Prothesen bewogen door gedachten. Gerichte behandelingen voor agressieve hersenkanker. Soldaten met verbeterd zicht of bionische oren. Deze krachtige technologieën klinken als sciencefiction, maar worden mogelijk dankzij nanodeeltjes.

"In de geneeskunde en andere biologische omgevingen is nanotechnologie verbazingwekkend en nuttig, maar het kan schadelijk zijn als het verkeerd wordt gebruikt", zegt Ashley Bradley, scheikundige van het Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), onderdeel van een team van onderzoekers die een uitgebreid onderzoek naar toepassingen van nanobiotechnologie hebben uitgevoerd. en beleid.

Hun onderzoek, beschikbaar in Health Security , probeert het zeer grote, actieve veld van nanotechnologie in biologische toepassingen samen te vatten, de aandacht te vestigen op lacunes in de regelgeving en gebieden aan te bieden voor verdere overweging.

"Uit ons onderzoek hebben we geleerd dat er nog niet veel mondiale regelgeving bestaat", zegt Bradley. "En we moeten een gemeenschappelijke reeks regels creëren om de ethische grenzen te achterhalen."

Nanodeeltjes, grote verschillen

Nanodeeltjes zijn clusters van moleculen met andere eigenschappen dan grote hoeveelheden van dezelfde stoffen. In de geneeskunde en andere biologische toepassingen zorgen deze eigenschappen ervoor dat nanodeeltjes kunnen fungeren als de verpakking die behandelingen door celwanden en de moeilijk te passeren bloed-hersenbarrière heen levert.

“Je kunt de nanodeeltjes een beetje vergelijken met het plastic rond geraspte kaas”, zegt PNNL-chemicus Kristin Omberg. "Het maakt het mogelijk om iets bederfelijks direct te krijgen waar je het wilt hebben, maar achteraf krijg je te maken met een heleboel substantie waar het voorheen niet was."

Helaas is het omgaan met nanodeeltjes op nieuwe plaatsen niet eenvoudig. Koolstof is potlood, nanokoolstof geleidt elektriciteit. Hetzelfde materiaal kan op nanoschaal verschillende eigenschappen hebben, maar de meeste landen reguleren het nog steeds op dezelfde manier als bulkmateriaal, als het materiaal al gereguleerd is.

Zinkoxide, een materiaal dat stabiel en niet-reactief was als pigment in witte verf, hoopt zich nu bijvoorbeeld op in de oceanen wanneer het wordt gebruikt als nanodeeltjes in zonnebrandcrème, wat een oproep rechtvaardigt om alternatieve rifveilige zonnebrandmiddelen te creëren. En hoewel vetten en lipiden niet gereguleerd zijn, suggereren de onderzoekers welke instanties hun mening zouden kunnen geven over de regelgeving als vetten nabehandelingsproducten zouden worden.

Het artikel inventariseert ook nationale en internationale instanties, organisaties en bestuursorganen die geïnteresseerd zijn in het begrijpen van hoe nanodeeltjes afbreken of reageren in een levend organisme en de ecologische levenscyclus van een nanodeeltje. Omdat nanobiotechnologie materiaalwetenschap, biologie, geneeskunde, milieuwetenschappen en technologie omvat, moeten deze uiteenlopende onderzoeks- en regelgevingsdisciplines samenkomen, vaak voor de eerste keer, om de impact op mens en milieu volledig te begrijpen.

Dubbel gebruik:goed voor ons, slecht voor ons

Net als op andere snelgroeiende terreinen zit er een tijdsverschil tussen de belofte van nieuwe ontwikkelingen en de mogelijkheden van onbedoeld gebruik.

"Er waren zoveel meer toepassingen dan we dachten", zegt Bradley, die opwindende nanobio-voorbeelden verzamelde, zoals onder meer de behandeling van Alzheimer, permanente contactlenzen, orgaanvervanging en verbeterd spierherstel.

Het artikel belicht ook zorgen over het overschrijden van de bloed-hersenbarrière, door gedachten geïnitieerde controle over computers en nano-enabled DNA-bewerking, waarbij de onderzoekers suggereren dat meer voorzichtigheid, ondervraging en aandacht gerechtvaardigd zouden kunnen zijn. Deze aandacht omvat alles, van diepgaand fundamenteel onderzoek en regelgeving tot aan wat Omberg 'het equivalent van het verwijderen van tatoeages' noemde als pogingen tot splitsing van het eigen DNA mislukken.

De onderzoekers trekken parallellen met meer gevestigde velden zoals synthetische bio en farmacologie, die lessen bieden die kunnen worden geleerd van huidige zorgen zoals de onbedoelde gevolgen van fentanyl en opioïden. Ze geloven dat deze velden ook voorbeelden bieden van innovatieve coördinatie tussen wetenschap en ethiek, zoals de IGEM-studentenwedstrijd voor synthetische bio, om niet alleen na te denken over hoe nieuwe technologieën te creëren, maar ook om het gebruik en de controle ervan vorm te geven.

Omberg zei dat de ongewoon enthousiaste eerste recensenten van het artikel nog meer potentiële toepassingen en zorgen hebben aangedragen, wat aantoont dat experts op veel gebieden erkennen dat ethische nanobiotechnologie een probleem is dat we onder de aandacht moeten brengen. "Dit is een trein die rijdt. Het zal triest zijn als we over tien jaar niet meer weten hoe we erover moeten praten."

Meer informatie: Anne M. Arnold et al, De belofte van opkomende nanobiotechnologieën voor in vivo toepassingen en implicaties voor veiligheid en beveiliging, Gezondheidsbeveiliging (2022). DOI:10.1089/hs.2022.0014

Geleverd door Pacific Northwest National Laboratory