Συζήτηση για τα buckyballs: Είναι τα νανοϋλικά τοξικά;

Από το ABC News, Οκτώβριος 2004

Κατά τη διάρκεια της προηγούμενης δεκαετίας, η ανάπτυξη των νανοϋλικών προχώρησε γρήγορα με σκοπό μια ενδεχόμενη χρήση τους σε προϊόντα που κυμαίνονται από τις ηλιακές κυψέλες ως τα φάρμακα. Εντούτοις, οι δοκιμές για τα πιθανά τοξικά αποτελέσματα αυτών των ουσιών στην υγεία του ανθρώπου και το περιβάλλον δεν εξελίσσονται τόσο γρήγορα. Πρόσφατα, ένα πείραμα προκάλεσε ανησυχία για τις γνωστές δομές buckyballs ή φουλερένια, που μοιάζουν με μπάλες σχηματισμένες από μόρια άνθρακα. Τώρα, άλλοι χημικοί επιβεβαιώνουν αυτά τα ευρήματα και αναφέρουν μια καινοτόμο μέθοδο που μπορεί να αφοπλίσει τα ενδεχομένως τοξικά φουλερένια.

ΔΙΚΤΥΟ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ. Αν και τα διαλύματα των buckyballs χωρίς επίστρωση (στην κορυφή) είναι τοξικές στα ανθρώπινα κύτταρα, η επίστρωση των σφαιρών του άνθρακα με ομάδες υδροξυλίου (που χαρακτηρίζονται ως HO ή OH) κάνει το υλικό μη βλαβερό (κάτω εικόνα).

Όπως  προκαλούν ανησυχία και οι γενετικά τροποποιημένες τροφές έτσι και οι κυβερνήσεις και η βιομηχανία αρχίζει να εξετάζει την τοξικότητα των νανοϋλικών περισσότερο, λέει η Kristen Kulinowski, εκτελεστικός διευθυντής του κέντρου του πανεπιστημίου Rice για τη βιολογική και περιβαλλοντική νανοτεχνολογία στο Χιούστον. "Πριν ενάμισι χρόνο υπήρχε ένα τεράστιο ενδιαφέρον για την χρηματοδότηση της έρευνας για την περιβαλλοντική υγεία και την ασφάλεια των νανοϋλικών", αναφέρει η ίδια.

Το υπομοριακό μέγεθος αυτών των υλικών τα προικίζει με πολύτιμες ιδιότητες αλλά θα μπορούσε επίσης να τους επιτρέψει να αλληλεπιδράσουν με τα ζωντανά κύτταρα με απρόβλεπτους, και ενδεχομένως επικίνδυνους τρόπους. Παραδείγματος χάριν, αυτή τη χρονιά, ερευνητές διαπίστωσαν ότι φουλερένια μπορούν να καταστρέψουν κύτταρα του εγκεφάλου των ψαριών, διασπώντας τις μεμβράνες τους.

Για να δει εάν η ίδια επίδραση εμφανίζεται και στα ανθρώπινα κύτταρα, μια ομάδα ερευνητών που καθοδηγήθηκαν από τον πανεπιστημιακό χημικό Vicki Colvin του Πανεπιστημίου Rice εξέθεσε ανθρώπινα κύτταρα συκωτιού και δέρματος καλλιεργημένα στο εργαστήριο, για 48 ώρες σε διαλύματα που περιέχουν διάφορες συγκεντρώσεις φουλερενίων. Η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε ότι ένα ασθενές διάλυμα - 20 μέρη ανά δισεκατομμύριο - θα μπορούσαν να σκοτώνουν τα μισά από τα ανθρώπινα κύτταρα.

"Αυτή η μελέτη επικυρώνει πραγματικά τα συμπεράσματά μας", λέει η Eva Oberdörster στο Νότιο Πανεπιστήμιο των Μεθοδιστών στο Ντάλλας, η οποία πραγματοποίησε τις μελέτες για την τοξικότητα των buckyball στα ψάρια.

Οι ερευνητές του Rice επέκτειναν το πείραμά τους επιστρώνοντας τις σφαίρες  από άνθρακα με απλές χημικές ουσίες, παραδείγματος χάριν, με υδροξύλιο ή διάφορες καρβοξυλικές ομάδες. Και τότε διαπίστωσαν ότι όσο περισσότερες επιστρωμένες χημικές ενώσεις υπήρχαν στα φουλερένια ή buckyballs, τόσο λιγότερο τοξικές γίνονταν. Στην πραγματικότητα, για αυτά τα buckyballs που είχαν το μεγαλύτερο αριθμό επιστρωμένων χημικών ομάδων, η συγκέντρωση που χρειάστηκε για να σκοτώσει τα μισά από τα ανθρώπινα κύτταρα, ήταν μεγαλύτερη κατά 10 εκατομμύρια φορές από αυτή που απαιτήθηκε με τα γυμνά φουλερένια.

Τα συμπεράσματα της ομάδας θα εμφανιστούν του στις 13 Οκτωβρίου στο Nano Letters.

Η ομάδα του Πανεπιστημίου Rice προγραμματίζει να εξετάσει την πιθανή τοξικότητα κι άλλων υλικών νανοκλίμακας, όπως είναι τα νανοσωματίδια του διοξείδιου του τιτανίου που χρησιμοποιείται στα καλλυντικά και στις αντιηλιακές κρέμες, και να ερευνήσει εάν η τοξικότητά τους επηρεάζεται από το μέγεθος και τη μορφή.