De veiligheid van nanodeeltjes beter inschatten
Hoe veilig zijn de nanodeeltjes in transparante zonnecrème, anti-geursokken en bacterie-werende pleisters? Hoewel er op alle organismen microben zitten, houden de tools die de veiligheid van nanomaterialen inschatten daar nog nauwelijks rekening mee. Die invloed van microben bracht Bregje Brinkmann tijdens haar promotieonderzoek in kaart.
In steeds meer producten zitten nanodeeltjes: hele kleine deeltjes op de schaal van 1-100 nanometer. Hoewel ze met het blote oog onmogelijk te zien zijn, kunnen ze wel een groot effect hebben. ‘Nanomateriaal zit in veel meer producten dan je zou verwachten,’ zegt Brinkmann. ‘Om sportmaterialen of sokken geurloos te houden, verwerken ze bijvoorbeeld zilver nanodeeltjes in het textiel. Maar ook in sommige zonnebrandcrèmes zitten nanodeeltjes. Die zorgen dat de crème Uv-licht absorbeert, maar tegelijkertijd wel transparant blijft. Dat vinden mensen fijn omdat je de zonnecrème daardoor niet ziet op je huid.’
'Nanomateriaal zit in veel meer producten dan je zou verwachten.'
Ook in de biomedische wereld gebruiken ze nanomaterialen om medicijnen gerichter af te leveren in de juiste (kanker)cellen of weefsels. Daardoor hebben de medicijnen minder bijwerkingen. En in de landbouw probeert men met behulp van nanodeeltjes chemische stoffen zoals kunstmest gerichter toe te dienen. Daardoor komt er 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 toxisch, oftewel giftig zijn voor mens of milieu. Toch zijn de omstandigheden waarin ze nanodeeltjes testen nog niet altijd even realistisch, aldus Brinkmann. ‘De risicobeoordelaars houden namelijk maar zelden rekening met microben. En dat terwijl deze microscopisch kleine organismen aanwezig zijn op alle weefsels van alle organismen op aarde. Onze huid, darmen en longen zitten er bijvoorbeeld vol mee, net als planten en andere dieren.’
Om te onderzoeken of we meer rekening moeten houden met microben, ging 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 telkens bloot aan gelijke concentraties nanodeeltjes. Bij elke concentratie vergeleek ze hoe de larven met microben hierop reageerden ten opzichte van de larven zonder microben. ‘De vraag is dan of de microben een beschermend of juist een negatief effect hebben.’
Beschermende werking van microben
De testen lieten zien dat er voor bepaalde nanodeeltjes wel degelijk een verschil is. ‘De steriele larven gingen bij lagere concentraties zilver nanodeeltjes dood dan de larven met microben. De microben op het organisme hebben in dit geval dus een beschermende werking tegen de toxiciteit van de nanodeeltjes.’
De onderzoekers waren erg benieuwd naar het mechanisme achter deze beschermende werking. ‘Zebravissen hebben zogeheten ‘toll-like receptoren’ waarmee ze microben herkennen. Als bestanddelen van microben in contact komen met deze receptoren, stimuleert dat een ontstekingsremmende reactie in de cellen van zebravisjes. De zilverdeeltjes doen het omgekeerde. Die veroorzaken juist een ontstekingsreactie in de cellen. We nemen aan dat de reactie van zebravisjes op microben daarom compenseert voor de reactie van zebravisjes op zilverdeeltjes.’
Veel andere organismen, waaronder de mens, herkennen microben op dezelfde manier. ‘Daarom verwachten we dat microben ook andere organismen kunnen beschermen tegen de ontstekende werking van zulke nanodeeltjes.’ Daarnaast geeft dit onderzoek ook handvatten om de chronische effecten van blootstelling aan nanodeeltjes beter in te schatten. Wat gebeurt er bijvoorbeeld wanneer de beschermende microben in verloop van tijd doodgaan door de nanodeeltjes?'
Verder onderzoek in postdoc
Met de uitkomsten van het onderzoek kunnen de wetenschappers de tools en protocollen om de veiligheid van nanomaterialen in te schatten, helpen verbeteren. ‘En dat is belangrijk. Niet alleen omdat nanodeeltjes in steeds meer producten worden verwerkt, maar ook omdat er constant 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.’
Voor het onderzoek werkte Brinkmann samen met onderzoekers uit verschillende onderzoeksgebieden. ‘Onder andere fysisch modelleurs, moleculair biologen, chemici en biofysici. De uitwisseling die we op het grensvlak van onze vakgebieden hadden, was erg inspirerend.’ Het onderzoek naar nanodeeltjes houdt voor haar dan ook niet op. ‘Ik ga verder als postdoc bij het Centrum voor Milieuwetenschappen (CML). Het lijkt me leuk om bezig te blijven met vraagstukken rond de veiligheid en ontwikkeling van nanodeeltjes.’
Tekst: Inge van Dijck
Afbeeldingen: Bregje Brinkmann