Le tecnologie basate su materiali su scala nanometrica, ad esempio particelle che sono più di 10.000 volte più piccole del punto alla fine di questa frase, svolgono un ruolo crescente nel nostro mondo.
Le nanofibre di carbonio rinforzano i telai degli aeroplani e delle biciclette, le nanoparticelle d'argento creano tessuti resistenti ai batteri e le nanoparticelle idratanti chiamate nanoliposomi vengono utilizzate nei cosmetici.
La nanotecnologia sta anche rivoluzionando la medicina e ampliando i confini delle prestazioni umane. Se hai ricevuto un vaccino COVID-19 negli Stati Uniti, conteneva nanoparticelle.
In futuro, la nanotecnologia potrebbe consentire ai medici di curare meglio malattie e disturbi cerebrali come il cancro e la demenza perché le nanoparticelle passano facilmente attraverso la barriera ematoencefalica.
Le nanoparticelle presenti nei colliri possono correggere temporaneamente la vista. E le nanoparticelle impiantate strategicamente negli occhi, nelle orecchie o nel cervello possono consentire una visione notturna o un udito pari a quello di un cane. Le nanoparticelle potrebbero persino consentire alle persone di controllare le proprie case e automobili intelligenti con il cervello.
Questa non è fantascienza. Queste sono tutte aree di ricerca attive.
Ma i quadri per la valutazione della sicurezza e dell’etica delle nanoparticelle non hanno tenuto il passo con la ricerca. Come chimico che lavora nel campo delle bioscienze, questa supervisione limitata mi preoccupa. Senza strutture aggiornate, è difficile dire se la nanotecnologia renderà il mondo un posto migliore.
Qualsiasi particella o materiale compreso tra 1 e 100 nanometri in una dimensione può essere classificato come "nano". Il punto alla fine di questa frase è 1.000.000 di nanometri e un capello umano ha un diametro di circa 100.000 nm. Entrambi sono troppo grandi per essere considerati "nano". Un singolo coronavirus ha un diametro di circa 100 nanometri e le particelle di fuliggine provenienti dagli incendi boschivi possono avere un diametro fino a 10 nanometri:due esempi di nanoparticelle presenti in natura.
Le nanoparticelle possono anche essere prodotte in laboratorio. I vettori dell’adenovirus, le nanolipoparticelle e l’mRNA utilizzati nei vaccini COVID-19 sono nanoparticelle ingegnerizzate. Anche l'ossido di zinco e il biossido di titanio utilizzati nelle creme solari minerali trasparenti sono nanoparticelle ingegnerizzate, così come lo è la nanofibra di carbonio negli aeroplani e nei telai delle biciclette.
Le nanoparticelle sono utili perché hanno proprietà diverse rispetto ai materiali più grandi, anche quando hanno la stessa composizione chimica. Ad esempio, le grandi particelle di ossido di zinco non possono essere sciolte in acqua e vengono utilizzate come pigmento nella vernice bianca.
L'ossido di zinco su scala nanometrica viene utilizzato nelle creme solari, dove sembra quasi trasparente ma riflette la luce solare lontano dalla pelle per prevenire le scottature.
L'ossido di zinco su nanoscala presenta anche proprietà antifungine e antibatteriche che potrebbero essere utili per realizzare superfici antimicrobiche, ma la ragione delle sue proprietà antimicrobiche non è completamente compresa.
E qui sta il problema. Mentre molti scienziati sono interessati a sfruttare le proprietà positive dei nanomateriali, io e i miei colleghi temiamo che gli scienziati non ne sappiano ancora abbastanza sul loro comportamento.
Le nanoparticelle sono attraenti per i ricercatori biomedici perché possono scivolare attraverso le membrane cellulari. Le proprietà antimicrobiche dell’ossido di zinco su scala nanometrica sono probabilmente legate alla loro capacità di attraversare le membrane cellulari batteriche. Ma queste nanoparticelle possono anche attraversare le membrane delle cellule umane.
Negli Stati Uniti, l'ossido di zinco è "generalmente riconosciuto come sicuro ed efficace" dalla Food and Drug Administration per prodotti come le creme solari perché è improbabile che sia tossico per gli esseri umani.
Tuttavia, sebbene gli scienziati comprendano abbastanza bene gli effetti sulla salute delle grandi particelle di ossido di zinco, non comprendono appieno gli effetti sulla salute dell’ossido di zinco su scala nanometrica. Studi di laboratorio utilizzando cellule umane hanno prodotto risultati contrastanti, che vanno dall'infiammazione alla morte cellulare.
Sono un grande sostenitore della protezione solare. Ma mi preoccupo anche degli effetti ambientali delle particelle che notoriamente attraversano le membrane cellulari.
Ogni anno vengono prodotte centinaia di tonnellate di nanoossido di zinco e non si degrada facilmente. Se non comprendiamo meglio il suo comportamento, non c'è modo di prevedere se alla fine diventerà un problema, anche se prove sempre più evidenti suggeriscono che il nanoossido di zinco contenuto nelle creme solari sta danneggiando le barriere coralline.
La capacità delle nanoparticelle di attraversare le membrane cellulari le rende efficaci in terapie come i vaccini. Le nanoparticelle sono promettenti per la rigenerazione dei muscoli scheletrici e un giorno potrebbero curare la distrofia muscolare, o l'atrofia naturale che deriva dall'età.
Ma i vaccini contro il Covid-19 forniscono un avvertimento:i vaccini contro il Covid-19 abilitati alle nanoparticelle sono stati rapidamente adottati dagli Stati Uniti e dall’Europa, ma i paesi a basso reddito hanno avuto molto meno accesso a causa delle protezioni brevettuali sul vaccino e della mancanza di infrastrutture di produzione e stoccaggio. .
Le nanoparticelle possono anche consentire miglioramenti delle prestazioni umane, che vanno da una vista migliore a soldati progettati per essere più efficaci in combattimento.
Senza un quadro etico per il loro utilizzo, le nanotecnologie che migliorano le prestazioni e sono accessibili solo in determinati luoghi potrebbero approfondire il divario di ricchezza tra paesi ad alto e basso reddito.
Oggi, diversi paesi trattano le nanoparticelle in modo diverso. Ad esempio, il Comitato scientifico per la sicurezza dei consumatori dell’Unione Europea ha vietato l’uso di ossido di zinco su scala nanometrica nelle creme solari aerosol in tutta l’UE, citando il loro potenziale di entrare nelle cellule polmonari e, da lì, spostarsi in altre parti del corpo. Gli Stati Uniti non hanno intrapreso azioni simili.
L'Unione Europea ha creato un laboratorio di nanobiotecnologie per studiare gli effetti delle nanoparticelle sulla salute e sull'ambiente.
Negli Stati Uniti, la National Nanotechnology Initiative, un’iniziativa di ricerca e sviluppo coordinata e sponsorizzata dal governo, sta lavorando per riunire esperti legali ed etici con gli scienziati. Valuteranno i benefici e i rischi delle nanotecnologie e diffonderanno le informazioni ad altri scienziati e al pubblico.
Superare la disparità nella distribuzione dei vaccini basati sulle nanoparticelle è un’altra questione. Il programma COVAX dell’Organizzazione Mondiale della Sanità ha cercato di garantire un accesso giusto ed equo alle terapie correlate al COVID. Misure simili dovrebbero essere prese in considerazione per tutta la medicina basata sulle nanotecnologie in modo che tutti possano trarne beneficio.
La biologia sintetica è un campo che sta vivendo una crescita altrettanto rapida. Negli ultimi 20 anni, la iGEM Foundation, organizzazione no-profit, ha organizzato un concorso studentesco annuale a livello mondiale, che utilizza come piattaforma per insegnare ai giovani scienziati a pensare alle implicazioni più ampie del loro lavoro.
La Fondazione iGEM richiede ai partecipanti di considerare la sicurezza, la protezione e se il loro progetto è "buono per il mondo". La comunità di ricerca sulle nanotecnologie trarrebbe grandi benefici dall’adozione di un modello simile. Le nanotecnologie che cambiano il mondo in meglio richiedono il coordinamento della scienza e dell'etica per definire il modo in cui vengono utilizzate e controllate molto tempo dopo averle create.
Fornito da The Conversation
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