Skip to main content

Article Category

Article available in the folowing languages:

Nowy sposób śledzenia nanomateriałów technicznych

Innowacyjna technika znakowania mogłaby pomóc naukowcom lepiej zrozumieć potencjalne zagrożenia dla bezpieczeństwa związane z nanomateriałami technicznymi.

Zmiana klimatu i środowisko
Technologie przemysłowe

Ze względu na swoje rozmiary, zaprojektowane i wytworzone przez ludzi nanomateriały, zwane też nanomateriałami technicznymi (ang. engineered nanomaterials, ENM), mają szereg zalet. Na przykład w opiece zdrowotnej mogą one pomóc w dostarczaniu leków do niedostępnych miejsc ciała. W rolnictwie mogą one przyczynić się do poprawy efektywności wykorzystania agrochemikaliów, a w przemyśle – być stosowane jako dodatki zwiększające wytrzymałość i trwałość środków chemicznych. „ENM są trudne do wykrycia w złożonych tkankach biologicznych i środowiskach, dlatego niedostatecznie rozumiemy zagrożenia, jakie mogą stwarzać”, mówi Eugenia Valsami-Jones, koordynatorka finansowanego przez UE projektu NanoLabels, który otrzymał wsparcie w ramach działania „Maria Skłodowska-Curie”. „Dopóki nie będziemy wystarczająco pewni co do tego, dokąd te materiały trafiają i jak działają, zwłaszcza po ich zamierzonym użyciu, dopóty stosowanie ENM będzie ograniczone”. Jednym ze sposobów na zwiększenie wykrywalności ENM jest dodanie znacznika, czyli tak zwanej etykiety. Niestety można przy tym zmodyfikować ENM, a tym samym zmienić ich zachowanie środowiskowe i biologiczne. Z tego powodu znaczniki mają ograniczone zastosowanie w nanobezpieczeństwie. Aby zwiększyć ich przydatność, w ramach projektu NanoLabels opracowano innowacyjne techniki znakowania, które mogą umożliwić śledzenie ENM w ich naturalnym środowisku.

Tworzenie strategii znakowania

Naukowcy z Uniwersytetu w Birmingham poświęcili ostatnią dekadę na badania nad wykorzystaniem stabilnych izotopów do znakowania ENM. To podejście okazało się zarówno skuteczne, jak i bardzo czułe przy wykrywaniu istotnych dla środowiska stężeń ENM. „Projekt NanoLabels bazuje na tych pracach, tworząc strategię znakowania, która może zostać wdrożona w przemyśle w celu ułatwienia m.in. oceny nanobezpieczeństwa przed wprowadzeniem ENM na rynek”, wyjaśnia Eugenia Valsami-Jones, profesor na wydziale nanonauki środowiskowej na Uniwersytecie w Birmingham. Wystawiając sadzonki ryżu na działanie różnych oznakowanych nanocząsteczek, naukowcy mogli śledzić ruch tych cząstek w obrębie rośliny oraz badać, jak się przemieszczają i co robią. „Po raz pierwszy zastosowaliśmy znakowanie stabilnymi izotopami, aby śledzić przemieszczanie się nanomateriału wewnątrz roślin”, mówi Valsami-Jones. Według badaczki, projekt wykazał, że właściwości fizykochemiczne, takie jak rozmiar i morfologia nanocząsteczek, nie różnią się od właściwości nanocząstek nieoznaczonych izotopami. „Oznacza to, że znakowanie się powiodło i może być stosowane w innych badaniach dotyczących śledzenia materiałów”, dodaje.

Skuteczna metodologia

Dzięki metodologii NanoLabels udało się wykryć absorpcję ENM w środowisku, nawet przy bardzo niskim stężeniu. „Metodologia znakowania opracowana w ramach tego projektu, która została następnie opisana w artykule opublikowanym przez „Nature Protocols”, to nasz wkład w tę rozwijającą się dziedzinę badań”, mówi Valsami-Jones. „Odegra ona również dużą rolę w kształceniu następnej generacji nanonaukowców w zakresie stosowania technik znakowania izotopowego”. Kolejnym ważnym wynikiem projektu jest skalowalność. „Liczymy, że synteza ENM znakowanych stabilnymi izotopami może zostać przetestowana, zmodyfikowana i ustandaryzowana w większej skali. Ten proces może potencjalnie znaleźć zastosowanie w takich sektorach przemysłu, jak uwierzytelnianie materiałów", wyjaśnia badaczka. Zespół projektu opracowuje obecnie metody znakowania nanomateriałów węglowych, takich jak nanorurki węglowe, grafen i mikroplastiki. „Węgiel jest pierwiastkiem powszechnie występującym w przyrodzie, dlatego śledzenie nanomateriałów węglowych jest niezwykle trudne – należy więc monitorować ten obszar”, podsumowuje Valsami-Jones.

Słowa kluczowe

NanoLabels, nanomateriały techniczne, nanomateriały, nanonauka, nanobezpieczeństwo, stabilne izotopy, nanocząsteczki

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania