Nanotechnológia – előnyök és veszélyek

Haszon a gyógyításban, a kozmetológiában

Nanorészecskéket (méretük <100 nm) a betegellátásban az elsők között az orvosi képalkotó diagnosztikában, MRI-kontrasztanyagként alkalmaztak. Egyre szélesebb körben használják a vas-oxid-tartalmú jelző- és kontrasztanyagokat, az antitesttel kombinált nanoszemcsék révén pedig több, eddig szelektíven nem kimutatható daganattípus diagnosztikája válhat lehetővé.

A képalkotást a nanotechnológia felhasználásában a kozmetológia, a bőrgyógyászat, a fogászati implantológia, az ortopédia és a sebészet követte. Sok kozmetikum tartalmaz antibakteriális cink-oxidot, UV-szűrő titán-oxidot. Biológiai semlegessége, biokompatibilitása miatt fogászati implantátumokban gyakran alkalmaznak titánt, az implantátum felszínére pedig a csont-, illetve érképződés, a beágyazódás elősegítése érdekében nanoszemcsés hidroxiapatit-bevonat kerül. Hasonló felhasználás az ortopédiai implantátumok esetében is lehetséges, emellett ezüst nanoszemcsékkel és nanoszálakkal gyorsítják a beágyazódást, sőt az ilyen anyagok antibakteriális hatása sem elhanyagolható. Jelentős eredmény a metafizeális törések, ciszták terápiája és az acetábulum-rekonstrukciók során a nanokristály-tartalmú csontmátrix-paszta alkalmazása, amely fokozza a csontnövekedést és az érképződést.

Az ezüst gyulladáscsökkentő és antimikrobás hatása nanoméretben még kifejezettebb, ezáltal égési sérülés után meggyorsítja a sebgyógyulást, akár kötszerek bevonataként.

Lassan számos egyéb területen is (neurológia, génterápia, onkológia, kardiológia stb.) lezárul a kutatások első hulláma. A nanotechnológia a farmakológia számos problémájára is megoldást nyújthat. Jelentős előrelépés például a hatóanyag nanoméretű liposzómák útján történő bejuttatása. Az eddig nagyobb szemcsés változatban inhaláció útján kevéssé hatékony szerek nanoméretben képesek átdiffundálni a légzőfelszínen, és bekerülnek a keringésbe. A szervspecifikus nanogyógyszeres terápia elsősorban a daganatok kezelésében jelenthet áttörést.

Kedvezőtlen hatások

A számos, alkalmanként igen előnyös tulajdonság mellett számba kell venni a negatív hatásokat is, csak így mérlegelhető felelősségteljesen az adott terápia alkalmazhatósága. Azonban a vegyi anyagokra vonatkozó jelenlegi szabályozás nem segíti a kockázat-becslést, ugyanis zömmel nem tesz különbséget a méret tekintetében. Egy kategóriába sorolja ugyanazon anyag bulk (hagyományos alkalmazású, nagy szemcseméretű) és nanoszemcsés változatát, így gyakran még az új nanoszemcsés hatóanyag engedélyeztetésére sincs szükség. Ennek következtében a kockázatok megítélése alapvetően a gyártók lelkiismeretére, illetve a kutatók kitartására van bízva. Kivételt képeznek ez alól az élelmiszeriparban nanotechnológia révén előállított új összetevők, amelyek minden esetben engedélykötelesek, viszont a külföldről – elsősorban interneten – rendelt, időnként bizonytalan eredetű termékek esetében ez a kontroll is hiányzik. Előfordult már az is, hogy az élelmiszerek és étrend-kiegészítők címkéjén a nanotechnológiai előállításra utaló felirat csak marketingcélokat szolgált, és valójában nem volt az adott termékben ilyen összetevő.

Expozíció

A nanorészecskék egészség-kockázatának megítéléshez elengedhetetlen az expozíció lehetőségének, mértékének vizsgálata, az akut és krónikus toxicitás és a karcinogenitás értékelése.

Az expozíció az alkalmazás módjától függ. Kozmetikumok, élelmiszerek és gyógyszerek nanoszemcséi elsősorban bőrön és szájon át, illetve belégzéssel jutnak a szervezetbe, és egyre elterjedtebb lesz az intravénás, valamint az implantátumok felszínén történő esetleges expozíció is. A széleskörű alkalmazási lehetőségek miatt egyre nagyobb figyelmet kapnak a nanopartikulumokat tartalmazó krémek. A bőrön átjutó szemcsék bekerülhetnek a keringésbe, illetve a környéki nyirokcsomókba, egyes esetekben neuronális transzport is megvalósítható. A napvédők és bőrápolók, a gyógyítás során alkalmazott krémek nanoszemcsés titán- és cink-oxidja átjuthat a bőrön. A szájon át adott hatóanyagok, például a nanoszemcsés ezüstöt tartalmazó gyulladáscsökkentő készítmények esetében szintén jelentős reszorpció várható. A belégzés útján alkalmazott anyagok esetében a depozíció szempontjából döntő a pontos méret. Az alveoláris régióban a nagyobb szemcsék, a felső légutakban a 30 nm alattiak felhalmozódása valószínű, az 5 nm körüli partikulumok esetében pedig a felsőtől az alsó légutakig homogén lerakódás figyelhető meg. A 100 nm alatti részecskék a tüdő interstíciumába, a 30 nm alattiak a keringésbe is bejutnak. Nem csak az intravénásan adott nanoszemcsék kerülnek tehát a keringésbe, erre a nanoszemcsés bevonatú implantátumok és a nanoszemcséket tartalmazó csontpótló paszták esetében is van lehetőség.

Toxicitás

Az eddig elvégzett toxicitási vizsgálatok elsősorban lokális hatást mutatnak. A belégzett fém-oxid nanoszemcsék lokális gyulladást, egyes esetekben fibrózist okoztak az állatmodellekben. A hatás jelentősen méretfüggő, a nagyszemcsés változattal összevetve a nanoszemcsés titán-oxid markánsabb neutrofil választ váltott ki. A cink-oxid nanopartikulumok reverzibilis lokális gyulladást okoztak. Több esetben citotoxikus hatást, LDH-szint-emelkedést és a trombocita-aggregáció fokozódását észleltek.

A tömegével alkalmazott kozmetikumok nanoszemcsés összetevői kevés esetben fejtettek ki lokális hatást, de az is igaz, hogy nem sok vizsgálati eredményt tettek közzé. Számos tanulmány támasztotta alá, hogy a legtöbbet vizsgált titán- és cink-oxid, valamint az ezüst nanoszemcsék esetében nem várható kedvezőtlen lokális hatás.

Komolyabb kockázatot elsősorban azok a nanoszemcsés anyagok jelenthetnek, amelyek bejutnak a keringésbe. Ezek egy része több tanulmány szerint is főként a szabadgyök-képződést és az oxidatív stresszt fokozza. Sejtkultúrában titán-oxid esetében is igazolódott az erőteljesebb reaktív oxigéngyök-képződés, ami tartós expozíció esetén ateroszklerózishoz és egyéb érrendszeri elváltozáshoz, emelkedett kardiovaszkuláris rizikóhoz vezethet.

Egyes nanopartikulumok – például a nanoméretű albumin és a titán-oxid – a vér–agy-gáton át a központi idegrendszerbe is bejutnak, ahol növelhetik a reaktív oxigéngyökök termelését a mikrogliasejtekben. Több tanulmány szerint tovább súlyosbíthatják a már meglévő központi idegrendszeri károsodást.

A keringésből a szövetekbe történő felvétel szintén jelentős kockázattal jár. A karcino- és genotoxicitási vizsgálatok egyelőre szinte minden anyag esetében ellentmondásos eredményeket adtak. Igazolódott viszont a májba jutó nanoszemcsék, elsősorban a fém-oxidok reaktív oxigéngyök-termelést fokozó hatása, és intracelluláris agglomerátumok kimutatása miatt felmerült a nanoszemcsés hidroxiapatit szerepe a hepatocellularis karcinóma kialakulásában. A nanoszemcsés ezüst szövettani modellekben jelentősen korlátozta a mitokondriumok működését.

Azt már igazolták, hogy a vas-oxid-tartalmú kontrasztanyagok adott dózis alatti veszélytelenek, s alacsony dózisban az intravénás titán-oxid sem toxikus. Bár eddig kedvezőtlen hatást nem találtak, az ortopédiai implantátumok nanoszemcsés ezüstbevonata potenciális veszélyforrás lehet; a többi bevonatra vonatkozóan nincs publikált vizsgálat.

Összefoglalva megállapítható: azokon a területen, ahol az emberi szervezettel érintkező nanoszemcsés anyagokat használnak, részint rendkívül kevés információ áll a rendelkezésre, másrészt szinte minden esetben hiányzik a vizsgálati eredmények komplex értékelése. Igen kicsi azoknak a nanoszemcsés készítményeknek a száma, amelyekről biztosan állítható, hogy nincsen kedvezőtlen hatásuk. Elengedhetetlen tehát azt is megvizsgálni – megfelelő igényességgel, szervezettséggel és jogi szabályozással végzett, széles körű kutatások útján –, milyen hátrányos oldalai vannak a nanotechnológia által biztosított figyelemre méltó előrelépésnek. Addig azonban a nanoszemcsés anyagok felelősségteljes felhasználása különös elővigyázatosságot igényel.

 dr. Pándics Tamás

Országos Környezetegészségügyi Intézet

A cikk teljes változatát, magyarországi nanotechnológiai cégek bemutatásával egyetemben a Medical Tribune augusztusi lapszámában közöljük.