Negli ultimi sei anni, il Programma di ricerca nazionale "Opportunità e rischi dei nanomateriali" (PNR 64) ha studiato a fondo lo sviluppo, utilizzo, comportamento e degradazione dei nanomateriali ingegnerizzati, compreso il loro impatto sull'uomo e sull'ambiente.

Ventitré progetti di ricerca sulla biomedicina, l'ambiente, energia, i materiali da costruzione e il cibo hanno dimostrato l'enorme potenziale delle nanoparticelle ingegnerizzate per numerose applicazioni nell'industria e nella medicina. Grazie a questi progetti ora sappiamo molto di più sui rischi associati ai nanomateriali e siamo quindi in grado di determinare con maggiore precisione dove e come possono essere utilizzati in sicurezza.

"Uno dei criteri specificati nel programma era che ogni progetto doveva esaminare sia le opportunità che i rischi, e in alcuni casi questa è stata una grande sfida per i ricercatori, " spiega Peter Gehr, Presidente del Comitato direttivo del PNR 64.

Uno sviluppo che si sta avvicinando all'applicazione industriale riguarda un materiale da costruzione rinforzato con nanocellulosa che può essere utilizzato per produrre un materiale isolante resistente ma leggero. Sono state condotte con successo ricerche anche nel campo dell'energia, dove l'obiettivo era trovare un modo per rendere le batterie agli ioni di litio più sicure ed efficienti.

Prospettive promettenti per la nanomedicina

Si prevede un grande potenziale per il campo della nanomedicina. Nove dei 23 progetti nell'NRP 64 si sono concentrati sulle applicazioni biomediche delle nanoparticelle. Questi includono il loro uso per la somministrazione di farmaci, ad esempio nella lotta ai virus, o come immunomodulatori in un vaccino contro l'asma. Un'altra promettente applicazione riguarda l'uso di nanomagneti per filtrare le sostanze metalliche nocive dal sangue. Uno dei progetti ha dimostrato che alcune nanoparticelle possono penetrare la barriera placentare, che indica potenziali nuove opzioni terapeutiche. È stato studiato anche il potenziale della cartilagine e dei materiali sostitutivi ossei a base di nanocellulosa o nanofibre.

L'esame dei potenziali rischi per la salute è stato al centro del PNR 64. Un certo numero di progetti ha esaminato cosa succede quando le nanoparticelle vengono inalate, mentre due si sono concentrati sull'ingestione. Uno di questi ha studiato se l'intestino umano è in grado di assorbire il ferro in modo più efficiente se somministrato sotto forma di nanoparticelle di ferro in un additivo alimentare, mentre l'altro ha studiato le nanoparticelle di silicio come si presentano nei condimenti in polvere. È stato accertato che saranno necessari ulteriori studi al fine di determinare le dosi che possono essere utilizzate senza rischiare una reazione infiammatoria nell'intestino.

Cosa succede ai nanomateriali ingegnerizzati nell'ambiente?

L'obiettivo dei sette progetti incentrati sull'impatto ambientale era acquisire una migliore comprensione della tossicità dei nanomateriali e della loro degradabilità, stabilità e accumulo nell'ambiente e nei sistemi biologici. Qui, i team di ricerca hanno monitorato il modo in cui le nanoparticelle ingegnerizzate si diffondono lungo il loro ciclo di vita, e dove finiscono o come possono essere scartati.

Uno dei progetti ha stabilito che il 95% delle nanoparticelle d'argento che vengono lavate via dai tessuti vengono raccolte negli impianti di trattamento delle acque reflue, mentre le restanti particelle finiscono nei fanghi di depurazione, che in Svizzera viene incenerito. In un altro progetto è stato sviluppato un dispositivo di misurazione per determinare come reagiscono i microrganismi acquatici quando entrano in contatto con le nanoparticelle.

Applicare i risultati e metterli a disposizione dell'industria

"I risultati dei progetti NRP 64 costituiscono la base per un'applicazione sicura dei nanomateriali, " afferma Christoph Studer dell'Ufficio federale del Salute pubblica . "È diventato evidente che gli strumenti normativi come le linee guida per i test dovranno essere adattati sia a livello nazionale che internazionale". Studer ha seguito da vicino il programma di ricerca in qualità di rappresentante del governo svizzero nel PNR 64. In questo contesto, la matrice precauzionale messa a punto dal governo è un importante strumento attraverso il quale le aziende possono valutare sistematicamente i rischi associati all'utilizzo dei nanomateriali nei propri processi produttivi.

L'importanza della caratterizzazione e della valutazione standardizzate dei nanomateriali ingegnerizzati è stata evidenziata dalla stretta collaborazione tra i ricercatori del programma. "La rete di ricerca che è stata creata nell'ambito del PNR 64 funziona senza intoppi e deve essere ulteriormente alimentata, " dice il professor Bernd Nowack dell'Empa, che ha guidato uno dei 23 progetti.

I risultati del PNR 64 mostrano che le nuove tecnologie chiave come l'uso dei nanomateriali devono essere attentamente monitorate attraverso la ricerca di base a causa della mancanza di dati sui suoi effetti a lungo termine. Come sottolinea Peter Gehr, "Ora sappiamo molto di più sui rischi dei nanomateriali e su come tenerli sotto controllo. Tuttavia, dobbiamo condurre ulteriori ricerche per sapere cosa succede quando gli esseri umani e l'ambiente sono esposti a nanoparticelle ingegnerizzate per periodi più lunghi, o cosa succede molto tempo dopo un'esposizione una tantum."