European Observatory for Nanomaterials

Výskumy ukazujú, že nanomateriály po uvoľnení do životného prostredia prechádzajú okamžitými a komplexnými transformáciami. Môžu to byť biologické, fyzikálne alebo chemické transformácie, ktoré sú ovplyvnené osobitnými charakteristikami materiálov a environmentálnymi podmienkami.

Nanomateriály sa môžu dostať do životného prostredia v každej etape svojho životného cyklu, počas výroby surovín, pri používaní výrobku, ktorý obsahuje nanomateriály, alebo keď sa tento výrobok recykluje alebo sa stáva odpadom. Môže sa to stať priamo, napríklad keď pri plávaní používate opaľovací krém, ktorý obsahuje nanomateriál, alebo nepriamo prostredníctvom technických systémov, ako je čistička odpadových vôd.

Aby sme pochopili, ako sa rôzne nanomateriály správajú za rôznych environmentálnych podmienok, je potrebné vziať do úvahy ich chemické, fyzikálne a biologické transformácie.

Procesy transformácie sú komplexné a nastávajú súčasne

To, ako sa nanomateriály menia v životnom prostredí, závisí od ich jedinečného zloženia vymedzeného veľkosťou, zložením jadra a povrchovou úpravou, takzvanou vrchnou alebo krycou vrstvou. Tieto parametre výrazne určujú stabilitu, rozpustnosť alebo aglomeráciu, ktoré vedú k transformovaným materiálom s rôznym správaním.

Ďalšou komplikáciou je vplyv environmentálnych podmienok, ako je teplota, prítomnosť rôznych solí alebo iných organických a anorganických častíc, na transformáciu nanočastíc.

A nakoniec má interakcia s organizmami vplyv na konkrétne reakcie transformácie. Táto interakcia funguje v oboch smeroch – častice a organizmy sa navzájom ovplyvňujú, napr. detoxikačné reakcie menia základné vlastnosti častíc. 

Tieto procesy fyzikálnej, chemickej a biologickej transformácie nastávajú po uvoľnení okamžite a veľmi často súčasne a majú vplyv na prenos, mobilitu, potenciál vstrebávania do organizmu a interakciu medzi organizmami. Interakcia medzi týmito procesmi a prenosom nanočastíc určuje osud a najmä ekotoxikologický potenciál nanočastíc.

A čo biodegradácia organických nanomateriálov a povrchových vrstiev?

Biodegradácia je prírodný proces v životnom prostredí, v ktorom mikroorganizmy rozkladajú organický materiál a recyklujú sa biologicky dôležité prvky.

Princíp biodegradácie sa uplatňuje aj na organických chemikáliách. Čím vyššia je rýchlosť biodegradácie chemikálie, tým je to lepšie, keďže vtedy sa zlúčenina rýchlejšie odstráni zo životného prostredia a je menej škodlivá. Pri posudzovaní chemickej nebezpečnosti je preto potrebné preskúmať potenciálnu perzistenciu pomocou overených štandardných testov (usmernenia k testovaniu OECD) s cieľom určiť biodegradabilitu chemikálie.

Ako aj v prípade „konvenčných“ chemikálií ústrednou otázkou sa stáva, či organické materiály alebo vrstvy po uvoľnení do životného prostredia biodegradujú a akým spôsobom. Vzhľadom na jedinečné vlastnosti nanomateriálov sa výskumníci zaoberajú vhodnosťou zavedených štandardných testov s cieľom analyzovať potenciál ich biodegradácie.

Hoci prvé náznaky ukazujú, že existujúce testovacie metódy v zásade fungujú, je nutné vynaložiť viac úsilia skôr na technologické zlepšenia, ktoré rešpektujú požiadavky špecifické pre nanomateriály, ako meniť existujúce testy alebo vyvíjať nové metódy.