Proteser som rörs av tankar. Riktade behandlingar för aggressiv hjärncancer. Soldater med förbättrad syn eller bioniska öron. Dessa kraftfulla teknologier låter som science fiction, men de blir möjliga tack vare nanopartiklar.
"Inom medicin och andra biologiska miljöer är nanoteknik fantastisk och hjälpsam, men den kan vara skadlig om den används felaktigt", säger kemisten Ashley Bradley från Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), en del av ett team av forskare som genomförde en omfattande undersökning av tillämpningar av nanobioteknik. och policyer.
Deras forskning, tillgänglig i Health Security , arbetar för att summera det mycket stora, aktiva området av nanoteknik i biologiska tillämpningar, uppmärksamma brister i lagstiftningen och erbjuda områden för vidare övervägande.
"I vår forskning har vi lärt oss att det inte finns många globala regleringar ännu," sa Bradley. "Och vi måste skapa en gemensam uppsättning regler för att ta reda på de etiska gränserna."
Nanopartiklar är kluster av molekyler med andra egenskaper än stora mängder av samma ämnen. Inom medicin och andra biologiska tillämpningar tillåter dessa egenskaper nanopartiklar att fungera som förpackningen som levererar behandlingar genom cellväggar och den svåra att passera blod-hjärnbarriären.
"Du kan tänka på nanopartiklarna lite som plasten runt riven ost", säger PNNL-kemist Kristin Omberg. "Det gör det möjligt att få något förgängligt direkt där du vill ha det, men efteråt måste du ta itu med en hel del substans där det inte var tidigare."
Tyvärr är det inte enkelt att hantera nanopartiklar på nya platser. Kol är blyertspenna, nanokol leder elektricitet. Samma material kan ha olika egenskaper på nanoskala, men de flesta länder reglerar det fortfarande på samma sätt som bulkmaterial, om materialet överhuvudtaget är reglerat.
Till exempel, zinkoxid, ett material som var stabilt och oreaktivt som pigment i vit färg, ackumuleras nu i haven när det används som nanopartiklar i solskyddsmedel, vilket motiverar en uppmaning att skapa alternativa revsäkra solskyddsmedel. Och även om fetter och lipider inte är reglerade, föreslår forskarna vilka myndigheter som skulle kunna väga in reglerna om fetter skulle bli biprodukter efter behandling.
Artikeln inventerar också nationella och internationella myndigheter, organisationer och styrande organ med intresse av att förstå hur nanopartiklar bryts ner eller reagerar i en levande organism och en nanopartikels miljölivscykel. Eftersom nanobioteknik spänner över materialvetenskap, biologi, medicin, miljövetenskap och teknik, måste dessa olika forsknings- och regleringsdiscipliner mötas, ofta för första gången – för att till fullo förstå effekterna på människor och miljö.
Liksom andra snabbt växande områden finns det en tidsförskjutning mellan löftet om nya framsteg och möjligheterna till oavsiktlig användning.
"Det fanns så många fler applikationer än vi trodde att det fanns", sa Bradley, som samlade spännande nanobioexempel som Alzheimers behandling, permanenta kontaktlinser, organbyte och förbättrad muskelåterställning, bland annat.
Artikeln belyser också oro för att korsa blod-hjärnbarriären, tankeinitierad kontroll av datorer och nanoaktiverad DNA-redigering där forskarna föreslår att mer försiktighet, ifrågasättande och uppmärksamhet kan vara motiverad. Denna uppmärksamhet spänner över allt från djup grundforskning och regleringar hela vägen till vad Omberg kallade "motsvarigheten till tatueringsborttagning" om hem-DNA-skarvningsförsök går söderut.
Forskarna drar paralleller till mer etablerade områden som syntetisk bio och farmakologi, som erbjuder lärdomar att dra av aktuella problem som de oavsiktliga konsekvenserna av fentanyl och opioider. De tror att dessa områden också erbjuder exempel på innovativ samordning mellan vetenskap och etik, såsom syntetisk bios IGEM – studenttävling, för att inte bara tänka på hur man skapar utan också för att forma användningen och kontrollen av ny teknik.
Omberg sa att ovanligt entusiastiska tidiga granskare av artikeln bidrog med ännu fler potentiella användningsområden och problem, vilket visar att experter inom många områden inser att etisk nanobioteknik är en fråga att ta itu med. "Det här är ett tåg som går. Det kommer att vara tråkigt om vi om tio år inte har kommit på hur vi ska prata om det."
Mer information: Anne M. Arnold et al, The Promise of Emergent Nanobiotechnologies for In Vivo Applications and Implications for Safety and Security, Health Security (2022). DOI:10.1089/hs.2022.0014
Tillhandahålls av Pacific Northwest National Laboratory
