Ocena ryzyka związanego z nanocząsteczkami w zastosowaniach medycznych

Nanomedycyna jest coraz powszechniejsza w takich obszarach, jak dostarczanie leków i diagnozowanie, a w kilku dziedzinach daje obiecujące efekty, w tym w onkologii, kardiologii i immunologii. Rosnąca popularność nanobiomateriałów rodzi jednak obawy odnośnie tego, czy po wydaleniu z organizmu nie mają one negatywnego wpływu na środowisko.

Problem ten bada zespół naukowców w ramach finansowanego przez UE projektu BIORIMA. Naukowcy zbadali niedawno potencjalne zagrożenia związane z nanobiomateriałami polimerowymi i nieorganicznymi stosowanymi do dostarczania leków. Wnioski wypływające z przeprowadzonych badań opublikowano w czasopiśmie naukowym „Journal of Nanobiotechnology”.

„W dostępnych danych ekotoksykologicznych szukaliśmy informacji o pięciu nanobiomateriałach polimerowych [chitozanie, polilaktydzie (PLA), poliakrylonitrylu (PAN), polihydroksyalkanianach (PHA) i poli(laktyd-ko-glikolidzie) (PLGA)] oraz jednym nanobiomateriale nieorganicznym [hydroksyapatycie (HAp)], by następnie przy użyciu metaanalizy ocenić zagrożenia środowiskowe dla wody słodkiej i gleby”. Ekotoksykologia skupia się na relacji między efektami działań ludzkich a ich wpływem na organizmy biologiczne, szczególnie na poziomie populacji, społeczności, ekosystemu i biosfery.

W obserwacjach z badania zaznaczono również: „Dla PLA, PHA i PLGA nie znaleziono żadnych opublikowanych danych ekotoksykologicznych, dlatego w ich wypadku przeprowadzenie oceny zagrożenia nie było możliwe”. W konkluzji czytamy: „W porównaniu z innymi powszechnymi zanieczyszczeniami nawet najwrażliwszy z wybranych nanobiomateriałów, chitozan, jest mniej toksyczny niż nanomateriały techniczne, takie jak nano-ZnO i nano-Ag, niektóre z popularnych antybiotyków, metale ciężkie i zanieczyszczenia organiczne, np. triklosan. Biorąc więc pod uwagę aktualny stan wiedzy, nanobiomateriały objęte badaniem stanowią jedynie niewielkie lub żadne zagrożenie dla środowiska naturalnego”.

Brak wiarygodnych szacunków

Nanomateriał definiuje się jako materiał o co najmniej jednym wymiarze zewnętrznym mieszczącym się w zakresie od 1 nm – czyli jednej miliardowej metra – do 100 nm lub charakteryzujący się strukturami wewnętrznymi o wymiarach równych lub mniejszych niż 100 nm. Nanomateriały nieorganiczne, takie jak cząsteczki złota (Au), są używane do obrazowania medycznego oraz wykrywania i leczenia raka, a nanocząsteczki srebra (Ag) są stosowne w powłokach cewników wewnętrznych, środkach przeciwbakteryjnych, opatrunkach, implantach ortopedycznych i rusztowaniach tkankowych. Wśród pozostałych zastosowań nanocząsteczek można wymienić bioobrazowanie, terapię fototermiczną, a także dostarczanie antybiotyków przy użyciu bioczujników i nośników leków.

„Dla większości nanobiomateriałów brakuje wiarygodnych szacunków dotyczących ilości wydalanych cząsteczek”, mówi prof. Bernd Nowack, drugi z autorów badania. W artykule na ten temat, opublikowanym przez Szwajcarskie Laboratoria Federalne Materiałoznawstwa i Technologii, partnera projektu BIORIMA, prof. Nowack dodaje, że „można przyjąć, iż nanocząsteczki złota stosowane w medycynie nie powodują żadnych problemów”. Badanie wykazało, że chitozan jest w wodzie słodkiej bardziej toksyczny w swojej konwencjonalnej postaci niż jako nanomateriał. „Nanopolimery okazały się więc o wiele mniej szkodliwe niż tradycyjne leki, które trafiają do środowiska, takie jak antybiotyki i leki przeciwbólowe. Drugi z nanopolimerów, PAN, a także mineralny HAp wypadły jeszcze lepiej”, czytamy w artykule. Prof. Nowack dodaje: „Te substancje są praktycznie nietoksyczne w wodzie”. W tym samym artykule podkreślono, że „sytuacja różni się w wypadku nanocząsteczek srebra, które stosowane są w medycynie ze względu na właściwości przeciwbakteryjne. W biosferze ten nieorganiczny nanomateriał działa równie toksycznie na mikroorganizmy, które są potrzebne do utrzymania równowagi w ekosystemie”.

Celem trwającego wciąż projektu BIORIMA (BIOmaterial RIsk MAnagement) jest opracowanie zintegrowanego systemu zarządzania ryzykiem, który pozwoli na bezpieczne postępowanie z nanobiomateriałami używanymi w wyrobach medycznych i produktach leczniczych terapii zaawansowanej. Partnerzy projektu BIORIMA chcą również utworzyć internetowy system wspomagania decyzji, który ułatwi ocenianie stosunku korzyści do ryzyka w wypadku produktów opartych na nanobiomateriałach.

Więcej informacji:

strona projektu BIORIMA