Verbetering van de veiligheidsbeoordeling van nanodeeltjes

Hoe veilig zijn de nanodeeltjes in transparante zonnebrandcrème, antigeursokken en bacteriewerende pleisters? Hoewel microben op alle organismen aanwezig zijn, houden de tools die de veiligheid van nanomaterialen inschatten er nog nauwelijks rekening mee. Bregje Brinkmann onderzocht de rol van deze microben tijdens haar Ph.D. Onderzoek.

Steeds meer producten bevatten nanodeeltjes: hele kleine deeltjes op de schaal van 1 tot 100 nanometer. Hoewel ze met het menselijk oog niet te zien zijn, kunnen ze een groot effect hebben. “Nanomaterialen zitten in veel meer producten dan je zou verwachten”, zegt Brinkmann. “Om bijvoorbeeld sportmaterialen of sokken reukloos te houden, verwerken ze zilveren nanodeeltjes in het textiel. Maar zelfs sommige zonnebrandcrèmes bevatten nanodeeltjes. Die zorgen ervoor dat de crèmes UV-licht absorberen maar tegelijkertijd transparant blijven. zie de crème niet op je huid.”

In de biomedische wereld gebruiken ze ook nanomaterialen om medicijnen preciezer in de juiste (kanker)cellen of weefsels af te leveren. Hierdoor hebben de medicijnen minder bijwerkingen. En in de landbouw proberen mensen nanodeeltjes te gebruiken om chemicaliën zoals kunstmest nauwkeuriger aan gewassen af ​​te leveren. Hierdoor komen mogelijk minder van deze stoffen in het milieu terecht.”

Testen kan realistischer

De toepassingen van nanomaterialen zijn eindeloos, maar zijn ze ook veilig? Om dat te beoordelen, zijn er tools en protocollen die helpen inschatten of nanodeeltjes giftig zijn voor mens of milieu. Toch zijn de omstandigheden waarin ze nanodeeltjes testen niet altijd helemaal realistisch, zegt Brinkmann. “Risicobeoordelaars houden zelden rekening met microben. En toch zijn deze microscopisch kleine organismen aanwezig op alle weefsels van alle organismen op aarde. Onze huid, darmen en longen zitten er bijvoorbeeld vol mee, net als planten en dieren.”

Om erachter te komen of we meer rekening moeten houden met microben, dook Brinkmann het lab in. “We hebben de effecten van zilver- en titaniumdioxide-nanodeeltjes getest door zebravislarven met microben te vergelijken met steriele larven zonder microben.” Ze stelde beide groepen bloot aan gelijke concentraties nanodeeltjes. Bij elke concentratie vergeleek Brinkmann hoe de larven met microben erop reageerden in vergelijking met de larven zonder microben. “Dan is het de vraag of de microben een beschermend of negatief effect hebben.”

Beschermende functie van microben

Uit de testen bleek dat er voor bepaalde nanodeeltjes inderdaad een verschil was. “De steriele larven stierven bij lagere concentraties zilveren nanodeeltjes dan de larven met microben. Dus in dit geval hadden de microben op het organisme een beschermend effect tegen de toxiciteit van de nanodeeltjes.”

Brinkmann was erg benieuwd naar het mechanisme achter deze beschermende werking. “Zebravissen hebben zogenaamde ‘toll-like receptoren’ om microben te herkennen. Wanneer delen van de microben in contact komen met deze receptoren, stimuleert dat een ontstekingsremmende reactie in de zebraviscellen. Zilverdeeltjes doen het tegenovergestelde. ontstekingsreactie in de cellen. We gaan ervan uit dat de reactie van de zebravis op microben daarom de reactie van de zebravis op zilverdeeltjes compenseert.”

Veel andere organismen, waaronder de mens, herkennen microben op dezelfde manier. “Daarom verwachten we dat microben ook andere organismen kunnen beschermen tegen de ontstekingseffecten van dergelijke nanodeeltjes.” Daarnaast levert dit onderzoek ook handvatten om de chronische effecten van blootstelling aan nanodeeltjes beter in te schatten. “Wat gebeurt er bijvoorbeeld als de beschermende microben na verloop van tijd doodgaan door de nanodeeltjes?”

Verder onderzoek in postdoc

Met de resultaten van deze studie kunnen onderzoekers helpen bij het verbeteren van de tools en protocollen om de veiligheid van nanomaterialen te beoordelen. “En dat is belangrijk. Niet alleen omdat nanodeeltjes in steeds meer producten verwerkt worden, maar ook omdat er steeds nieuwe materialen op de markt komen. We kunnen niet al die nieuwe materialen stuk voor stuk testen, dus is het belangrijk om correcte modellen te hebben.” waarmee we de veiligheid voor mens en milieu kunnen inschatten.”

Tijdens haar onderzoek werkte Brinkmann samen met wetenschappers uit verschillende onderzoeksgebieden. “Onder hen waren fysische modelbouwers, moleculair biologen, scheikundigen en biofysici. De uitwisseling die we hadden op het raakvlak van onze vakgebieden was zeer inspirerend.” Daarom stopt het onderzoek naar nanodeeltjes voor haar niet. “Ik ga door als postdoc bij het Instituut voor Milieuwetenschappen (CML). Ik wil graag blijven werken aan vraagstukken rond de veiligheid en ontwikkeling van nanodeeltjes.”