L'ossido di zinco sarebbe l'ingrediente perfetto per la protezione solare se il prodotto risultante non avesse un aspetto così sciocco. Di spessore, bianco e pastoso, una volta era visto principalmente sui bagnini, surfisti e altri che avevano bisogno di una seria protezione solare.

Ma quando i filtri solari sono realizzati con nanoparticelle, diventano trasparenti, il che li rende più facili da usare.

I filtri solari migliorati sono solo uno dei tanti usi innovativi della nanotecnologia, che comporta un drastico restringimento e un cambiamento radicale della struttura dei composti chimici. Ma i prodotti realizzati con nanomateriali sollevano anche questioni di sicurezza in gran parte senza risposta, ad esempio se le particelle che li rendono efficaci possono essere assorbite nel flusso sanguigno e sono tossiche per le cellule viventi.

Ha meno di due decenni, l'industria delle nanotecnologie è in piena espansione. Le nanoparticelle - misurate in miliardesimi di metro - si trovano già in migliaia di prodotti di consumo, compresi i cosmetici, prodotti farmaceutici, giocattoli infantili antimicrobici, attrezzatura sportiva, imballaggi alimentari ed elettronica. Oltre a produrre filtri solari trasparenti, i nanomateriali contribuiscono a realizzare racchette da tennis leggere e robuste, vestiti che non si macchiano e calzini che non puzzano.

Le particelle possono alterare l'aspetto o il funzionamento dei prodotti perché la materia si comporta diversamente su scala nanometrica, assumendo proprietà chimiche e fisiche uniche e misteriose. I materiali fatti di nanoparticelle possono essere più conduttivi, più forti o più chimicamente reattivi di quelli contenenti particelle di dimensioni maggiori dello stesso composto.

"Tutto ciò che è vecchio diventa nuovo quando viene miniaturizzato, "ha detto Chad Mirkin, direttore dell'International Institute for Nanotechnology presso la Northwestern University. "Questo offre agli scienziati un nuovo parco giochi, uno si è concentrato sulla determinazione di quali sono queste differenze e su come potrebbero essere utilizzate per migliorare le cose".

Ma lo sviluppo di applicazioni per la nanotecnologia sta rapidamente superando ciò che gli scienziati sanno sull'uso sicuro. Le stesse proprietà insolite che rendono attraenti i materiali su scala nanometrica possono anche comportare rischi imprevisti per la salute umana e l'ambiente, secondo la letteratura scientifica.

"Non abbiamo ancora caratterizzato molto bene questi materiali in termini di quali potrebbero essere i potenziali impatti sugli organismi viventi, " ha detto Kathleen Eggleson, ricercatore presso il Centro per le nanoscienze e la tecnologia dell'Università di Notre Dame.

Gli scienziati non sanno ancora per quanto tempo le nanoparticelle rimangono nel corpo umano o cosa potrebbero fare lì. Ma la ricerca sugli animali ha scoperto che le nanoparticelle inalate possono raggiungere tutte le aree del tratto respiratorio; a causa della loro piccola dimensione e forma, possono migrare rapidamente nelle cellule e negli organi. Le particelle più piccole possono anche comportare rischi per il cuore e i vasi sanguigni, il sistema nervoso centrale e il sistema immunitario, secondo la Food and Drug Administration.

Gli studi sugli animali hanno dimostrato che alcuni materiali su scala nanometrica possono attraversare la barriera protettiva emato-encefalica, che potrebbe consentire ai prodotti farmaceutici di somministrare medicinali direttamente al cervello per curare tumori o altre condizioni. Ma ci sono anche prove che alcune nanoparticelle potrebbero causare danni attraverso lo stress ossidativo e altri meccanismi se arrivassero al cervello.

Ancora sconosciuto è "quanto significativo (potenziale danno) sarebbe, quanto nanomateriale sarebbe necessario per causare danni apprezzabili, e quanto bene il corpo sarebbe in grado di affrontare il materiale e riprendersi, " ha detto Andrew Maynard, direttore del Risk Science Center dell'Università del Michigan.

Sebbene i nanomateriali siano stati utilizzati nei prodotti di consumo per più di un decennio, la FDA ha riconosciuto per la prima volta ad aprile che differiscono dalle loro controparti all'ingrosso e presentano potenziali nuovi rischi che potrebbero richiedere test. Nella bozza delle linee guida sulla sicurezza dei nanomateriali nei prodotti cosmetici, ha consigliato alle aziende di consultare la FDA per scoprire il modo migliore per testare i loro prodotti.

Piuttosto che adottare un approccio universale, la FDA prevede di valutare i prodotti abilitati alle nanotecnologie caso per caso, secondo le linee guida. "Non c'è nulla di intrinsecamente buono o cattivo in un nanomateriale, " disse Mirkin, che tuttavia pensa che ogni classe di materiale dovrebbe essere considerata una nuova forma di materia e adeguatamente rivista per sicurezza.

Diversi rapporti del governo hanno sollevato preoccupazioni per la mancanza di protezione ambientale, test di salute e sicurezza dei nanomateriali che dovrebbero entrare nel mercato nel prossimo decennio. Nel 2009, gli sviluppatori hanno generato 1 miliardo di dollari dalla vendita di nanomateriali; il mercato dovrebbe esplodere a $ 3 trilioni entro il 2015, secondo un rapporto del Consiglio Nazionale delle Ricerche.

L'anno scorso l'Agenzia per la protezione dell'ambiente ha riscontrato lacune nei dati in sei aree critiche, compresa una revisione della salute umana e dei dati tossicologici. In un rapporto di gennaio, il consiglio di ricerca ha avvertito che "sono stati compiuti pochi progressi sugli effetti dei nanomateriali ingeriti sulla salute umana".

Sebbene i finanziamenti federali stanziati per la ricerca sulla salute e sicurezza ambientale siano raddoppiati tra il 2006 e il 2010 - da $ 38 milioni a $ 90 milioni - rappresentano solo una frazione del budget federale di miliardi di dollari per la ricerca e lo sviluppo delle nanotecnologie, lo ha affermato il Government Accountability Office in un rapporto di maggio. Il GAO ha anche riscontrato seri problemi con il modo in cui i dati sulla salute e la sicurezza sono stati raccolti e segnalati.

Le domande di base senza risposta includono quali materiali sono dannosi per l'uomo o l'ambiente, come misurare l'esposizione e cosa succede alle nanoparticelle una volta che entrano in un corpo idrico o nel suolo. In alcuni casi, i nanomateriali sono stati collegati a effetti tossici, ma gli scienziati non sanno perché si verificano i problemi.

"La gente pensa che i (nanomateriali) possano essere dannosi perché sono nella gamma di dimensioni di un virus; quindi possono andare dove vanno i virus, forse, innescando una risposta immunitaria, " ha detto Nancy Monteiro-Riviere, professore di dermatologia investigativa e tossicologia alla North Carolina State University. "Le cellule all'interno dei linfonodi possono raccoglierlo e distribuirlo".

Ma "ci sono così tanti diversi tipi di nanomateriali, forme e dimensioni che ognuno deve essere considerato come una singola particella, " Disse Monteiro-Riviere. "Non si può generalizzare."

Nel caso della protezione solare, la tossicità delle nanoparticelle dipende da una varietà di fattori, compresa la loro dimensione, struttura, proprietà della superficie o rivestimento e capacità di aggregarsi o aggregarsi, formando particelle più grandi.

La preoccupazione principale riguarda la capacità delle particelle di penetrare nella barriera cutanea. "Finora, non hanno mostrato penetrazione, " ha detto il dottor Steven Q. Wang, direttore della chirurgia dermatologica e dermatologia presso il Memorial Sloan-Kettering Cancer Center nel New Jersey. "Ma davvero non sappiamo (cosa succede) se qualcuno viene bruciato, ha un eczema o una condizione della pelle o la pelle non è intatta." Sebbene Wang pensi che i nano-schermi solari siano sicuri per la maggior parte delle persone, ha detto che non è nemmeno chiaro quali potrebbero essere i rischi se un bambino si leccasse una mano o un braccio e ingerisse la nanoprotezione solare.

L'esposizione dei nanomateriali utilizzati nei filtri solari ai raggi ultravioletti del sole genera anche radicali liberi, che possono danneggiare le membrane cellulari. Infatti, le dimensioni e le concentrazioni delle nanoparticelle che forniscono il miglior fattore di protezione solare e l'aspetto trasparente possono anche generare la maggior parte dei radicali liberi, secondo uno studio di Amanda Barnard, un ricercatore australiano e fisico teorico specializzato nella previsione del comportamento delle nanoparticelle nel mondo reale.

Come misura di protezione, le nanoparticelle sono spesso rivestite con un guscio che assorbe i radicali liberi, ha detto Wang. Ma alcuni rimangono a disagio per la potenziale tossicità dei rivestimenti e se le particelle possono penetrare nelle cellule. Affinché una crema solare sia elencata su MightyNest.com, un mercato online di prodotti naturali, deve essere a base minerale, ad ampio spettro e privo di nanoparticelle.

"Poiché non è necessario che una crema solare contenga nanoparticelle per essere efficace, stiamo giocando sul sicuro, ", ha affermato la co-fondatrice di Mighty Nest Kristen Conn di Evanston, Malato., che ha detto di essere preoccupata per la possibile produzione di radicali liberi.

In Aprile, in risposta a una petizione che chiedeva una maggiore supervisione delle nanotecnologie, la FDA ha stabilito che l'uso topico di filtri solari nano-ossido di zinco e biossido di titanio è sicuro. Citando la ricerca di Monteiro-Riviere, che la FDA ha definito "il più definitivo fino ad oggi, " l'agenzia ha trovato "evidenza minima dell'ulteriore penetrazione fino ai letti capillari che sarebbe necessaria per la consegna sistemica agli organi, dove potrebbe avere effetti potenzialmente deleteri".

Dott.ssa Martha Howard, un medico integrativo a Chicago, non è ancora convinto. La 70enne usa filtri solari non nano allo zinco quando nuota e fa escursioni perché sono estremamente efficaci e "non si sa abbastanza per quanto tempo le nanoparticelle rimangono nel corpo e dove si accumulano e il tipo di danno che possono fare, " lei disse.

Sebbene si ritenga che il nano zinco e il titanio siano ampiamente utilizzati nei filtri solari statunitensi, raramente sono etichettati come tali. Se il prodotto contiene ossido di zinco o biossido di titanio - noti come filtri solari fisici perché bloccano i raggi del sole - e appare bianco quando applicato, è molto probabilmente una crema solare nano. Anche termini come "micronizzato e "ultrafine" potrebbero riferirsi a particelle di dimensioni nanometriche (non è chiaro quale, se del caso, filtri solari chimici utilizzano nanoparticelle.)

I sostenitori della nanotecnologia affermano che i potenziali benefici vanno ben oltre la protezione solare. Il controllo della materia su scala atomica viene salutato come la prossima "rivoluzione industriale" perché potrebbe aiutare a risolvere tutto, dai cambiamenti climatici e la fame nel mondo alla carenza di energia e alla perdita di biodiversità. In medicina, gli scienziati immaginano robot microscopici che possono nuotare nel flusso sanguigno, riparare le cellule e diagnosticare le malattie. La nanotecnologia può anche scatenare nuove potenti armi terapeutiche per il trattamento di molte delle peggiori forme di cancro, problemi cardiovascolari e malattie neurodegenerative.

Ma mentre il campo corre in avanti, alcuni stanno consigliando un approccio precauzionale. Diversi gruppi di difesa, compreso il Centro internazionale per la valutazione della tecnologia, Amici della Terra e Consiglio per la difesa delle risorse naturali, hanno chiesto una moratoria sulla vendita di "non sicuri, uso non testato e non regolamentato" di nanomateriali.

Il gruppo di lavoro ambientale, un gruppo di advocacy che pubblica un elenco annuale di valutazioni sulla sicurezza delle creme solari, ha sorpreso alcuni osservatori definendo i nano filtri solari tra le scelte "più sicure ed efficaci". Ma non approva i nanomateriali in generale, e il gruppo raccomanda ai consumatori di evitare quelli che si trovano nei cosmetici, che potrebbe essere facilmente inalato. "Rimaniamo profondamente preoccupati per la sicurezza e la supervisione complessive delle nanotecnologie, nonché per gli impatti sui lavoratori e sull'ambiente, "ha detto David Andrews, uno scienziato senior presso EWG.

Eggleson pensa che sarebbe un errore mettere una moratoria su tutte le cose nano. "Ciò significherebbe frenare le cose che vogliamo e di cui abbiamo bisogno, ma spetta a noi essere buoni amministratori della tecnologia che abbiamo, " ha detto. "I fallimenti umani sono stati un problema più grande della tecnologia stessa".

(c) Chicago Tribune 2012
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