Tenisové rakety a hokejky, stále voňavé ponožky, opalovací krémy. Tam všude dnes najdeme nanočástice, tedy útvary o velikosti do sta nanometrů (miliontin milimetru). Přidávají se i do potravin. Zboží má tedy často úžasné vlastnosti, ale jsou takové předměty a poživatiny bezpečné?
Nanočástice nejsou v našem okolí žádnou novinkou. V přírodě se nacházejí odjakživa, vznikají třeba spalováním dřeva. Další se dostávají do ovzduší v souvislosti s lidskou činností, například v průmyslové výrobě nebo třením brzdových destiček v automobilech.
„Aniž si to uvědomujeme, odjakživa konzumujeme nejrůznější přirozené nanočástice - například v mléce najdeme shluky bílkoviny kaseinu, tzv. micely, o velikosti sto nanometrů. Bílkoviny v syrovátce měří pouhé tři nanometry. Při výrobě majonézy vznikají pro změnu bubliny na úrovni nanometrů... ale to není nic, čeho bychom se měli bát,“ uvedl Stefan Weigel z Ústavu pro bezpečnost potravin RIKILT ve Wageningenu na pražské konferenci EuroNanoForum 2009.
Za pozornost podle něj stojí uměle vyráběné nanočástice, které se buď přidávají přímo do potravin, aby zlepšily jejich vlastnosti, nebo se používají při výrobě potravinářských obalů. „Některé PET lahve obsahují nitrid titaničitý, konzervy a lednice zase antibakteriální nanočástice stříbra. Kromě toho někteří výrobci začínají používat různá barviva a konzervanty ve formě nanočástic,“ říká Stefan Weigel.
Mezi takové látky patří oxid titaničitý - používá se k různým průmyslovým aplikacím včetně samočisticích oken nebo k vývoji solárních panelů nové generace. Kromě toho se tato substance uplatňuje také v potravinářství jako bílé barvivo. „V Evropě je schváleno pod označením E171. Potíž je ale v tom, že normy regulují jen samotnou chemikálii, ale vůbec se nezabývají tím, zda se do potravin přidává ve formě nanočástic. Přitom zatím nemáme jednoznačné důkazy o tom, že jsou nanočástice oxidu titaničitého pro lidské zdraví neškodné,“ upozorňuje Weigel. Právě bezpečností uměle vyráběných nanočástic by se podle něj měli odborníci začít zabývat intenzivněji než dosud. Látky dvou tváří Výhodou a zároveň i nevýhodou nanosvěta je skutečnost, že v něm pod určitou hranicí velikosti částic přestávají platit běžně známé fyzikální zákony a začínají se uplatňovat tzv. kvantové jevy. To umožňuje vývoj materiálů s unikátními vlastnostmi, ale možná také s dosud nepoznanými riziky.
„Měrný povrch nanočástic může přesahovat hodnotu 1000 čtverečních metrů na hmotnost jediného gramu, což nesmírně zvyšuje jejich katalytické a další účinky. Například oxidace některých látek může být tak rychlá, že má naopak mnohem větší nebezpečné explozivní účinky než dosud známé výbušniny,“ upozorňuje profesor Václav Bouda z Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze.
Nanočástice jsou tak malé, že mohou pronikat buněčnými stěnami a naopak se z organismu obtížně vylučovat. Kromě toho mohou za jistých podmínek vytvářet nové samovolně rostoucí struktury s neznámými vlastnostmi. „Musíme proto počítat s tím, že vedle velkého užitečného potenciálu mají také srovnatelně velký potenciál rizik pro zdraví lidí a životní prostředí,“ varuje český expert.
V posledních letech na toto téma sice proběhla řada výzkumů, ovšem s rozporuplnými výsledky. „Některé studie provedené na myších naznačují, že uhlíkové nanotrubky mohou mít při vdechnutí podobné účinky jako azbest - tedy způsobovat záněty a rakovinu plic,“ prohlásil Bengt Fadeel z Ústavu environmentální medicíny Karolinska institutet ve Stockholmu na zmíněné pražské konferenci. Fadeel je koordinátorem evropského projektu NANOMMUNE, který se zabývá možnými vlivy nanočástic na lidské zdraví.
Zároveň ale dodává, že tyto výsledky nelze zobecňovat, protože záleží na přesném tvaru a rozměrech konkrétních nanočástic. S tím souhlasí také Martin Kalbáč z Ústavu fyzikální chemie J. HeyrovskéhoAV ČR: „Uhlíkové nanotrubky, se kterými pracujeme, mají průměr jednoho nanometru, kdežto vlákna azbestu jsou tisíckrát tlustší, takže k azbestu bych jejich účinky nepřirovnával,“ říká Martin Kalbáč.
Otazníky kolem trubek Vědecká komunita se podle jeho slov zatím neshodla, jak velké riziko uhlíkové nanotrubky představují. Některé studie uvádějí, že jsou toxické, jiné prokázaly opak. „My jsme shodou okolností také jednu studii provedli a jejich toxicitu jsme neprokázali,“ konstatuje Kalbáč. Spolu s Marií Kalbáčovou z Ústavu dědičných metabolických poruch 1. LF UK v Praze a dvěma německými kolegy zkoumali vliv uhlíkových nanotrubek na lidské kostní buňky - osteoblasty. Studie ověřovala, zda je bezpečné tento materiál používat v biomedicíně, například pro výrobu implantátů.
Výzkum uhlíkových nanotrubek je komplikovaný kvůli tomu, že jejich vlastnosti jsou velice proměnlivé v závislosti na jejich rozměrech. „Když například nepatrně změníme jejich poloměr, stane se z polovodiče vodič. Dále velmi záleží na tom, co je navázáno na jejich povrchu. Z toho vyplývá, že i jejich vlastnosti související s vlivem na lidské zdraví mohou být v závislosti na dalších okolnostech velice proměnlivé,“ dodává Kalbáč. Právě uhlíkové nanotrubky patří mezi nejčastěji diskutované materiály, protože díky jejich unikátním vlastnostem se počítá s jejich využitím v řadě aplikací. Zlepšují například vlastnosti sportovního náčiní -činí ho pružnějším a odolnějším, tlumí vibrace. Vědci se shodují, že pokud jsou zapracované do kompozitních materiálů na bázi plastů, kovů nebo keramiky, jejich uvolňování do okolí nehrozí.
„Větší riziko mohou představovat pro pracovníky v továrnách, kde se tyto materiály vyrábějí. Je proto zapotřebí s nimi pracovat opatrně a za přísných bezpečnostních opatření,“ konstatuje Bengt Fadeel. Přesto není důvod k panice: „I v běžném životě se často setkáváme s potenciálními riziky a dokážeme je dostatečně zmírnit -při práci s nebezpečnými chemikáliemi, ohněm nebo zářením. Podmínkou je ovšem znát tato rizika i možnosti, jak je eliminovat. Proto je důležité věnovat pozornost vzdělávání v oblasti nanotechnologií na všech úrovních - od základních škol až po univerzity,“ říká profesor Bouda.
Dalším obecným problémem zjišťování bezpečnosti nanočástic je samotná metodika. „Výzkum začal teprve nedávno, takže ještě máme hodně práce před sebou. Navíc je to velice náročný obor -k charakterizaci nanočástic je zapotřebí složitých a nákladných přístrojů, které jsou k dispozici jen na špičkových pracovištích,“ uvádí Martin Kalbáč. „Zatím neexistují standardizované postupy, jak bezpečnostní rizika nanočástic objektivně měřit. To pak vede k paradoxním závěrům, kdy jedna studie ukáže na jejich škodlivost a vzápětí ji další vyvrátí,“ podotýká Martin Kalbáč.
Předávkované myši Nedávno se například v médiích objevila studie prokazující negativní vliv nanočástic oxidu titaničitého na vývoj mozku dosud nenarozených myší. V souvislosti s jejími výsledky se objevily úvahy o případné škodlivosti opalovacích krémů a dalších výrobků, které tuto látku obsahují. „Oxid titaničitý zabudovaný v krémech nebo používaný v potravinářství má jinou konzistenci než nanočástice TiO2 používané v laboratořích nebo ve zmiňovaném článku. Navíc autoři studie aplikovali pod kůži myší vysoké dávky, při kterých by pro ně byl toxický v podstatě jakýkoliv materiál,“ komentuje studii Marie Kalbáčová.
„Dalším problémem je, že nanočástice obecně mají tendenci se shlukovat, takže se udržují v suspenzi s jinou látkou, tzv. surfaktantem, což je jakési mýdlo. Autoři zmíněné studie k tomu použili surfaktant, který se také používá na zabíjení buněk. Takže nelze jednoznačně říci, zda poškození mozku skutečně způsobil oxid titaničitý,“ dodává Martin Kalbáč.
Podobný problém podle něj platí i pro výzkum dalších nanočástic včetně uhlíkových nanotrubek. Málokdy se podaří je vyrobit ve stoprocentně čisté podobě, takže zkoumané vzorky obsahují různé koncentrace všelijakých příměsí, které pak mohou výsledky studií značně ovlivnit.
Příliš rychlé aplikace Přes všechny tyto překážky se odborníci shodují, že bychom výzkumu rizik nanočástic měli věnovat více pozornosti. Měli bychom se vyvarovat situace, kdy by se některé výrobky dostaly na trh dřív, než se jejich bezpečnostní rizika stačí důkladně analyzovat.
„V poslední době je vyvíjen značný tlak na to, aby se nový vynález co možná nejrychleji dostal ke spotřebiteli. S tím také souvisí snaha přenést těžiště výzkumu ze základního na aplikovaný. To pak může vést k tomu, že se všechno nestihne důkladně prozkoumat před tím, než výrobek pronikne na trh,“ upozorňuje Martin Kalbáč.
Situaci dál komplikuje skutečnost, že předpona „nano“ se stala jakýmsi kouzelným slůvkem, které přitahuje pozornost zákazníků. „Na trhu se tak objevují produkty, jejichž výrobci tvrdí, že obsahují nanočástice. Ve skutečnosti ale mohou obsahovat látky ve formě mikročástic, u kterých tolik bezpečnostních rizik nehrozí - už proto, že neprojdou buněčnými stěnami,“ říká Stefan Weigel.
Označení nestačí V Evropském parlamentu se nedávno diskutovalo o povinném označování výrobků obsahujících skutečné nanočástice. Podle expertů to ale není nejšťastnější řešení: „Škodlivost nanočástic obecně zatím nebyla prokázána, takže asi není na místě zavádět nějaká drastická opatření. Navíc by to bylo komplikované - museli bychom přesně definovat, co budeme pro tento účel považovat za nanočástici, a vymyslet metodiku, jak jejich obsah standardně kontrolovat,“ vysvětluje Martin Kalbáč.
„Kromě toho nanočástice dost často tvoří shluky, které mohou dosahovat makrorozměrů, a jejichž vlastnosti pak mohou být dosti odlišné od vlastností izolovaných nanočástic,“ pokračuje český expert.
Kriticky se k nápadu zákonodárců staví i Stefan Weigel: „Nestačí zákazníkům sdělit, že se někde nacházejí nanočástice, dokud jim zároveň nemůžeme vysvětlit, co to znamená - tedy zda jsou konkrétní částice bezpečné, či nikoliv. Pokud zboží jen označíme, aniž prozkoumáme jeho bezpečnost, mohl by se ze slova nano v očích veřejnosti stát zbytečný strašák,“ říká.
Jediným rozumným řešením by podle něj bylo každou konkrétní látku prozkoumat, a teprve potom ji pustit na trh. „Nyní musíme dohánět praxi a zabývat se účinky jednotlivých druhů nanočástic. Pokud se u některých prokážou škodlivé účinky, budeme usilovat o jejich zákaz. Tyto výzkumy ale potrvají ještě několik let,“ uzavírá německý odborník.
***
Zatím neexistují standardizované postupy, jak bezpečnostní rizika nanočástic objektivně měřit
Zázraky pod mikroskopem
Nanotechnologie využívají speciálního chování hmoty, které se projevuje jen na atomární úrovni. Na rozdíl od „běžného světa kolem nás“ neplatí v nanosvětě známé fyzikální zákony a začínají se uplatňovat kvantové jevy. Tak dochází například k tomu, že železo na vzduchu při pokojové teplotě hoří.
Moderní molekuly Fullereny (A), kulovité sférické molekuly složené z pěti- a šestičlenných kruhů atomů uhlíku, jsou odolné vůči vnějším fyzikálním vlivům. Od nich jsou také odvozeny uhlíkové nanotrubky (B), které mohou díky svým unikátním vlastnostem najít uplatnění v mnoha různých aplikacích.
O autorovi| Eva Vlčková redaktorka LN
