Nem ismerjük eléggé a nanotechnológia környezeti kockázatait

A nanotechnológia dinamikus fejlődésének köszönhetően manapság az élet minden területén találkozhatunk nanorészecskéket tartalmazó termékekkel, még akkor is, ha erről sokszor nincs tudomásunk. Ám hogy ezek a nanoanyagok a környezetbe kerülve milyen kockázatokat rejtenek magukban, arról a széles körű felhasználás ellenére csak lassan bővülnek az ismereteink. A Szent István Egyetem (SZIE) fiatal kutatójának ezzel kapcsolatos tudományos eredményeit a Környezetvédelmi világnap apropóján tesszük közzé.

A méter milliárdod részével egyező méretű nanorészecskék számos előnyös tulajdonsággal rendelkeznek, így az elektronikai és optikai eszközök gyártásától a naptejek, kozmetikai szerek, gyógyszerek és csomagolóanyagok előállításáig egyaránt kiválóan alkalmazhatók. Ezeken túl egyes nanofém-oxidok széles körben használhatók a mezőgazdaság és a környezeti kármentesítés területén is, többek között a csírázás gyorsításához, a növények állapotának felméréséhez, szennyvíz-tisztításhoz vagy a talaj szennyezettségének csökkentéséhez.

Bár biztosan lehet tudni, hogy a legtöbb nanoszemcsés anyag közvetve és közvetlenül is bekerülhet a talajba és a talajlakó szervezetekbe, a lehetséges mellékhatásokkal és környezeti kockázatokkal csak az elmúlt évtizedben kezdtek el mélyebben foglalkozni a kutatók. A munkát azonban jócskán nehezíti, hogy a nemzetközi szabványok hiánya miatt minden laboratóriumban más és más mérési módszert alkalmaznak, így az elvégzett kísérletek nem igazán ismételhetők, a kapott eredmények pedig nehezen hasonlíthatók össze. A szükséges laboratóriumi vizsgálatok ráadásul korántsem egyszerűek, mivel a nanoméretű anyagok hatásait nagyon sok faktor befolyásolhatja.

A lehető legtöbb ilyen faktort igyekeznek figyelembe venni a SZIE Állattani és Állatökológiai Tanszékének ezzel foglalkozó kutatói is. Kiss Lola Virág, a SZIE Biológiatudományi Doktori Iskola doktorjelöltje például kutatásai során rámutatott, hogy a különböző nanorészecskék nemcsak külön, de egyidőben is bekerülhetnek a talajba, a keveredés hatására pedig új anyagkombinációk jöhetnek létre, amelyek hatását szintén meg kell ismernünk.

A kísérletek során kiderült, hogy a különböző szemcseméretű (15 és 140 nm-es) cink-oxid részecskék 50-50 százalékos keveréke szinergikusan ártalmasabb lehet, mint a két vizsgált anyag külön-külön jelentkező hatásainak összege. Mindez arra utal, hogy többféle anyag és anyagváltozat – pl. egyazon szennyező más szemcseméretű részecskéinek – együttes jelenléte esetén a környezeti hatások megváltozhatnak, melyre a későbbi kutatások során külön figyelmet kell fordítani.

Az egyre bővülő szakirodalmi adatok alapján általánosságban az is kijelenthető, hogy egyes nanoszerkezetű anyagok jelenléte negatívan hat mind a táplálékhálózat alapját képező baktériumközösségekre, mind a gombákra, fonálférgekre, ugróvillásokra és gyűrűsférgekre, de még a különböző vizekben élő halakra és növényekre is. A fonálférgek és ugróvillások több éven át tartó laboratóriumi vizsgálatával erre az eredményre jutott Kiss Lola Virág is. Ám míg más kutatók jellemzően a kisebb szemcseméretű cink-oxidnál tapasztaltak erősebb negatív hatást, addig a SZIE tehetségének eredményei arra utalnak, hogy egyes esetekben (pl. talajoldat vagy talaj jelenlétekor) a nagyobb szemcseméretű (140 nm-es) cink-oxid lehet a toxikusabb. Ezt a hatást a fiatal kutató a két méret közti morfológiai különbségeknek tulajdonította.

Az eredmények egyértelműen azt támasztják alá, hogy nanoméretű anyagoknál az általánosítás rendkívül nehéz. Nem elég egy anyagtípust egyszer megvizsgálni, hogy fényt derítsünk a kockázataira, hiszen már egy apró módosítás az előállítás során megváltoztathatja a részecskék tulajdonságait. Emellett a nanoszemcsék folyamatos változásban vannak, amiket a különböző környezeti faktorok is befolyásolhatnak.

Mivel a nanoanyagok előállítása és sokoldalú felhasználása egy dinamikusan fejlődő ágazat, nagyon valószínű, hogy a környezetbe is még több jut majd belőlük a jövőben. A lehetséges kockázatokat tehát a lehető legpontosabban meg kell ismernünk, hiszen végső soron ezek a folyamatok az emberi jólétet és az élelmiszerlánc biztonságát is befolyásolhatják.

A fiatal kutató munkáját Dr. Nagy Péter István egyetemi docens, Dr. Seres Anikó egyetemi adjunktus, Hrács Krisztina doktorjelölt és a SZIE Mezőgazdaság- és Környezettudományi Kar Biológiatudományi Intézet kutatói segítették.

1. 1. kép: Terepi mintagyűjtés (Fotó: Fujio Hyodo Okayama Egyetem, Japán)
2. 2. kép: Az elért eredményekhez nagy segítséget jelentett a Japánban végzett labormunka (Fotó: Fujio Hyodo, Okayama Egyetem, Japán)
3. 3. kép: Különböző szemcseméretű cink-oxid részecskék pásztázó elektronmikroszkópos képe (Fotók: Kiss Lola Virág)