk: Nanoteknologi for begyndere Nanopartikler giver dna-skader   Nanosokker er det rene svineri Nanopartikler i kosmetik er for store til ny EU-mærkning Nanobure skal forbedre benzinøkonomi

© forskning.no. Oversat af Johnny Oreskov

 

Om SETAC  Står for Society of Environmental Toxicology and Chemistry. SETAC blev grundlagt i 1979. På dette års SETAC-møde samles over 1500 forskere fra hele verden for at diskutere årets tema, som er økosystemets sundhedstilstand og hvordan vi kan beskytte den. Nanoteknologiens indvirkning på miljøet, nye farmakologiske risici, giftstoffer i polarområderne, og forurening på molekylniveau er blandt de temaer, som tages op på det nittende årlige SETAC-møde. SETAC er en non-profit-organisation, som arrangerer et forum for individer og institutioner inden for uddannelse, forskning og udvikling, økologisk risikovurdering, produktion og distribution af kemikalier, forvaltning og regulering af naturresurser, og undersøgelse, analyse og løsning af miljøproblemer. SETAC har over 5.000 medlemmer, de fleste af dem inden for områderne kemi, toksikologi, biologi og økologi, atmosfærisk forskning, sundhed, og såkaldt 'environmental engineering'. Organisationen samler eksperter både fra staten, forskningen, og det private erhvervsliv.