Hopp over innholdet

Mulige virkninger i celler og organer

Artikkelen tilhører Nanoteknologi, postet 15. jun 2009

Tore Tennøe
KONTAKTPERSON:

Tore Tennøe

En hovedteori om nanopartiklers helseeffekter er at de kan forårsake oksidativt stress. Dette kan skade både cellemembraner, proteiner og DNA. Hvis slike skader hoper seg opp kan det medføre skade på organer og systemer hvor cellene inngår.

Vi gjør oppmerksom på at denne artikkelen er mer enn tre år gammel. Utviklingen innen nanoteknologi går raskt, og noe av informasjonen kan derfor være foreldet.

Les mer om mulige skader i:

– Celler

– Lunger og luftveier

– Immunsystemet

– Hjertekarsystemet

– Arveanlegg og reproduksjon (inkl. kreft)

– Nervesystemet

Celleskader og oksidativt stress

Karbonnanorør er gjenfunnet i mitokondrier, mens karbonnanorør og nanogull er gjenfunnet i cellekjernen. Det er derfor grunn til å følge med på om de kan påvirke cellestrukturer og -prosesser, heriblant skade membraner og metabolisme.

Partikler av blant annet sølv, titandioksid og fullerener er vist å fremme reaktive oksygenforbindelser (ROS), noe som trolig har sammenheng med partiklenes overflateegenskaper. Dette kan forårsake betennelsesreaksjoner, cytotoksisitet (celleskade) og apoptose (kontrollert celledød).

Luftveiene

Innånding er en opplagt kanal for opptak av fremmedstoffer, men nettopp derfor er luftveiene utstyrt med en rekke forsvarsmekanismer. Utover at stoffer kan sperres ute kan de bli transportert ut gjennom flimmerhårs- og slimtransport (”clearance”), gjerne etter å ha blitt ”spist” av ulike motstandsceller, såkalte makrofager.

Nedre luftveier
Nedre luftveier.
Ill: Patrick J. Lynch Wikimedia commons

Hvor effektive disse mekanismene er, kommer blant annet an på partiklenes størrelse. Forsøk med å tilføre nanopartikler nede i lungene tyder generelt på at slike partikler i mindre grad aktiverer respons fra makrofager enn større strukturer.

Karbonnanorør (CNT) og andre typer nanotråder kan gi særegne effekter på grunn av fiberformen. Forskning antyder at mens makrofagene er i stand til å eliminere kortere lengdefraksjoner, vil lengre fraksjoner akkumuleres. Nyere forsøk har vist at lange fraksjoner av flerveggede CNT kan utløse samme type betennelsesreaksjoner som asbest.

Det er ellers foreslått at opphopning av partikler/rør og arrvev kan skade gassutvekslingen mellom lunger og blod, og dermed belaste sirkulasjonssystemet.

Immunsystemet

Deler av forklaringen på skader i luftveier og andre organer er trolig at immuncellene blir overbelastet. Eventuell overbelastning av kroppens forsvarssystemer kan i neste omgang forårsake ulike lidelser enten direkte, eller indirekte ved å svekke motstandskraften mot blant annet infeksjoner.

Forsøk har påvist spredning av nanopartikler til beinmarg, dette kan muligens ha betydning for dannelse av immunceller og blod. Det er ellers kjent at små partikler kan reagere med proteiner og forsterke immunologiske responser, noe som kan resultere i allergi.

Nanopartikler kan også tenkes å ha en rolle som bærere av allergener. Om nanopartikler i forventede eksponeringer forstyrrer immunsystemet er likevel lite klarlagt.

Hjertekarlidelser

Nanopartikler kan passere til blodomløpet fra luftveiene, muligvis også fra mage-tarm-kanalen og gjennom huden. Det er imidlertid meget usikkert i hvor stor grad dette skjer. Nanopartikler er funnet i hjertet, og dessuten i lever og milt.

Det er foreslått at nanopartikler kan påvirke koaguleringen av blodet og dermed forårsake avleiringer i blodårene. Dessuten er det mulig at opphoping av nanopartikler og arrvev i luftveiene i neste omgang også belaster sirkulasjonssystemet. Utover dette finnes det lite kunnskap om effekter av nanopartikler på hjertekarsystemet.

Skader på arvemateriale, reproduksjon eller hormonsystem

Vi vet lite om hvorvidt nanopartikler kan være kreftfremkallende eller reproduksjonsskadelige. Funn av at nanopartikler kan passere fra blod til mannlige kjønnsorganer, og dernest at de kan passere cellemembraner, gir grunn til å følge med på om de kan påvirke kjønnsceller eller andre deler av reproduksjonssystemet.

Nanopartikler av TiO2 har blitt klassifisert som et mulig kreftfremkallende stoff. En slik effekt kan i tilfelle både skyldes at stoffet forstyrrer DNA direkte, eller det kan være en indirekte effekt gjennom dannelse av reaktive oksygenforbindelser eller overbelastning av makrofager. Det er også grunn til å undersøke om nanomaterialer kan forstyrre hormonsystemene.

Nevrologiske effekter

Selv for kjente kjemikalier vet vi foreløpig lite om effekter på nervesystemet. Kunnskap om nanomaterialers effekter er enda mer mangelfull, men indikasjoner på at enkelte nanopartikler kan vandre langs luktnerven fra nesen og muligens over til hjernen vekker oppmerksomhet.

Forsøk viser en mulig sammenheng mellom nanopartikler og økt dannelse av proteinfibriller, et stoff som finnes i neuronene og som kan forårsake fremvekst av et hjernetoksin kalt amyloid. Dannelse av proteinfibriller og amyloid har blitt satt i sammenheng med blant annet Alzheimer og Creutzfeldt-Jacobs sykdom.

LES OGSÅ

Næringsinteresse

De unike egenskapene som opptrer på nanoskalaen gir mulighet til å fylle teknologiske behov innen nær sagt alle samfunnsområder. Mest synlig er kanskje produkter som selges på forbrukermarkedet, som sportsutstyr, klær, kosmetikk og elektronikk, men nanoteknologi utnyttes også innen helsevesenet, energisektoren og industrien.

Les hele saken »

Nanoteknologi viktigere enn digital teknologi?

Nanoteknologi kan revolusjonere samfunnet på samme måte som elektrisiteten og samlebåndsproduksjonen i sin tid gjorde, og kan bli viktigere for økonomien enn digital teknologi, mener amerikanske eksperter.

Les hele saken »

Hva er nanoteknologi?

Nanoteknologi er teknologi på atom- og molekylnivå. Teknologien utnytter unike egenskaper som opptrer på denne skalaen.

Les hele saken »