MEDICUS 12/2012

Nanotechnologia i nanotoksykologia

Nanotechnologia, a zwłaszcza nanotoksykologia są pojęciami stosunkowo nowymi. Nanotechnologia to technologia XXI wieku, przynosi nowe, wartościowe rozwiązania techniczne, ale zwłaszcza lekarze muszą pamiętać, że w ślad za postępem idzie działanie toksyczne wytworzonych nanocząsteczek. Te problemy stały się jednym z tematów V Ogólnopolskiego Zjazdu Naukowego Toksykologów Klinicznych, który odbył się w Lublinie w dniach 7 – 9 września 2012 r. Podstawowe problemy z tym związane, przedstawił w swoim trudnym, ale jednocześnie bardzo ciekawym wykładzie – „Nanotoksykologia” dr med. Piotr Hydzik, kierownik Kliniki Toksykologii Uniwersytetu Jagiellońskiego.

W 1959 r. Richard Feynman, fizyk, laureat nagrody Nobla, użył po raz pierwszy, określenia „nanotechnologia”. Określana ona jest czasem wytwarzaniem molekularnym lub nanotechnologią opartą na produkcji molekularnej. Nanotechnologia jest produkcją z wykorzystaniem technologii umożliwiającej osiągnięcie bardzo dużej dokładności i wyjątkowo małych wymiarów cząsteczek, tzn. precyzji rzędu 1 nm (10 do minus – 9 metra, czyli 1 nm jest milion razy mniejszy od milimetra). W przetwarzaniu materiałów najmniejszy uzyskany rozmiar jest wielkości 1 atomu lub cząsteczki (rząd wielkości 0-1, 0-2 nm). Techniki jego pomiaru i kontroli muszą być precyzyjne i sięgać wielkości 1 nm. Dla porównania rzędu wielkości wirus grypy ma 25 nm, DNA 2 nm, atom krzemu 0,2 nm.

W 1990 r. opatentowano pierwsze nanomateriały z węglowych nanorurek. Od tego czasu corocznie zwiększa się liczba dostępnych w handlu produktów wykorzystujących nanotechnologię. Takie rozdrobnienie powoduje, że materiał może się zachowywać zupełnie inaczej niż w formie dużej bryły. Dzięki temu można tworzyć bardziej wytrzymałe materiały kompozytowe, czyli powstające z połączenia różnych tworzyw albo miniaturyzować urządzenia elektroniczne.

Z czasem okazało się, że wytworzone w tej technologii cząsteczki działają toksycznie i wkrótce powstała nowa gałąź medycyny – nanotoksykologia, zajmująca się badaniami ewentualnych toksycznych właściwości nanomateriałów. W miarę jak przybywa wiedzy na temat nanomateriałów, staje się coraz bardziej oczywiste, że miewają one również niebezpieczne właściwości. Nanocząsteczki są wysoce reaktywne, łatwo ulegają dyspersji w powietrzu i wodzie. Mechanizm toksyczności nanocząstek polega na ich penetracji w struktury komórkowe. Są 3 drogi ich wchłaniania: pokarmowa, inhalacyjna, przezskórna. Wiele badań wskazuje na większą toksyczność nanometali przy narażeniu doustnym.

Co prawda, Komisja Europejska w oświadczeniu wydanym 3 października 2012 r. uspokaja, że nie ma powodu do alarmujących ostrzeżeń przed stosowaniem
nanotechnologii, ale jednocześnie stwierdza, że przy obecnym stanie wiedzy określenie wszystkich zagrożeń może być bardzo trudne.

Nanotechnologia coraz śmielej wkracza też do medycyny. W 1985 r. odkryto nową formę węgla – fulereny, są to cząsteczki węgla C60,C70, C76, C84 o różnych rozmiarach i wadze. Fulereny jako bardzo dobre antyoksydanty będą stosowane w medycynie, aby zapobiegać zniszczeniu i śmierci komórek w wyniku procesu utleniania, jak również będą używane w konserwowaniu żywności, zapobieganiu rozkładowi plastyku czy korozji metali. Fulereny okazały się 100 razy skuteczniejsze niż obecnie wiodące antyoksydanty. Dzięki temu być może będą one miały zastosowanie w leczeniu ostrych i przewlekłych schorzeń neurodegeneracyjnych, które są wynikiem zniszczeń spowodowanych przez wolne rodniki. Trwają prace nad lekami przeciw miażdżycy i lekami przeciwwirusowymi. Prowadzone są też prace nad konstrukcją glukometru z nanorurek węglowych (10 nm), który dzięki czujnikowi wszczepionemu pod skórę pozwoli na stałą obserwację poziomu cukru w organizmie bez konieczności częstych i bolesnych nakłuć. Wynalazek nanoigieł spowoduje, że każdorazowe podanie leku w iniekcji będzie bezbolesne, gdyż nie zostaną przebite receptory czuciowe. W podobny sposób można by także mierzyć stężenie leku w komórce, co pozwoliłoby na trafniejsze dobieranie dawek.

Jerzy Jakubowicz