Je leest:

Het nanodeeltje in de hooiberg

Het nanodeeltje in de hooiberg

Auteur: | 24 september 2012

Terwijl nanodeeltjes in steeds meer consumentenproducten worden gebruikt, inventariseren wetenschappers de risico’s van de deeltjes. Regelmatig verschijnen er berichten over de slechte invloed van nanodeeltjes. Maar de situatie in het laboratorium is vooralsnog niet direct vertaalbaar naar de werkelijkheid.

Nanodeeltjes hebben handige toepassingen, daar zijn producenten al lang achter. De afgelopen jaren zagen huidcrèmes, anti-stinksokken en transparante zonnebrandcrèmes het daglicht die stuk voor stuk gebruik maken van deeltjes die kleiner zijn dan 100 nanometer (een miljoenste millimeter). Het aantal producten met deze nanotechnologie groeit langzaam en zal dat in de toekomst ook blijven doen. Prachtig, of niet?

Want aan de andere kant publiceren wetenschappers nogal wat artikelen over schadelijke gevolgen van blootstelling van nanodeeltjes aan planten en dieren. Maar tot hoe ver benaderen die experimenten de werkelijkheid? Kennislink spreekt met twee Nederlandse toxicologen over de complexiteit en onvindbaarheid van nanodeeltjes in het milieu.

Zonnebrandcrème met nanodeeltjes.

Project on Emerging Nanotechnologies

Wat zijn nanodeeltjes?

Kunstmatige nanodeeltjes kunnen in feite van allerlei materialen gemaakt zijn, hetgeen ze overeenkomstig hebben is dat ze minder dan 100 nanometer groot zijn. De specifieke afmeting en vorm zorgt voor speciale eigenschappen. Zoals de mogelijkheid om water af te stoten of bacteriën te doden.

Producenten weten daar in toenemende mate handig gebruik van te maken. Er zijn nu al meer dan duizend producten op de markt die gebruik maken van nanodeeltjes. Nanodeeltjes komen overigens ook van nature voor.

Nanodeeltjes als Trojaans paard

Dat nanodeeltjes schadelijk kunnen zijn is geen geheim meer. Vorige week publiceerde de onderzoeksgroep van professor Bart Koelmans, verbonden aan de Wageningen Universiteit en het onderzoeksinstituut IMARES, een artikel met bevindingen over het effect van plastic nanodeeltjes op mosselen uit de Noordzee. De wetenschappers vonden dat de mosselen in een laboratoriumopstelling met een hoge concentratie van deze nanodeeltjes stopten met het opnemen van voedsel uit het zeewater. “De schelp ging dicht en de mosselen gingen minder eten. Daardoor groeiden ze minder goed”, laat Koelmans weten.

Dr. Nico van den Brink, van onderzoeksinstituut Alterra (Wageningen UR), deed onderzoek naar de invloed van nanodeeltjes op wormen in de bodem. “Deze organismen staan centraal in het leven in en om de grond, ze worden gegeten door andere dieren en zijn bovendien erg gevoelig voor vervuiling”, zegt Van den Brink.

Een buckyball is een klein nanodeeltje.

Van den Brink en collega’s namen wormen mee naar het lab en stelden ze daar bloot aan buckyballen van ongeveer een nanometer groot. Ze zagen dat de wormen daardoor minder snel groeiden, sneller stierven en dat hun vermogen tot voortplanting verminderde. Daarnaast was de buitenkant van de wormen en het spierweefsel daaronder beschadigd. “Het was echter onmogelijk vast te stellen of de aantasting van het spierweefsel de oorzaak was van de nanodeeltjes zelf of juist doordat andere giftige stoffen door de beschadigde buitenkant binnendrongen.”

Ook Koelmans kent dat laatstgenoemde effect: “Nanodeeltjes kunnen als een soort Trojaans paard functioneren. Sommige gifstoffen kunnen binden aan de deeltjes en zo makkelijker het organisme binnendringen. Wij hebben daarvan een model gemaakt en berekend dat de concentratie van bepaalde gifstoffen in de organismen wel 5 tot 10 keer groter kan worden bij de aanwezigheid van nanodeeltjes.”

Van het lab naar het milieu

Nanodeeltjes kunnen er dus voor zorgen dat organismen stoppen met eten of zelfs beschadigd raken, maar hoe is dit resultaat te vertalen naar de situatie in het milieu? Koelmans zegt dat onderzoekers vaak met enorm hoge concentraties nanodeeltjes werken om de (schadelijke) effecten ervan aan te tonen. “Als je kijkt naar hoeveel nanodeeltjes er nu worden gebruikt dan zijn de te verwachten concentraties nanodeeltjes in het milieu vooralsnog erg laag. Ik heb over onderzoeken gelezen waarin men met concentraties van 2,5 gram per liter werkte. Dat is eigenlijk absurd, dat zal waarschijnlijk nooit in de natuur voorkomen.”

Ook Van den Brink zegt dat in zijn laboratorium wordt gewerkt met hoge concentraties. “Die liggen wel honderd of duizend keer hoger dan waardes die we denken te verwachten in het milieu. Toch zijn die experimenten nodig om een goede risicobeoordeling te kunnen maken. Het kan zijn dat een andere soort veel gevoeliger is voor de deeltjes of dat ze door ophoping aan een extra hoge concentratie worden blootgesteld.”

“Met een elektronenmicroscoop is het zoeken naar een naald in een hooiberg.”

Edal Anton Lefterov

Van den Brink voegt toe dat er eigenlijk nog geen bekende gevallen zijn van ophopende nanodeeltjes in het milieu. Dat zou een logisch gevolg zijn van de vooralsnog lage concentraties. Maar daarnaast zijn ze ook erg lastig te detecteren. “De meetmethodes zijn eigenlijk nog niet goed genoeg. Leg je een bodemmonster onder de elektronenmicroscoop om te zoeken naar nanodeeltjes dan is het eigenlijk zoeken naar een naald in een hooiberg. En de methodes die we nu gebruiken voor het detecteren van giftige stoffen (bijvoorbeeld massaspectrometrie) kun je niet zomaar toepassen op nanodeeltjes. Om daarmee nanodeeltjes te detecteren moeten ze aangepast worden.”

De experimenten van Koelmans hebben daar geen last van. De plastic nanodeeltjes zijn zichtbaar via dynamic light scattering. “Dat is het gemak van experimenten in het laboratorium”, zegt Koelmans. “Je kiest die deeltjes die je goed kan zien. Dat is een luxe die we in de natuur niet vaak hebben.”

Gouden nanodeeltjes met verschillende vormen.
Angewandte Chemie/Yi Lu/Jinghong Li

Meer dimensies, meer variaties

Niet alleen de detectie van de nanodeeltjes is lastig. Waar de precieze verspreiding en de effecten van ‘normale’ giftige stoffen al een gecompliceerd vraagstuk vormen, wordt het bij nanodeeltjes alleen nog maar ingewikkelder, denkt Van den Brink. “Er worden bij nanodeeltjes letterlijk en figuurlijk extra dimensies geïntroduceerd. Niet alleen de chemische samenstelling van het nanodeeltje bepaalt zijn eigenschappen maar ook de grootte, vorm en het oppervlakte. Het gedrag van de deeltjes is daarom moeilijker te voorspellen en dat maakt de risico-inschatting nog lastiger.”

Koelmans stipt nog een complicerende factor aan. “In het laboratorium onderzoeken we vaak de effecten van ‘zuivere’ nanodeeltjes en dat is een andere situatie dan in het milieu waarin er een grote variatie tussen nanodeeltjes kan plaatsvinden. De variatie kan simpelweg al ontstaan door het type product waarin ze zitten. Dat bepaalt op welke manier ze uiteindelijk in het milieu terecht kunnen komen, bijvoorbeeld via het riool of via de lucht.”

Meten is weten

Waar huidige onderzoeken noodgedwongen focussen op de effecten van specifieke nanodeeltjes op specifieke organismen moet dit uiteindelijk leiden tot een breed begrip van nanodeeltjes. Zo zouden modellen moeten kunnen voorspellen waar de deeltjes in welke mate terecht komen. Koelmans probeert dat al met de verspreiding van deeltjes in water, maar daar zijn nog flinke hordes te nemen.

“Er bestaat zoiets als een ‘kleefkans’ voor deeltjes. Dat is de kans dat ze aan elkaar blijven plakken als ze elkaar tegen komen. Zoiets bepaalt in grote mate of deeltjes bezinken (en in de bodem terecht komen) of door de stroming mee worden genomen naar een andere plek. De kleefkans is nog een grote onbekende in het onderzoek. Daarom hebben we eigenlijk nog geen werkende modellen.”

Modellen zouden uiteindelijk moeten kunnen voorspellen hoe nanodeeltjes zich gedragen in de natuur.

Van den Brink denkt dat het onderzoek naar de effecten van nanodeeltjes nog veel vruchten kan plukken van het onderzoek naar de klassieke giftige stoffen. “Dat is een vakgebied dat al zeker 40 jaar oud is. We moeten die kennis en ervaring gebruiken in het huidige onderzoek naar nanodeeltjes, waar ik als toxicoloog pas een jaar of vijf mee bezig ben. Maar de ontwikkelingen op dit gebied gaan overigens heel erg snel. Ik denk dat over een paar jaar al veel meer mogelijk is.”

Lees meer over nanodeeltjes op Kennislink:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/nanodeeltjes.atom", “max”=>"8", “detail”=>"minder"}

Lees meer over nanotechnologie op Wetenschap24:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 24 september 2012

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.