Нанотехнологии вполне могут быть одной из самых обсуждаемых отраслей в последние несколько лет. По прогнозам, к 2025 году во всем мире этот показатель будет стоить 173,95 млрд. Долл. США, и этот быстроразвивающийся сектор уже приносит обществу значительную пользу для обеспечения устойчивости, здоровья и благополучия.

Наноматериалы, как следует из названия, очень маленькие, размером менее миллионной доли метра. Они имеют уникальные физические и химические свойства, которые дают им улучшенные свойства, такие как большая реакционная способность, прочность, электрические характеристики и функциональность. Эти преимущества привели к включению наноматериалов в широкий спектр потребительских товаров. Индустрии автомобилей, компьютеров, электроники, косметики, спорта и здравоохранения пользуются преимуществами инноваций в области нанотехнологий. Также появились новые области, такие как наномедицина, которая призвана значительно улучшить нашу будущую способность лечить болезни.

Но как бы это ни звучало интересно, как и в случае любых инноваций, мы должны обеспечить учет воздействия на здоровье человека и окружающую среду. И это не простая задача. Хотя стандартные оценки опасности доступны для широкого спектра вещей, таких как химические соединения, наноматериалы обладают уникальными свойствами, поэтому их нельзя оценить точно так же.

Экологическое здоровье и люди

Наноматериалы уже попадают в нашу среду, хотя и на низком уровне. Они обнаруживаются в сточных водах таких продуктов, как зубная паста, солнцезащитный лосьон, а также при стирке таких предметов, как нано-серебряные носки (которые предотвращают вонючие ноги). Краткосрочные исследования экологической безопасности также показали, что многие наноматериалы адсорбируют (образуют тонкую пленку) на поверхности организмов, таких как водоросли и водяные блохи, эпидермис. Материалы также распространяются как в кишечных системах, так и по всему телу маленьких существ.

Жизненно важно, чтобы мы справились с потенциальным неблагоприятным воздействием наноматериалов до того, как произойдет широкомасштабное рассеивание в окружающей среде. В настоящее время долгосрочное влияние воздействия наноматериалов на экосистемы недостаточно изучено. Мы также не знаем влияние воздействия наноматериалов на пищевую цепь. Например, они могут повлиять на скорость кормления, а также на поведение и выживание различных видов.

Мы также недостаточно знаем о том, как наноматериалы могут воздействовать на человека при воздействии малых доз и в течение длительного времени. Наиболее важные пути воздействия на человека — это легкие, кишечник и кожа. Наноматериалы включаются в пищевые продукты и упаковку, и они могут вдыхаться или проглатываться рабочими во время производства. Испытания показали, что как только наноматериалы попадают в организм, они попадают в печень, но мы не знаем, какой риск они представляют в долгосрочной перспективе.

Нынешние стандартные тесты на безопасность, не связанные с животными, на предмет воздействия на легкие, кишечник и кожу человека очень просты. Например, чтобы определить биологическое воздействие вдыхания наноматериалов, ученые выращивают в лаборатории одну систему клеток легких и подвергают ее воздействию наноматериалов, взвешенных в жидкости. Но в легких человека более 40 различных типов клеток. Эти виды тестов не могут точно предсказать потенциальный вред, связанный с воздействием наноматериалов. Точно не имитируют сложность человеческого тела или то, как мы сталкиваемся с наноматериалами.

Новое поколение

Мир уже испытал проблемы, которые могут прийти с новыми инновациями. Учитывая мировой опыт использования асбеста (который, хотя и использовался в течение тысячелетий, был обнаружен только в качестве источника болезней в 1900-х годах), противоречивого развития генетически модифицированных продуктов питания и кризиса микропластики, весьма актуального, крайне важно, чтобы достижения в области нанотехнологий не приводят к подобным кризисам в области здравоохранения.

Наша исследовательская группа в настоящее время работает над улучшением нанотехнологических испытаний в рамках финансируемого Horizon 2020 проекта PATROLS. Объединяя ведущих международных экспертов в области нанобезопасности, экотоксикологии, тканевой инженерии и компьютерного моделирования со всего мира, мы стремимся опираться на передовую международную практику и устранить существующие ограничения тестирования.

Мы уже применяем передовые научные разработки для разработки современных моделей тканей легких, кишечника и печени для оценки безопасности наноматериалов. Мы работаем над новыми методами оценки безопасности для экологически значимых тест-систем и организмов (включая водоросли, водяных блох и рыбок данио), которые были отобраны в соответствии с их положением в пищевой цепи. Эти тесты следующего поколения, не относящиеся к животным, направлены также на снижение зависимости от испытаний на животных, одновременно способствуя ответственному развитию отрасли нанотехнологий.

Кроме того, мы работаем над созданием способа прогнозирования безопасности наноматериалов для человека и окружающей среды на основе вычислительных моделей. Это позволит проводить скрининг новых наноматериалов с использованием компьютерной базы данных в качестве начальной проверки безопасности перед проведением дальнейших испытаний.

Совершенствуя тесты на нанотехнологии, не относящиеся к животным, мы можем помочь защитить потребителей, работников и окружающую среду от любых рисков для здоровья или безопасности, которые они могут вызвать. Нанотехнологии уже показали, что они могут улучшить нашу жизнь, и благодаря лучшему пониманию их безопасности мы можем более уверенно пользоваться преимуществами этой новой технологии.

По материалам сайта phys.org