Zinkoxide zou het perfecte ingrediënt voor zonnebrand zijn als het resulterende product er niet zo gek uitzag. Dik, wit en pastei, het werd ooit vooral gezien bij strandwachten, surfers en anderen die serieuze bescherming tegen de zon nodig hadden.

Maar wanneer de zonnefilters zijn gemaakt met nanodeeltjes, worden ze helder - wat ze gebruiksvriendelijker maakt.

Verbeterde zonnefilters zijn slechts een van de vele innovatieve toepassingen van nanotechnologie, waarbij de structuur van chemische verbindingen drastisch wordt verkleind en fundamenteel wordt veranderd. Maar producten gemaakt met nanomaterialen roepen ook grotendeels onbeantwoorde veiligheidsvragen op - zoals of de deeltjes die ze effectief maken in de bloedbaan kunnen worden opgenomen en giftig zijn voor levende cellen.

Minder dan twee decennia oud, de nanotech-industrie is booming. Nanodeeltjes - gemeten in miljardsten van een meter - worden al gevonden in duizenden consumentenproducten, inclusief cosmetica, geneesmiddelen, antimicrobieel zuigelingsspeelgoed, sportuitrusting, voedselverpakkingen en elektronica. Naast het produceren van transparante zonnefilters, nanomaterialen helpen bij het maken van lichte en stevige tennisrackets, kleding die niet vlekt en stankvrije sokken.

De deeltjes kunnen veranderen hoe producten eruitzien of functioneren, omdat materie zich op nanoschaal anders gedraagt, unieke en mysterieuze chemische en fysische eigenschappen aannemen. Materialen gemaakt van nanodeeltjes kunnen meer geleidend zijn, sterker of chemisch reactiever zijn dan die met grotere deeltjes van dezelfde verbinding.

"Alles wat oud is, wordt nieuw wanneer het wordt geminiaturiseerd, " zei Tsjaad Mirkin, directeur van het International Institute for Nanotechnology aan de Northwestern University. "Dit geeft wetenschappers een nieuwe speeltuin, een gericht op het bepalen wat die verschillen zijn en hoe ze kunnen worden gebruikt om dingen beter te maken."

Maar de ontwikkeling van toepassingen voor nanotechnologie gaat sneller dan wat wetenschappers weten over veilig gebruik. Dezelfde ongebruikelijke eigenschappen die materialen op nanoschaal aantrekkelijk maken, kunnen ook onverwachte risico's opleveren voor de menselijke gezondheid en het milieu, volgens de wetenschappelijke literatuur.

"We hebben deze materialen nog niet erg goed gekarakteriseerd in termen van wat de potentiële effecten op levende organismen zouden kunnen zijn, " zei Kathleen Eggleson, een onderzoekswetenschapper in het Centrum voor Nanowetenschappen en Technologie aan de Universiteit van Notre Dame.

Wetenschappers weten nog niet hoe lang nanodeeltjes in het menselijk lichaam blijven of wat ze daar kunnen doen. Maar uit onderzoek op dieren is gebleken dat geïnhaleerde nanodeeltjes alle delen van de luchtwegen kunnen bereiken; vanwege hun kleine formaat en vorm, ze kunnen snel migreren naar cellen en organen. De kleinere deeltjes kunnen ook risico's opleveren voor hart en bloedvaten, het centrale zenuwstelsel en het immuunsysteem, volgens de Food and Drug Administration.

Dierstudies hebben aangetoond dat sommige materialen op nanoschaal de beschermende bloed-hersenbarrière kunnen passeren, waardoor geneesmiddelen medicijnen rechtstreeks in de hersenen kunnen afleveren om tumoren of andere aandoeningen te behandelen. Maar er zijn ook aanwijzingen dat sommige nanodeeltjes schade kunnen veroorzaken door oxidatieve stress en andere mechanismen als ze in de hersenen terechtkomen.

Nog onbekend is "hoe groot (potentiële schade) zou zijn, hoeveel nanomateriaal zou er nodig zijn om merkbare schade aan te richten, en hoe goed het lichaam in staat zou zijn om met de stof om te gaan en te herstellen, " zei Andrew Maynard, directeur van het Risk Science Center van de Universiteit van Michigan.

Hoewel nanomaterialen al meer dan tien jaar in consumentenproducten worden gebruikt, de FDA erkende in april voor het eerst dat ze verschillen van hun bulktegenhangers en potentiële nieuwe risico's hebben die mogelijk moeten worden getest. In ontwerprichtsnoeren over de veiligheid van nanomaterialen in cosmetische producten, het adviseerde bedrijven om de FDA te raadplegen om de beste manier te vinden om hun producten te testen.

In plaats van een one-size-fits-all-aanpak te hanteren, de FDA is van plan om nanoproducten per geval te beoordelen, volgens de richtlijnen. "Er is niets inherent goed of slecht aan een nanomateriaal, " zei Mirkin, die niettemin van mening is dat elke materiaalklasse als een nieuwe vorm van materie moet worden beschouwd en naar behoren moet worden beoordeeld op veiligheid.

In verschillende overheidsrapporten is bezorgdheid geuit over het gebrek aan milieu-, gezondheids- en veiligheidstests van nanomaterialen die naar verwachting in de komende tien jaar op de markt zullen komen. In 2009, ontwikkelaars genereerden $ 1 miljard uit de verkoop van nanomaterialen; de markt zal naar verwachting exploderen tot $ 3 biljoen in 2015, volgens een rapport van de National Research Council.

Vorig jaar vond de Environmental Protection Agency hiaten in de gegevens op zes kritieke gebieden, inclusief een beoordeling van de menselijke gezondheid en toxicologische gegevens. In een rapport van januari de onderzoeksraad waarschuwde dat "weinig vooruitgang is geboekt met betrekking tot de effecten van ingenomen nanomaterialen op de menselijke gezondheid."

Hoewel de federale financiering voor onderzoek naar gezondheid en veiligheid op het gebied van milieu tussen 2006 en 2010 verdubbelde - van $ 38 miljoen tot $ 90 miljoen - is het slechts een fractie van het federale budget van miljarden dollars voor onderzoek en ontwikkeling op het gebied van nanotechnologie, aldus het Government Accountability Office in een rapport van mei. De GAO vond ook ernstige problemen met de manier waarop gezondheids- en veiligheidsgegevens werden verzameld en gerapporteerd.

Fundamentele onbeantwoorde vragen zijn onder meer welke materialen schadelijk zijn voor mens of milieu, hoe blootstelling moet worden gemeten en wat er met nanodeeltjes gebeurt als ze in een waterlichaam of in de bodem terechtkomen. In sommige gevallen, nanomaterialen zijn in verband gebracht met toxische effecten, maar wetenschappers weten niet waarom de problemen optreden.

"Mensen denken dat de (nanomaterialen) slecht kunnen zijn omdat ze in het groottebereik van een virus zitten, dus ze kunnen gaan waar virussen gaan, misschien, het opwekken van een immuunrespons, " zei Nancy Monteiro-Rivière, een professor in onderzoeksdermatologie en toxicologie aan de North Carolina State University. "Cellen in de lymfeklieren kunnen het oppikken en verspreiden."

Maar "er zijn zoveel verschillende soorten nanomaterialen en vormen en maten dat iedereen moet worden gezien als een individueel deeltje, "Zei Monteiro-Rivière. "Je kunt niet generaliseren."

In het geval van zonnebrandcrème, Toxiciteit van nanodeeltjes hangt af van verschillende factoren, inclusief hun grootte, structuur, oppervlakte-eigenschappen of coating en het vermogen om te aggregeren of samen te klonteren, grotere deeltjes vormen.

De grootste zorg is of de deeltjes de huidbarrière kunnen binnendringen. "Tot dusver, ze hebben geen penetratie getoond, " zei Dr. Steven Q. Wang, directeur dermatologische chirurgie en dermatologie bij Memorial Sloan-Kettering Cancer Center in New Jersey. "Maar we weten echt niet (wat er gebeurt) als iemand wordt verbrand, heeft eczeem of een huidaandoening of de huid is niet intact." Hoewel Wang denkt dat nano-zonnebrandmiddelen veilig zijn voor de meeste mensen, hij zei dat het ook onduidelijk is wat de risico's zijn als een kind een hand of arm zou likken en de nano-zonnebrandcrème zou innemen.

Door de nanomaterialen die in zonnebrandmiddelen worden gebruikt bloot te stellen aan de ultraviolette stralen van de zon, worden ook vrije radicalen gegenereerd, die celmembranen kunnen beschadigen. In feite, de grootte en concentraties van nanodeeltjes die de beste zonbeschermingsfactor en transparant uiterlijk leveren, kunnen ook de meeste vrije radicalen genereren, volgens een studie van Amanda Barnard, een Australische onderzoeker en theoretisch fysicus die gespecialiseerd is in het voorspellen van het gedrag van nanodeeltjes in de echte wereld.

Als beschermende maatregel, de nanodeeltjes zijn vaak bedekt met een omhulsel dat de vrije radicalen absorbeert, zei Wang. Maar sommigen blijven ongerust over de mogelijke toxiciteit van de coatings en of de deeltjes cellen kunnen binnendringen. Om een ​​zonnescherm op MightyNest.com te vermelden, een online marktplaats voor natuurlijke producten, het moet op mineralen zijn gebaseerd, breed spectrum en vrij van nanodeeltjes.

"Omdat het niet nodig is dat een zonnebrandcrème nanodeeltjes heeft om effectief te zijn, we spelen op veilig, " zei Kristen Conn, mede-oprichter van Mighty Nest uit Evanston, Ziek., die zei dat ze zich zorgen maakt over de mogelijke productie van vrije radicalen.

In april, in reactie op een petitie waarin meer toezicht op nanotechnologie wordt geëist, de FDA oordeelde dat actueel gebruik van nano-zinkoxide en titaniumdioxide-zonnebrandmiddelen veilig is. Onder verwijzing naar het onderzoek van Monteiro-Rivière, die de FDA "de meest definitieve tot nu toe, " het bureau vond "minimaal bewijs van de verdere penetratie tot aan de capillaire bedden die nodig zou zijn voor systemische levering aan de organen, waar het potentieel schadelijke effecten zou kunnen hebben."

Dr. Martha Howard, een integratieve arts in Chicago, is nog niet overtuigd. De 70-jarige gebruikt niet-nano-zink zonnefilters wanneer ze zwemt en wandelt, omdat ze buitengewoon effectief zijn en "er niet genoeg bekend is over hoe lang nanodeeltjes in het lichaam blijven en waar ze zich ophopen en de soorten schade die ze kunnen aanrichten, " ze zei.

Hoewel wordt aangenomen dat nanozink en titanium veel worden gebruikt in Amerikaanse zonnefilters, ze worden zelden als zodanig bestempeld. Als het product zinkoxide of titaniumdioxide bevat - ook wel fysieke zonnebrandmiddelen genoemd omdat ze de zonnestralen blokkeren - en wit lijkt wanneer het wordt aangebracht, het is hoogstwaarschijnlijk een nano-zonnebrandmiddel. Termen als 'gemicroniseerd' en 'ultrafijn' kunnen ook verwijzen naar deeltjes van nanogrootte (het is onduidelijk welke, indien van toepassing, chemische zonnebrandmiddelen gebruiken nanodeeltjes.)

Voorstanders van nanotechnologie zeggen dat de potentiële voordelen veel verder reiken dan zonnebrandcrème. Het beheersen van materie op atomaire schaal wordt geprezen als de volgende "industriële revolutie", omdat het zou kunnen helpen bij het oplossen van alles, van klimaatverandering en honger in de wereld tot energietekorten en verlies van biodiversiteit. in de geneeskunde, wetenschappers stellen zich microscopisch kleine robots voor die in de bloedbaan kunnen rondzwemmen, repareren van cellen en het diagnosticeren van ziekten. Nanotechnologie kan ook krachtige nieuwe therapeutische wapens ontketenen voor de behandeling van veel van de ergste vormen van kanker, cardiovasculaire problemen en neurodegeneratieve ziekten.

Maar terwijl het veld naar voren raast, sommigen adviseren een voorzorgsaanpak. Verschillende belangengroepen, waaronder het International Centre for Technology Assessment, Vrienden van de aarde en de Natural Resources Defense Council, hebben opgeroepen tot een moratorium op de verkoop van "onveilige, niet-getest en ongereguleerd gebruik" van nanomaterialen.

De Milieuwerkgroep, een belangengroep die een jaarlijkse lijst met veiligheidsbeoordelingen voor zonnebrandcrème uitgeeft, verraste sommige waarnemers door nano-zonnebrandmiddelen te noemen als een van de "veiligste en meest effectieve" keuzes. Maar het keurt nanomaterialen in het algemeen niet goed, en de groep beveelt aan dat consumenten die in cosmetica vermijden, die gemakkelijk kunnen worden ingeademd. "We blijven diep bezorgd over de algemene veiligheid en het toezicht op nanotechnologie, evenals over de gevolgen voor werknemers en het milieu, " zei David Andrews, een senior wetenschapper bij EWG.

Eggleson denkt dat het een vergissing zou zijn om een ​​moratorium in te stellen op alles wat met nano te maken heeft. "Dat zou een rem zetten op dingen die we willen en nodig hebben, maar het is aan ons om goede beheerders te zijn van de technologie die we hebben, " zei ze. "De menselijke tekortkomingen zijn een groter probleem geweest dan de technologie zelf."

(c) Chicago Tribune uit 2012
Gedistribueerd door MCT Information Services