Nanoteknik kan mycket väl vara en av de mest omtalade branscherna under de senaste åren. Beräknas värda 173,95 miljarder dollar globalt fram till 2025, denna snabba sektor ger redan stor hållbarhet, hälsa och välbefinnande för samhället.

Nanomaterial, som namnet antyder, är väldigt små, mindre än en miljonedel av en meter i storlek. De har unika fysikaliska och kemiska egenskaper som ger dem förbättrade egenskaper såsom större reaktivitet, styrka, elektriska egenskaper och funktionalitet. Dessa fördelar har resulterat i att nanomaterial införlivats i ett brett utbud av konsumentprodukter. Fordonet, datoranvändning, elektronisk, kosmetika, idrotts- och hälsoindustrin har alla nytta av nanotekniska innovationer. Nya fält har också dykt upp, såsom nanomedicin, som syftar till att dramatiskt förbättra vår framtida förmåga att behandla sjukdomar.

Men spännande som det här låter, som med all innovation, vi måste se till att människors hälsa och miljöpåverkan beaktas. Och detta är inte en enkel uppgift. Även om standardfarabedömningar finns tillgängliga för en mängd olika saker - till exempel kemiska föreningar - har nanomaterial unika egenskaper så kan inte utvärderas på exakt samma sätt.

Miljöhälsa och människor

Nanomaterial kommer redan in i vår miljö, om än på låga nivåer. De finns i avloppsvatten från produkter som tandkräm, solkräm, och när föremål som nano-silver strumpor (som förhindrar illaluktande fötter) tvättas. Kortsiktiga miljösäkerhetsstudier har också funnit att många nanomaterial adsorberar (bildar en tunn film) på ytan av organismer-såsom alger och vattenloppor-epidermis. Materialet distribueras också i både tarmsystem och genom små varelsers kroppar.

Det är mycket viktigt att vi tar tag i de potentiella negativa effekterna av nanomaterial innan en utbredd miljöspridning inträffar. För närvarande, de långsiktiga effekterna av nanomaterialexponering på ekosystem är dåligt förstått. Vi vet inte heller effekten av nanomaterialexponering på näringskedjan. De kan påverka utfodringshastigheten samt beteendet och överlevnaden hos olika arter, till exempel.

Vi vet inte heller tillräckligt om hur nanomaterial kan påverka människor när de exponeras i små doser och under långa perioder. De viktigaste exponeringsvägarna för människor är lungorna, tarm och hud. Nanomaterial införlivas i livsmedelsprodukter och förpackningar, och de kan inandas eller sväljas av arbetare under tillverkningen, för. Tester har visat att när nanomaterial kommer in i kroppen fastnar de i levern, men vi vet inte vilken risk de utgör på lång sikt.

De nuvarande normala icke-djursäkerhetstesterna för mänsklig lunga, tarm- och hudexponering är mycket förenklat. Till exempel, för att bestämma den biologiska effekten av inandning av nanomaterial, forskare odlar ett enda lungcellsystem i labbet och utsätter det för nanomaterial som är suspenderade i vätska. Men det finns över 40 olika celltyper i den mänskliga lungan. Den här typen av tester kan inte exakt förutsäga den potentiella skada som är förknippad med exponering av nanomaterial. Inte heller exakt efterlikna komplexiteten hos människokroppen eller det sätt på vilket vi möter nanomaterial.

Nästa generation

Världen har redan upplevt problemen som kan komma med nya innovationer. Med tanke på världens erfarenheter av asbest (som, fastän den har använts i tusentals år, upptäcktes bara som en källa till sjukdomar på 1900 -talet), den kontroversiella utvecklingen av genetiskt modifierade livsmedel, och den mycket aktuella mikroplastkrisen, det är absolut nödvändigt att framsteg inom nanoteknik inte leder till liknande hälsokriser.

Vårt forskargrupp arbetar nu med att förbättra nanotekniska tester, genom det Horizon 2020-finansierade projektet PATROLS. Att föra samman ledande internationell nanosäkerhet, ekotoxikologi, experter på vävnadsteknik och beräkningsmodeller från hela världen, vårt mål är att bygga på internationell bästa praxis och ta itu med de nuvarande testbegränsningarna.

Vi antar redan nyskapande vetenskap för att utveckla avancerade vävnadsmodeller av lungan, tarm och lever för säkerhetsbedömning av nanomaterial. Vi arbetar med nya säkerhetsbedömningsmetoder för miljörelevanta testsystem och organismer (inklusive alger, vattenloppor och zebrafisk), som har valts ut efter deras position i näringskedjan. Dessa nästa generation, icke-djurförsök syftar till att minska beroendet av djurförsök, för, samtidigt som man främjar en ansvarsfull utveckling av nanoteknikindustrin.

Dessutom, vi arbetar med att skapa ett sätt att förutsäga människors och miljömässiga nanomaterialsäkerhet baserat på beräkningsmodeller. Detta kommer att möjliggöra screening av nya nanomaterial med hjälp av en databas som en första säkerhetskontroll innan ytterligare tester utförs.

Genom att förbättra icke-djurförsök för nanoteknik, vi kan hjälpa till att skydda konsumenter, arbetstagare och miljön från alla hälso- eller säkerhetsrisker som de potentiellt kan orsaka. Nanoteknik har redan visat att det kan förbättra våra liv, och med en förbättrad förståelse för deras säkerhet, vi kan mer tryggt njuta av fördelarna med denna nya teknik.