Nanogeneeskunde wordt steeds vaker gebruikt in toepassingen zoals medicijnafgifte en diagnose, met veelbelovende resultaten op verschillende gebieden, inclusief oncologie, cardiologie en immunologie. Echter, de stijgende populariteit van nanobiomaterialen (NBM's) roept ook vragen op over hun mogelijke nadelige effecten op het milieu na uitscheiding en vrijkomen.

Een team van onderzoekers die betrokken zijn bij het door de EU gefinancierde BIORIMA-project onderzoekt deze problemen. De onderzoekers hebben onlangs de mogelijke risico's onderzocht van polymere en anorganische NBM's die worden gebruikt bij de toediening van geneesmiddelen. Hun bevindingen werden gepubliceerd in de Tijdschrift voor nanobiotechnologie .

"In gepubliceerde ecotoxicologische gegevens werd gezocht naar vijf polymere nanobiomaterialen [chitosan, polymelkzuur (PLA), polyacrylonitril (PAN), polyhydroxyalkanoaten (PHA), en poly(melk-glycolzuur) (PLGA)] en één anorganisch nanobiomateriaal [hydroxyapatiet (HAP)] om de milieugevaren voor zoet water en bodem te evalueren met behulp van een meta-analyse." Ecotoxicologie richt zich op de relatie tussen de output van menselijke activiteiten en hun effecten op biologische organismen, vooral bij de bevolking, gemeenschap, ecosysteem en biosfeerniveaus.

De studie stelt ook:"Voor PLA, PHA en PLGA, er zijn geen gepubliceerde gegevens over ecotoxiciteit gevonden en daarom kon geen gevarenbeoordeling worden uitgevoerd." Het besluit:"Vergeleken met andere veel voorkomende verontreinigende stoffen, zelfs de meest gevoelige van de geselecteerde nanobiomaterialen, chitosan, is minder giftig dan kunstmatige nanomaterialen zoals nano-ZnO en nano-Ag, enkele veel voorkomende antibiotica, zware metalen of organische verontreinigende stoffen zoals triclosan. Gezien de huidige kennis, de nanobiomaterialen die in dit werk worden behandeld, vormen daarom slechts weinig of geen gevaar voor het milieu."

Gebrek aan betrouwbare schattingen

Nanomateriaal wordt gedefinieerd als een materiaal met ten minste één externe dimensie tussen 1 nm - een miljardste van een meter - en 100 nm, of met interne structuren van 100 nm of minder. Anorganische nanomaterialen zoals goud (Au) nanodeeltjes worden gebruikt bij medische beeldvorming of kankerdetectie en -behandeling, terwijl zilveren (Ag) nanodeeltjes worden toegepast als coatings voor verblijfskatheters, antibacteriële middelen, wondverband, orthopedische implantaten en weefsel-engineered steigers. Andere toepassingen van nanodeeltjes zijn onder meer bio-imaging, fotothermische therapie, en biosensing en medicijndragers voor de afgifte van antibiotica.

"Voor de meeste nanobiomaterialen er zijn geen betrouwbare schattingen over de hoeveelheid vrijgekomen deeltjes, " zegt prof. Bernd Nowack, corresponderende auteur van de studie. In hetzelfde nieuwsbericht van BIORIMA-projectpartner Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology, Prof. Nowack zegt ook dat "aangenomen mag worden dat gouden nanodeeltjes geen problemen veroorzaken bij gebruik in medische toepassingen." De studie toont aan dat chitosan in zijn conventionele vorm giftiger is in zoet water dan in zijn nanovorm. "Het nanopolymeer was dus aanzienlijk minder schadelijk dan conventionele medicijnen die in het milieu terechtkomen, zoals antibiotica of pijnstillers. Het tweede nanopolymeer, PAN, evenals het mineraal HAP presteerden nog beter, " zoals vermeld in het nieuwsbericht. Prof. Nowack voegt toe:"Deze stoffen zijn vrijwel niet-toxisch in water." Hetzelfde nieuwsbericht benadrukt dat "de situatie anders is voor zilveren nanodeeltjes, die in de geneeskunde worden gebruikt vanwege hun antibacteriële werking. In de biosfeer, het anorganische nanomateriaal oefent precies hetzelfde toxische effect uit op micro-organismen die belangrijk zijn voor het evenwicht in een ecosysteem."

Het lopende BIORIMA-project (BIOmaterial RISk MAnagement) heeft tot doel een geïntegreerd kader voor risicobeheer te ontwikkelen voor de veilige hantering van NBM's die worden gebruikt in geavanceerde therapeutische geneesmiddelen en medische hulpmiddelen. BIORIMA-partners hopen ook een webgebaseerd beslissingsondersteunend systeem te leveren om het risico-batenprofiel van NBM-producten te helpen evalueren.