Afdrukken E-mail

Nanopartikels en de veiligheid van de voedselketen

Nanoparticles

Eigenschappen van nanopartikels

Nanopartikels (NP, ook nanomaterialen genoemd) worden gedefinieerd als "partikels met ten minste één dimensie kleiner dan 100 nanometer". Omdat NP zo klein zijn hebben ze een zeer grote oppervlakte/volumeverhouding. Een groot aantal van hun atomen zijn dus gelegen aan hun oppervlak en daardoor is hun oppervlaktereactiviteit hoog. NP krijgen nanopartikels fysische en chemische eigenschappen en structuren die versch i llende zijn van materialen in bulkvorm.
Deze fysico-chemische eigenschappen maken ze zeer geschikt als katalysatoren voor (bio)chemische reacties en ze bepalen hun biologische activiteit. Anderzijds kunnen nanopartikels omdat ze zo klein zijn rechtstreeks tussenkomen en gebruik maken van het metabolisme van cellen. Nanopartikels laten zich opnemen en verplaatsen in cellen volgens de pathways die cellen gebruiken om te functioneren.


Deze NP-specifieke biochemische en biokinetische eigenschappen liggen aan de basis van biologische toepassingen van de nanopartikels in nieuwe disciplines zoals nanovoeding, nanolandbouw, nanogeneeskunde en nanotoxicologie. Voeding wordt bijvoorbeeld nanovoeding genoemd wanneer "nanotechnologie technieken of middelen worden gebruik tijdens de cultivering, productie en processing van dit voedsel."

De veranderde biologische activiteit van nanopartikels in vergelijking met bulkmateriaal kan zowel positief en gewenst zijn (bijvoorbeeld antimicrobiële en antioxidant activiteit, drager voor therapeutische middelen, penetratie van celbarrières voor toediening van medicatie, etc.), maar ook negatief en ongewenst (bijv. toxiciteit, inductie van oxidatieve stress of cellulaire disfunctie), of zelfs een combinatie van beide.

Control van nanopartikels

Om de risico's verbonden aan de introductie van deze nieuwe technologie efficiënt te beheren, is een gericht beleid belangrijk. Dit moet afgestemd zijn op het wereldwijd niveau waarop de NP worden geproduceerd, verdeeld en toegepast. Gerichte controles van NP zijn momenteel eigenlijk alléén maar mogelijk op het niveau van de producent van de NP.
Belangrijke peilers hiervan zijn
• een algemene fysico-chemische, fysische en biologische (toxicologische) karakterisering van de NP,
• een (kwaliteits)controle op basis van de belangrijkste fysische en chemische karakteristieken van loten, gekoppeld aan de gecontroleerde opslag van loten voor latere gedetailleerde controle, en
• het correct oplijsten van gebruikers, hoeveelheden, import en export van loten van NP.

Gold Nanorods

Op het niveau van de consument is vooral een "papieren" traceerbaarheid van NP belangrijk (aanwezigheid, behandeling, verkoop, afstoting in het milieu of als afval, batch registratie, import en export,...). Controle van de aanwezigheid en de kwaliteit van nanopartikels in een eindproduct is immers zeer moeilijk met de huidige technologie. Dit is zeker het geval voor NP in complexe matrices zoals voedsel.

Parallel aan het aantal toepassingen neemt het aantal verschillende nanopartikels immers zeer sterk toe. Hun eigenschappen, en de daaraan verbonden risico's, hangen af van de combinatie van hun chemische samenstelling, fysische eigenschappen (grootte, vorm, stabiliteit....) en (voor)behandeling en van de matrix waarin ze zich bevinden. Zonder volledige (verplichte?) medewerking van de producenten op verschillende niveau's met het beleid en met de betrokken laboratoria is het, in een crisisscenario, vrijwel onmogelijk om de nanopartikels te detecteren en het risico in te schatten of te controleren.
Op dit moment beschikken vooral de multinationale producenten van NP over de mogelijkheden om een goede karakterisering uit te voeren. De kwaliteitscontrole van kleinere ondernemingen is onduidelijk.

Onderzoekprojecten en dienstverlening bij het CODA-CERVA ivm nanopartikels

In het CODA werden onderzoeksprojecten opgestart om de technologische achterstand te overbruggen zodat ook in laboratoria van de overheid resultaten kunnen worden gecontroleerd of geverifieerd. Elektronenmicroscopie

In de EM-eenheid van het CODA worden in het kader van het Nano-TEM project methodologieën ontwikkeld, geëvalueerd en gevalideerd voor de karakterisering van metallische NP en virus-like partikels, op het per-partikel-niveau, in vitro en in vivo.

In het kader van het NanoRisk-project worden nieuwe technologieën en geïntegreerde benaderingen uitgewerkt voor de detectie van specifieke nanopartikels (model = Ag) in de voeding. Deze benadering is gebaseerd op een combinatie van doorgedreven opzuivering, chemische en elektronenmicroscopische analyse en risico-analyse.

Als dienstverlening worden tevens die fysische eigenschappen van NP gemeten met TEM die essentieel zijn om een risico-inschatting te kunnen maken, namelijk grootte, vorm, specifieke oppervlakte, aggregatiestaat, grootteverdeling, oppervlaktemorfologie en structuur.

De EM-eenheid van het CODA past deze technieken toe in het Nanogenotox EC-project waarin technieken voor de bepaling van de genotoxiciteit worden ontwikkeld. Dit project is gekoppeld aan de Belgisch inbreng in het kader van de "OECD Working Party on Nanotechnology".