DNA e ambiente minacciati dalle nanotecnologie

Noi tutti pensiamo che gli articoli personali di uso quotidiano siano inoffensivi: cosmetici, lozioni abbronzanti, calze e abbigliamento sportivo, ma questi prodotti potrebbero contenere particelle nanotech (novità sviluppata dalla cosiddetta nanotecnologia). Le minuscole particelle generate dalla nanotecnologia hanno dimostrato la loro capacità di far ammalare e uccidere i lavoratori di fabbriche che utilizzano questo tipo di tecnologia. I rischi conosciuti per la salute umana includono danni gravi e permanenti al polmone, mentre gli studi sulle cellule rivelano danni genetici al DNA. Estremamente tossiche per la fauna acquatica, le nanoparticelle comportano chiari rischi per molte specie e minacciano l’intera catena alimentare.

Le nanoparticelle sono state presentate dall’industria come il meraviglioso ingrediente di nuovi prodotti per l’igiene personale, il confezionamento degli alimenti, le vernici, le procedure mediche, gli articoli farmaceutici, gli pneumatici e i pezzi di automobile, tra il numero sempre crescente di altri prodotti di consumo. Le compagnie cosmetiche aggiungono nanoparticelle di diossido di titano alle creme solari per renderle trasparenti sulla pelle. I produttori di abbigliamento sportivo hanno inventato vestiti inodori che contengono nanoparticelle d’argento, due volte più tossiche per i batteri rispetto alla candeggina. Le compagnie industriali automobilistiche hanno aggiunto nanofibre di carbonio per rinforzare pneumatici e pannelli di carrozzeria.

Secondo il Progetto USA sulle Nanotecnologie Emergenti (PEN), gli articoli per la salute e il fitness continuano a dominare l’offerta della produzione nanotecnologica, raggiungendo il 60% dei prodotti conosciuti. Il nanoargento è il nanomateriale più utilizzato, grazie alle sue proprietà antimicrobiche, nella fabbricazione di gran parte di prodotti, infatti, ben 259 di essi lo contengono (il 26% di 1.000 articoli studiati). L’inventario aggiornato del PEN presenta i prodotti di 24 paesi, incluso Stati Uniti, Cina, Canada e Germania

Finora i nanomateriali sono stati così poco compresi che gli scienziati non sono in grado di predire come si comporteranno e di testare la loro sicurezza. Più di 1.000 articoli di consumo manifatturati con nanoparticelle, che possono essere fino a 100 volte più piccole di un virus, sono già sul mercato, nonostante la quasi totale assenza di dati certi sui pericoli che comportano per la salute umana e l’ambiente. E mentre queste particelle atomiche possono essere un beneficio in alcune applicazioni mediche, scienziati e ambientalisti richiedono maggiori studi. Fino ad oggi sono pochi gli effetti nocivi riscontrati di questa nuova tecnologia virtualmente non regolamentare. Ma questa mancanza potrebbe essere dovuta proprio agli scarsi studi che sono stati condotti nella fretta di trovare un sempre maggior numero di applicazioni nanotech redditizie.

La nanotecnologia, la scienza dell’infinitamente piccolo, è un’importante industria emergente, con un mercato annuale proiettato intorno a un trilione di dollari statunitensi entro il 2015. Essa implica la manipolazione o la produzione di nuovi materiali a partire da piccole porzioni di materia leggermente più grandi di atomi e molecole; argento e carbonio costituiscono i materiali base più importanti.

I nanomateriali sono più piccoli del diametro di un capello umano e possono essere osservati solo attraverso potenti microscopi. Un nanometro è la miliardesima parte di un metro, un capello umano misura circa 80.000 nanometri. Un atomo è pressappoco la terza parte di un nanometro e le nanoparticelle sono gruppi di atomi di solito più piccoli di cento nanometri. Le minuscole particelle di materiali presentano spesso proprietà uniche e diverse da quelle degli stessi materiali in scala più grande. Le nanoparticelle devono il loro successo alle straordinarie, e a volte davvero insolite, proprietà che possiedono.

Ad esempio, le racchette da tennis fatte con nanotubi di carbonio sono incredibilmente forti, mentre i pezzi più grandi di grafite si rompono facilmente. L’industria medica sta investendo enormemente sulle nanoparticelle per creare farmaci di precisione in grado di mirare a specifici tessuti, come le cellule cancerose. Mentre alcuni di questi nuovi materiali possono avere applicazioni benefiche nelle procedure mediche, medicazioni di ferite e prodotti farmaceutici, cresce la preoccupazione sui possibili effetti tossici. Le nanoparticelle sono state collegate soprattutto alle malattie polmonari e ai danni genetici.

Nel corso di un nuovo studio britannico, gli investigatori hanno riscontrato un processo mai visto prima, soprannominato “toxic gossip”, in cui le nanoparticelle di metallo danneggiano il DNA, perfino attraverso le barriere di tessuto epidermico intatte. I ricercatori hanno definito la scoperta come un’”enorme sorpresa”, poiché le nanoparticelle, sembra, abbiano indirettamente creato dei danni.

Adesso, per la prima volta, uno studio scientifico ha stabilito una relazione chiara e causale tra il contatto umano con le nanoparticelle e gravi problemi di salute. Secondo un articolo pubblicato sull’ European Respiratory Journal da un gruppo di ricercatori cinesi diretti da Yuguo Song, del Dipartimento di Medicina del Lavoro e Tossicologia Clinica del Chaoyang Hospital di Beijing, sette giovani operaie si sono gravemente ammalate dopo aver lavorato in una fabbrica di vernici che utilizzava la nanotecnologia. Le operaie hanno sofferto danni gravi e permanenti ai polmoni, oltre ad eruzioni cutanee su viso e braccia. Due di loro sono morte, mentre le altre cinque non sono ancora guarite, nonostante siano passati diversi anni.

Circa cinquecento studi hanno dimostrato la tossicità della nanotecnologia per gli animali, le cellule umane e l’ambiente. Sebbene l’articolo di Song provi per la prima volta l’evidenza della tossicità negli esseri umani, secondo la ricercatrice Silvia Ribeiro questo risultato potrebbe essere solo la punta dell’iceberg di un’industria estremamente rischiosa.

Gli agglomerati di nanoparticelle dello stesso materiale, invece, si comportano diversamente, in modo più potente, più tossico, ed hanno proprietà radicalmente differenti. Ciò che le rende così utili rende anche la loro sicurezza così incerta. È necessaria una ricerca immediata e approfondita sulla tossicità delle nanoparticelle. Gli effetti sulla salute umana e sull’ambiente derivano dalle nanoparticelle che si riversano nei condotti idrici attraverso il trattamento delle acque reflue, colpendo gli organismi che vivono nell’acqua e le persone che bevono e cucinano con quell’acqua.

Le nanoparticelle che destano maggiore preoccupazione sono tre: quelle d’argento, le nanofibre di carbonio, e le cosiddette “buckyballs”, ovvero microscopiche strutture di carbonio a forma di pallone da calcio.

Il nanoargento è noto per la sua alta tossicità verso la vita acquatica. Mentre per gli esseri umani l’argento risulta più sicuro di altri metalli tossici come il piombo e il cromo, per gli organismi acquatici purtroppo non è così. L’argento è più tossico per molti organismi di acqua dolce e salata, risalendo dal fitoplancton (alla base della catena alimentare) fino agli invertebrati marini, come ostriche e lumache, e ad altri tipi di pesce, soprattutto nella loro fase di crescita. Molte specie di pesci e crostacei, così come i pesci di cui si nutrono, sono vulnerabili. La prolungata esposizione all’argento colpisce e spezza la salute dell’ecosistema. Il nanoargento è significativamente più tossico dei pezzi d’argento perché le particelle microscopiche in una vasta area aumentano la loro capacità di interagire con l’ambiente. È stata comprovata la capacità del nanoargento di rompersi, scomporsi e infiltrarsi nell’acqua quando, per esempio, gli indumenti sportivi contenenti nanoparticelle d’argento per il controllo degli odori, vengono centrifugati nelle lavatrici. Secondo uno studio sulle nanoparticelle d’argento utilizzate come antimicrobici nei tessuti, su sette campioni testati, quattro di questi hanno perso dal 20 al 35% dell’ argento al loro primo lavaggio e, una marca, ha perso la metà del suo contenuto d’argento già dopo i primi due lavaggi, andando a finire direttamente nell’ambiente. Molti corsi d’acqua si stanno riprendendo dagli alti livelli d’argento introdotti dall’industria fotografica durante il ventesimo secolo. I nuovi prodotti contenenti nanoparticelle d’argento possono risultare altamente tossici per i livelli d’argento che verrebbero così reintrodotti nei fiumi e nei laghi attraverso gli impianti per il trattamento delle acque.

Le nanofibre di carbonio aggiunte agli pneumatici e intessute nell’abbigliamento per produrre diversi colori senza utilizzare tinte, sono tendenzialmente usate anche in prodotti attraverso i quali potrebbero essere inalate provocando danni ai polmoni. In uno studio pubblicato sul Journal of Molecular Cell Biology, i ricercatori cinesi hanno scoperto che una classe di nanoparticelle ampiamente sviluppata in medicina, dendrimeri poliamidoaminici (PAMAM), causano danni ai polmoni innescando un tipo di cellule programmate, conosciute come cellule mortali autofagiche. Inoltre, le “buckyballs” a base di carbonio hanno dimostrato di essere assorbite dagli organismi semplici, sollevando la preoccupazione che le sostanze tossiche contaminino la catena alimentare danneggiandola alla base.

Oggi, secondo il PEN, più di un migliaio di prodotti basati sulla nanotecnologia, sono stati resi disponibili ai consumatori di tutto il mondo. Il più recente aggiornamento dell’inventario, risalente a tre anni e mezzo fa, riflette il crescente utilizzo delle minuscole particelle in ogni cosa, dai prodotti convenzionali come gli utensili da cucina antiaderenti, accendigas, racchette da tennis più resistenti, fino a dispositivi sofisticati come sensori indossabili che monitorizzano la postura.

“L’uso di nanotecnologia nei prodotti per i consumatori continua a crescere rapidamente”, afferma il direttore del PEN David Rejeski. Quando abbiamo fatto partire l’inventario nel marzo 2006, c’erano soltanto 212 prodotti. Se l’introduzione di nuovi prodotti dovesse continuare a questo ritmo, il suo numero potrebbe avvicinarsi a 1.600 entro i prossimi due anni. Questo porterà a delle significative cause per negligenza contro organismi come la Food and Drugs Administration (Agenzia per gli Alimenti e i medicinali, FAD nelle sua sigla inglese) e la Consumer Product Safety Commission (CPSC), che spesso adottano meccanismi insufficienti a identificare prodotti nanotech prima che entrino a far parte del mercato”.

Maggiori informazioni sulle nanotecnologie: www.fda.gov/ScienceResearch/SpecialTopics/Nanotechnology/FrequentlyAskedQuestions/ default.htm.

Aggiornamento di Paul Eubig e Wendy Hessler, Environmental Health News

Abbiamo ritenuto questa storia interessante perché la ricerca si trova in una fase iniziale verso la definizione di quanto i prodotti dei consumatori contribuiscano alla presenza di nanoparticelle nell’ambiente. Conoscere l’ammontare della sostanza chimica che entra nell’ambiente, è un presupposto necessario per stimare il rischio che il contaminante solleva per l’ambiente e la salute umana. In generale, questa storia ha catturato la nostra attenzione perché gli interrogativi che suscita riflettono preoccupazioni a cui non sono anora state date risposte.

Questa tematica non è stata abbastanza divulgata. Brevi recensioni sono apparse sul New York Times e su Chemical & Engineering News. L´Environmental Health News ha fatto riferimento a un seguito interessante su Particle and Fibre Toxicology [Tossicologia delle Particelle e delle Fibre n.d.t.], che dimostrava come i tessuti trattati con questa tecnologia rilasciassero nanoparticelle d´argento quando esposti a sudore umano artificiale. Pertanto sta emergendo un quadro secondo il quale le nanoparticelle d’argento fuoriescono dai prodotti, esponendo gli umani e insinuandosi nella rete fluviale ad un’estensione più grande di quanto si sarebbe potuto immaginare. Intanto, secondo alcuni articoli apparsi su Environmental Health Perspectives e Small, altri ricercatori hanno dimostrato gli effetti nocivi delle nanoparticelle d’argento, rispettivamente nello sviluppo delle cellule nervose e negli embrioni dei pesci.

L’intenzione non è colpire le nanoparticelle d’argento ma piuttosto richiamare l’attenzione su un argomento più ampio: la sicurezza della nanotecnologia. Il grande potenziale della nanotecnologia per rivoluzionare un ampio spettro di campi, dalla produzione e gestione energetica, alla salute, e ai beni di consumo, si sta gradualmente realizzando.

Inoltre, la nanotecnologia fornisce importanti prove per le valutazioni di sicurezza. La composizione, misura e struttura delle nanoparticlle sono alcuni dei numerosi fattori che influenzano la loro azione nel corpo o nell’ambiente. In più, alcuni ti pi particolari di nanoparticelle, come l’argento, non agiscono necessariamente come molecole individuali o atomi della stessa sostanza, come l’argento ionico, libero.

Sfortunatamente, gli organi di controllo sono stati lenti nel contenere la rapida emergenza della nanotecnologia sul posto di lavoro e in casa, e più in generale nell’ambiente, in un vertiginoso gioco al recupero, in cui le applicazioni di nanotecnologia continuano a moltiplicarsi, mentre le regole del campo di gioco non sono state ancora ben definite. I fulcri dell’attuale dibattito su quanto siano sufficienti i dati esistenti sulla sicurezza per i prodotti che contengono nanoparticelle, o ulteriori valutazioni degli impatti sulla salute umana e ambientale, devono essere ancora svolte.

Il secolo scorso ci fornisce numerosi esempi di sostanze chimiche come il piombo, il diclorodifeniltricloroetano (DDT), e i bifenili policlorurati (PCB) per nominarne alcuni, che inizialmente vennero considerati vantaggiosi, dimostrarono in seguito di causare effetti secondari nocivi sulla salute umana o sull’ambiente, al punto da annullarne i benefici. La nostra ricerca aspira ad aiutare la società nel ricordare le lezioni del passato e a essere cauti nell’accogliere la promessa del futuro.

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