I ricercatori norvegesi sono tra i primi al mondo a utilizzare la radioattività per tracciare le nanoparticelle negli animali da esperimento e nel suolo. Le loro scoperte hanno reso più facile identificare qualsiasi impatto ambientale negativo delle nanoparticelle, che si trovano in un numero crescente di prodotti.

La nanotecnologia può essere utilizzata per migliorare le proprietà dei prodotti commerciali, uccidere i batteri, combattere gli odori e non solo. Ma cosa succede quando questi prodotti vengono scartati e queste particelle incomprensibilmente piccole vengono rilasciate nell'ambiente? Possono queste stesse qualità che uccidono i batteri negli indumenti sportivi, lavatrici e frigoriferi hanno un impatto dannoso indesiderato anche sulla salute e sull'ambiente?

Milioni di millimetro

L'uso delle nanoparticelle sta ponendo nuove domande ai ricercatori che studiano sostanze pericolose per l'ambiente. La dimensione delle nanoparticelle si misura in realtà in milionesimi di millimetro. Sono troppo piccoli per i metodi di esame utilizzati con i comuni prodotti chimici.

La prima sfida è trovare un modo per tracciare dove finiscono queste particelle. A meno che non possano essere localizzati, non sarà possibile determinare molto sul loro impatto. Quindi cosa bisogna fare per rintracciarli?

“In parole povere, è più facile trovare un ago in un pagliaio quando quell'ago è radioattivo, "dice la dottoressa Deborah H. Oughton. Il dottor Ooughton è professore all'Università norvegese di scienze della vita (UMB), specializzato in chimica nucleare. Nell'ambito di un progetto di ricerca congiunto che coinvolge UMB, l'Istituto norvegese per la ricerca sull'acqua (NIVA), Bioforsk e partner di ricerca internazionali, ha guidato lo sforzo per sviluppare metodi per tracciare le nanoparticelle rendendole radioattive. Il progetto fa parte del programma del Consiglio di ricerca norvegese sulla ricerca ambientale norvegese verso il 2015 (MILJO2015).

Difficile da scoprire

“Le nanoparticelle sono così minuscole che è difficile trovarle utilizzando metodi comuni per altre sostanze pericolose per l'ambiente. I ricercatori alla ricerca di potenziali effetti della contaminazione da nanoparticelle ricorrono spesso all'uso di concentrazioni irrealisticamente elevate di particelle nei loro esperimenti, "Il dottor Oughton afferma.

Ma ci sono diversi inconvenienti in un tale approccio. Prima di tutto, le proprietà delle particelle cambiano quando le concentrazioni diventano così dense. In secondo luogo, tali metodi rivelano molto poco sui modelli di diffusione delle nanoparticelle, degradarsi nel tempo o la capacità delle nanoparticelle di accumularsi in concentrazioni che si presume siano normalmente presenti in natura.

“Questo è il motivo per cui abbiamo voluto testare se fosse possibile tracciare le nanoparticelle usando la radioattività, "Il dottor Oughton spiega.

La radioattività come marker

La dottoressa Ooughton ha un background in chimica nucleare e ha preso l'idea che la radioattività potesse essere usata come marcatore in questo e in molti altri campi. Metodi correlati sono già in uso per gli studi sulla contaminazione ambientale radioattiva e nella diagnostica medica.

“Abbiamo esaminato i metodi utilizzati in altri campi e ci siamo fatti strada verso qualcosa che funzionasse per le nanoparticelle. L'idea è che quando le particelle sono radioattive, possono essere rintracciati. Le nostre prove dimostrano che possiamo ottenere una grande quantità di nuove e preziose informazioni utilizzando questo metodo anche con una concentrazione di particelle molto bassa, "dice il dottor Oughton.

Altamente pericoloso per i pesci

Dr Oughton e il collega Dr Erik Joner di Bioforsk, tra gli altri, ha inventato un metodo in cui i lombrichi venivano nutriti con sterco di cavallo contenente nanoparticelle radioattive di argento, cobalto e uranio. Successivamente, sono stati in grado di studiare l'assorbimento e l'accumulo delle nanoparticelle osservando come si distribuiva la radioattività e quindi confrontando le loro osservazioni con i risultati fisiologici. In altri esperimenti dello stesso progetto, i pesci sono stati esposti a varie concentrazioni di nanoparticelle.

“Una delle nostre scoperte ha mostrato che le nanoparticelle possono accumularsi in diverse parti di un organismo. Nel salmone, abbiamo visto che alcune nanoparticelle hanno influito sulla funzione delle branchie e hanno avuto un effetto gravemente tossico. La presenza di concentrazioni sorprendentemente basse di alcuni tipi di nanoargenti ha portato alla rottura delle branchie e alla conseguente morte del pesce”.

Lo studio ha utilizzato l'acqua del lago per ottimizzare la rilevanza dei risultati. L'acqua in molti laghi in Norvegia è relativamente povera di calcio. Abbiamo scoperto che questo aumenta la quantità di tempo in cui le nanoparticelle rimangono nell'acqua, dice il dottor Oughton.

La scoperta che le nanoparticelle possono avere effetti dannosi sui pesci è motivo di preoccupazione poiché la presenza di nanoargento è stata precedentemente rilevata nelle acque reflue degli impianti di depurazione delle acque reflue. Il nanoargento è anche ampiamente usato nell'abbigliamento, e gli studi dimostrano che lavare i vestiti rilascia nanoargento nel drenaggio dell'acqua. Nanosilver è persino utilizzato nelle lavatrici stesse in molti paesi, anche se questo non è consentito in Norvegia.

Le nanoparticelle possono rilasciare ioni per lunghi periodi

I ricercatori hanno anche scoperto nuove informazioni sul comportamento a lungo termine delle nanoparticelle nel suolo.

"Le nanoparticelle si degradano nel tempo attraverso il lento rilascio di ioni. Per alcune nanoparticelle, questi ioni sono gli agenti responsabili degli effetti tossici sugli organismi. Questa graduale perdita di ioni significa che le nanoparticelle libere continuano a inquinare l'ambiente per un lungo periodo di tempo, "Il dottor Oughton afferma.

Alcuni più tossici di altri

I ricercatori hanno anche scoperto differenze tra le nanoparticelle. Nanosilver era il più tossico del gruppo.

“Alcuni tipi di nanoargento hanno un effetto tossico maggiore di altri. È importante che i governi e l'industria apprendano di più sui rischi connessi ai vari tipi di nanoparticelle. I risultati della nostra ricerca, insieme ad altre ricerche sull'impatto ambientale delle nanoparticelle, significa che presto sapremo abbastanza per sapere come regolamentare l'uso al fine di prevenire danni all'ambiente, "dice il dottor Oughton.

Mercato in crescita, attività di ricerca in erba

L'uso di nanoparticelle è aumentato notevolmente negli ultimi anni. Le aree di applicazione includono cosmetici, capi di abbigliamento, giocattoli e cibo. L'uso del nanoargento come rivestimento antibatterico nei frigoriferi, abbigliamento sportivo e bende è tra gli usi più comuni.

Sia in Norvegia che in altri paesi sono in corso numerose ricerche sugli effetti del nanoargento e di altre nanoparticelle sulla salute e sull'ambiente.

“I risultati del nostro progetto di ricerca sono stati pubblicati a livello internazionale e hanno suscitato l'interesse di molti paesi. Attualmente stiamo collaborando con ricercatori in Francia, tra gli altri, sviluppare metodi di misurazione basati su marcatori radioattivi. Allo stesso tempo, anche gli istituti di ricerca in Norvegia e nell'UE hanno manifestato il loro interesse. Il lavoro continua nell'ambito di diversi progetti finanziati dal Consiglio per la ricerca norvegese e da istituti di ricerca europei, ” sottolinea il dottor Oughton.