Under de senaste sex åren har det nationella forskningsprogrammet "Möjligheter och risker med nanomaterial" (NRP 64) studerade intensivt utvecklingen, använda sig av, beteende och nedbrytning av konstruerade nanomaterial, inklusive deras inverkan på människor och på miljön.

Tjugotre forskningsprojekt om biomedicin, miljön, energi, byggmaterial och mat visade den enorma potentialen hos konstruerade nanopartiklar för många tillämpningar inom industri och medicin. Tack vare dessa projekt vet vi nu mycket mer om riskerna med nanomaterial och kan därför mer exakt avgöra var och hur de kan användas säkert.

"Ett av de angivna kriterierna i programmet var att varje projekt måste undersöka både möjligheterna och riskerna, och i vissa fall var detta en stor utmaning för forskarna, "förklarar Peter Gehr, Ordförande för NRP 64 -styrkommittén.

En utveckling som närmar sig industriell tillämpning gäller ett byggnadsmaterial förstärkt med nanocellulosa som kan användas för att producera ett starkt men lätt isoleringsmaterial. Framgångsrik forskning genomfördes också inom energiområdet, där målet var att hitta ett sätt att göra litiumjonbatterier säkrare och effektivare.

Lovande utsikter för nanomedicin

En stor potential förutses för området nanomedicin. Nio av de 23 projekten i NRP 64 fokuserade på biomedicinska tillämpningar av nanopartiklar. Dessa inkluderar deras användning för läkemedelsleverans, till exempel i kampen mot virus, eller som immunmodulatorer i ett vaccin mot astma. En annan lovande applikation gäller användningen av nanomagneter för att filtrera bort skadliga metalliska ämnen från blodet. Ett av projekten visade att vissa nanopartiklar kan tränga igenom placentabarriären, vilket pekar på potentiella nya terapialternativ. Potentialen för brosk och benersättningsmaterial baserat på nanocellulosa eller nanofibrer studerades också.

Undersökningen av potentiella hälsorisker var i fokus för NRP 64. Ett antal projekt undersökte vad som händer när nanopartiklar inandas, medan två fokuserade på intag. En av dessa undersökte om människans tarm kan absorbera järn mer effektivt om det administreras i form av järnanopartiklar i ett livsmedelstillsats, medan den andra studerade kiselnanopartiklar som de förekommer i pulveriserade kryddor. Det konstaterades att ytterligare studier kommer att krävas för att bestämma de doser som kan användas utan att riskera en inflammatorisk reaktion i tarmen.

Vad händer med konstruerade nanomaterial i miljön?

Målet med de sju projekten med fokus på miljöpåverkan var att få en bättre förståelse för toxiciteten hos nanomaterial och deras nedbrytbarhet, stabilitet och ackumulering i miljön och i biologiska system. Här, forskargrupperna övervakade hur konstruerade nanopartiklar sprider sig under deras livscykel, och var de hamnar eller hur de kan kasseras.

Ett av projekten visade att 95 procent av silver -nanopartiklar som tvättas ur textilier samlas i avloppsreningsverk, medan de återstående partiklarna hamnar i avloppsslam, som i Schweiz förbränns. I ett annat projekt utvecklades en mätanordning för att bestämma hur vattenmikroorganismer reagerar när de kommer i kontakt med nanopartiklar.

Tillämpa resultat och gör dem tillgängliga för industrin

"Resultaten av NRP 64 -projekten utgör grunden för en säker tillämpning av nanomaterial, "säger Christoph Studer från Federal Office of Folkhälsan . "Det har blivit uppenbart att regleringsinstrument som testriktlinjer måste anpassas på både nationell och internationell nivå." Studer har noga följt forskningsprogrammet i egenskap av den schweiziska regeringens representant i NRP 64. I detta sammanhang försiktighetsmatrisen som utvecklats av regeringen är ett viktigt instrument genom vilket företag systematiskt kan bedöma riskerna med användning av nanomaterial i sina produktionsprocesser.

Vikten av standardiserad karakterisering och utvärdering av konstruerade nanomaterial framhölls av det nära samarbetet mellan forskare i programmet. "Forskningsnätverket som byggdes upp inom ramen för NRP 64 fungerar smidigt och måste vårdas ytterligare, säger professor Bernd Nowack från Empa, som ledde ett av de 23 projekten.

Resultaten av NRP 64 visar att ny nyckelteknologi som användning av nanomaterial måste övervakas noggrant genom grundforskning på grund av bristen på data om dess långsiktiga effekter. Som Peter Gehr påpekar, "Vi vet nu mycket mer om riskerna med nanomaterial och hur vi kan hålla dem under kontroll. Men vi måste genomföra ytterligare forskning för att lära oss vad som händer när människor och miljö utsätts för konstruerade nanopartiklar under längre perioder, eller vad som händer länge efter en engångsexponering. "