I ricercatori hanno speso molto tempo e denaro per studiare nuove applicazioni per la nanotecnologia, ma relativamente poco è stato speso per la ricerca sugli effetti di queste particelle sulla salute umana e sull’ambiente. Gli elementi si comportano diversamente se realizzati su scala estremamente ridotta, quindi possono reagire al loro ambiente in modi inaspettati. Possono essere in grado di entrare nel corpo in modi che prima non potevano, colpendo il cervello o altri tessuti; poiché molti di questi elementi non possono rompere la barriera emato-encefalica quando sono nella loro forma standard, nessuno sa veramente cosa accadrà quando lo faranno. Le forme delle nanoparticelle possono anche essere molto diverse da quelle usuali per l’elemento, facendo sì che i sistemi viventi non sappiano come reagire ad esse o rispondano negativamente.
Che cos’è la nanotecnologia?
La nanotecnologia è un’area della scienza e dell’ingegneria che prevede lo studio e la manipolazione di particelle di dimensioni comprese tra 1 e 100 nanometri. Un nanometro è un miliardesimo di metro, con un metro di circa 39 pollici. Le particelle in questa gamma di dimensioni hanno spesso proprietà insolite e si spera che queste possano essere sfruttate per portare enormi benefici in campi come la scienza, l’ingegneria, la medicina e l’informatica.
Il comportamento delle nanoparticelle
Secondo gli esperti, il problema è che gli elementi su scala nanometrica si comportano in modo diverso dalle particelle di dimensioni maggiori in cui si trovano normalmente. Ad esempio, le proprietà della grafite sono ben note: occupa una posizione specifica nelle linee guida tossicologiche e non è considerata un materiale pericoloso o reattivo in nessuna circostanza normale. Il fisico premio Nobel Richard Smalley della Rice University ha scoperto nanotubi di carbonio e fullereni (buckyballs) – nanoparticelle di carbonio – che sono classificati come forme di grafite a causa del modo in cui sono disposti gli atomi di carbonio. Queste particelle, tuttavia, si comportano in modi diversi dalla grafite, rendendo la loro classificazione potenzialmente pericolosa.
Gli scienziati sanno che le sostanze diventano più reattive man mano che le loro particelle si riducono perché l’area superficiale è maggiore rispetto al volume, fornendo una superficie più ampia su cui possono verificarsi reazioni chimiche per una data quantità di sostanza. Un esempio riguarda l’elemento ferro. Un chiodo di ferro non brucerà, ma la stessa quantità dell’elemento sotto forma di polvere finissima si incendierà spontaneamente se esposta all’aria. Allo stesso modo, sostanze normalmente abbastanza inerti possono subire reazioni chimiche impreviste nel corpo umano o nell’ambiente quando sono sotto forma di nanoparticelle.
Come le nanoparticelle interagiscono con i sistemi viventi
Qualsiasi valutazione dei pericoli della nanotecnologia è complicata dal fatto che le dimensioni e la forma delle nanoparticelle possono influire sulla loro bioattività e tossicità. Di conseguenza, potrebbe non essere possibile una semplice categorizzazione basata sulle proprietà note degli elementi. La loro capacità di interagire con i sistemi viventi aumenta perché spesso possono penetrare nella pelle, entrare nel flusso sanguigno attraverso i polmoni e attraversare la barriera ematoencefalica. Una volta all’interno del corpo, possono verificarsi ulteriori reazioni biochimiche, come la creazione di radicali liberi che danneggiano le cellule e il DNA. Un altro problema è che mentre il corpo ha difese integrate per le particelle naturali che incontra, la nanotecnologia sta introducendo sostanze completamente nuove che il corpo non riconoscerebbe o non sarebbe in grado di affrontare.
A volte, le proprietà fisiche, al contrario di quelle chimiche, delle particelle possono da sole renderle pericolose in modi inaspettati. L’amianto è un esempio. Poiché è chimicamente abbastanza inerte, inizialmente si pensava che fosse innocuo ed era ampiamente utilizzato, ma quando viene tagliato o rotto, questo materiale produce minuscole fibre sospese nell’aria che possono essere inalate. È stato ora stabilito che queste fibre possono causare il cancro quando si depositano nei polmoni e sembra che l’effetto sia dovuto alla loro dimensione e forma e al modo in cui interagiscono meccanicamente con le cellule polmonari.
Uno studio scientifico ha scoperto che alcuni tipi di nanotubi di carbonio assomigliano molto alle fibre di amianto nelle loro dimensioni e forma, e i test sugli animali hanno dimostrato che i nanotubi causano infiammazioni e lesioni nei tessuti esposti ad essi. Non è stato ancora dimostrato alcun legame con il cancro, ma nel caso dell’amianto, la malattia può svilupparsi solo diversi decenni dopo l’esposizione. Oggi, 3,000 decessi all’anno sono ancora attribuiti all’amianto da un uso decennale. Coloro che si preoccupano dei possibili pericoli della nanotecnologia sperano di evitare uno scenario futuro simile o addirittura peggiore, soprattutto considerando il mercato in crescita delle nanoparticelle in prodotti così diversi come la vernice per auto, le racchette da tennis e il trucco.
Studi sugli effetti delle nanoparticelle
Nel marzo 2004, i test condotti dalla tossicologa ambientale Eva Oberdörster, Ph.D., della Southern Methodist University in Texas, hanno riscontrato danni cerebrali estesi a pesci esposti a fullereni per un periodo di sole 48 ore a una dose relativamente moderata di 0.5 parti per milione — confrontabile con i livelli di altri inquinanti riscontrati in ambienti simili. I pesci hanno anche mostrato marcatori genetici modificati nei loro fegati, indicando che la loro intera fisiologia era interessata. In un test simultaneo, i fullereni hanno ucciso le pulci d’acqua, un anello importante nella catena alimentare marina.
Oberdörster non ha saputo dire se i fullereni causerebbero anche danni cerebrali negli esseri umani, ma ha avvertito che sono necessari ulteriori studi e che l’accumulo di fullereni nel tempo potrebbe essere un problema, in particolare se fosse consentito loro di entrare nella catena alimentare. Precedenti studi nel 2002 del Center for Biological and Environmental Nanotechnology (CBEN) indicavano che le nanoparticelle si accumulavano nel corpo degli animali da laboratorio, e altri ancora hanno mostrato che i fullereni viaggiano liberamente attraverso il suolo e potrebbero essere assorbiti dai lombrichi. Questo è un potenziale collegamento della catena alimentare all’uomo e rappresenta uno dei possibili pericoli della nanotecnologia.
È stato dimostrato che anche altre nanoparticelle hanno effetti negativi. Una ricerca dell’Università della California a San Diego all’inizio del 2002 ha rivelato che le nanoparticelle di seleniuro di cadmio, chiamate anche punti quantici, possono causare avvelenamento da cadmio negli esseri umani. Il cadmio è tossico in qualsiasi forma che possa essere assorbito dall’organismo, ma le minuscole dimensioni di queste particelle possono aumentare il rischio di esposizione accidentale. Nel 2004, lo scienziato britannico Vyvyan Howard ha pubblicato i primi risultati che indicavano che le nanoparticelle d’oro potrebbero spostarsi attraverso la placenta di una donna incinta fino al suo feto. Già nel 1997, gli scienziati di Oxford scoprirono che le nanoparticelle utilizzate nella protezione solare creavano radicali liberi che danneggiavano il DNA.
Il futuro
Non c’è dubbio che le nanoparticelle abbiano proprietà interessanti e utili e possano portare grandi benefici, ma la ricerca sui loro possibili effetti negativi è ancora in corso e le persone sono già esposte ad esse. I lavoratori impiegati nella fabbricazione di prodotti contenenti nanoparticelle sono i più a rischio: l’Istituto nazionale statunitense per la sicurezza e la salute sul lavoro (NIOSH) riferisce che oltre 2 milioni di americani sono esposti a livelli elevati di queste particelle e ritengono che questa cifra salirà a 4 milioni nel futuro prossimo. Diversi gruppi hanno proposto una moratoria sulla produzione e commercializzazione di prodotti contenenti nanoparticelle e sollecitano la ricerca a precedere la produzione anziché seguirla. Si teme che forti spinte economiche e concorrenza sul mercato possano avere la precedenza sulla prudenza scientifica quando si tratta di salute pubblica e dei potenziali pericoli delle nanotecnologie.