”Drömmen är att kunna se om nanopartikeln är farlig”

En del nanopartiklar löser upp sig när vi andas in dem i lungan, andra behåller sin struktur. Form, storlek och struktur avgör hur den reagerar med omgivningen.
– Det handlar om så små strukturer som kan andas in och penetrera olika barriärer i kroppen – som blod, luft och placenta”, säger Mats Bohgard, professor vid Lunds universitet.

I ETT HÖRN UTANFÖR EXPONERINGSKAMMAREN vid Lunds universitet sitter en grönklädd man med svarta skinnskor i uppenbart behov av en ny frisyr. Det är en provdocka som används när forskarna ska studera små partiklar som en frisör utsätts för. Exponeringskammaren är lufttät, vilket innebär att forskarna kan genomföra experiment under helt kontrollerade former och därmed veta exakt vilka partiklar som personerna utsätts för.
– Här har vi bland annat studerat hur människor påverkas av partiklar från matos, dieselavgaser och stearinljus, förklarar Mats Bohgard.

Skyltdocka som används för att mäta hur frisörer utsätts för olika nanopartiklar. Bild: Tove Smeds

Mats Bohgard har forskat på nanopartiklar sedan de kallades för ultrafina partiklar, i ungefär 40 år. Han är en del av Nano-Safety, där ett 30-tal proteinkemister, cellbiologer, ekotoxikologer, aerosolforskare och arbets- och miljömedicinare arbetar med att förutsäga vilka risker som uppstår när nya nanopartiklar designas.

– Drömmen för mig som ingenjör är att vi ska kunna se om en nanopartikel är farlig genom att titta på dess egenskaper som struktur, form och kemisk sammansättning.

FORM, STORLEK OCH STRUKTUR hos nanopartikeln är viktig eftersom detta har betydelse för hur nanopartikeln reagerar med omgivningen. Det kan vara olika beroende på vilken miljö nanopartikeln befinner sig i och vilka ämnen den möter. En del nanopartiklar löser upp sig när vi andas in dem i lungan, medan andra behåller sin struktur. När vi får i oss salt eller socker, så löser strukturen upp sig i kroppen. Men så är inte fallet med till exempel asbest:

– Asbest är mer olösligt. Samma sak gäller för stendamm – vill det sig illa och man andas in det kan det sitta kvar för resten av livet.

NÄR MAN TALAR OM GRÄNSVÄRDEN för olika kemiska ämnen utgår man normalt från partikelmassan per milliliter luft. Så mäts till exempel avgaser. Men det är inte tillämpbart på nanopartiklar. För ju mindre du gör en sak, desto större blir ytan i förhållande till massan.

– Det man inte förstått tidigare är att form och storlek på strukturen kan ha lika stor betydelse som själva mängden uttryckt i kilogram, vilket är det sätt man beskriver traditionellt om något är giftigt. Har man en krökt yta är den mer reaktiv än en plan yta. Tomtebloss brinner till exempel kraftigt eftersom järnpulvret är mer reaktivt; där finns fler lösa bindningar som sticker ut.

IDAG FINNS DET INGA BRA REGISTER över farliga nanomaterial. Dels på grund av att den nuvarande kemikalielagstiftningen inte går att applicera på nanoprodukter. Men forskarvärlden är också oeniga om det är strukturen eller materialet som är viktigast att registrera.

– En del menar att vi ska ha ett nanoregister över olika material. Många av oss tekniker tror inte att det är möjligt eftersom det är så svårt att definiera. Jag tycker att man ska titta på varje ämne för sig och lära sig att förstå strukturen och hur den påverkas av olika miljöer, säger Mats Bohgard.

Han lyfter fram hur man idag genomför omfattande kliniska prövningar innan nya läkemedel når marknaden och hur livsmedel regleras för att vara säkra för konsumenten.

– Så borde det vara även med nanomaterial. Innan en produkt som innehåller designade nanopartiklar når konsumentledet krävs att man vet vad som kan hända eftersom det handlar om så små strukturer. Dessa kan andas in och penetrera olika barriärer i kroppen som blod, luft och placenta.

MATS BOGAHRD VILL ATT MAN TÄNKER TILL innan nya material och produkter lanseras.

– Det blir ett problem när man genomför jätteexperiment med stor del av jordens befolkning. Idag används funktionella nanopartiklar, alltså sådana vi människor tagit fram, i bland annat krämer och kosmetika. Men innan man lanserar det i produkter måste det testas och tas fram riskbedömningar. Man behöver inte göra alla dumma saker, bara för att det går.

En anledning till att man ska använda sig av försiktighetsprincipen är erfarenheterna från när asbest användes som byggnadsmaterial.

– Vi märker av att det finns en oro, det händer att fackliga skyddsombud hör av sig till oss för att få råd om hur de ska hantera olika produkter som innehåller nanomaterial. Vid massproduktion av just byggmaterial och teknik gäller det att vara särskilt försiktiga. Stora företag idag är ofta seriösa, de vill så klart inte utsätta sina kunder för farliga risker – de vet att deras rykte står på spel och de vill naturligtvis inte medvetet skada människor, konstaterar Mats Bohgard.

DET ÄR INTE HELT LÄTT ATT STUDERA vilken effekt olika nanopartiklar har på människan. En utmaning är att det helt enkelt inte är etiskt försvarbart att utsätta någon för en potentiellt giftigt nanopartikel. För att studera detta behövs nya forskningsmetoder. En sådan har Christian Svensson, doktorand vid Lunds universitet, arbetat fram tillsammans med medarbetare. Han har forskat på vad som händer när man utsätter celler för nanopartiklar av metall.

– Först har vi skapat metallpartiklar, bestämt deras storlek, massa och räknat ut deras egenskaper. Sedan har vi utsatt cellkulturer för dessa partiklar, säger Christian Svensson.

”Cellkulturer” är framodlade celler. De som Christian Svensson använt liknar de vi har i våra lungor. Och han har sett till att metallpartiklarna, som man redan vet är giftiga, kommer direkt från luften ned på cellodlingen för att likna hur partiklarna skulle andas in i lungorna. Ofta när man ska studera hur giftiga olika nanopartiklar är, samlar man in partiklarna och löser upp dessa i vätska. Christian Svenssons metod lyckas mer visa vad som händer i lungan.

– Vi skapar metallnanopartiklarna just när de ska studeras, en process som handlar om ett par sekunder. Metoden har visat sig fungera och jag hoppas på att det här ska bli ett sätt som man kan studera vad som händer när andra nanopartiklar hamnar i lungan.

DET SKULLE VARA MÖJLIGT att med hjälp av Christian Svenssons metod reda ut om strukturen hos nanopartikeln är viktig:

– Det finns studier som visar att när partiklar inte är så lösliga, så är materialet inte så viktigt eftersom det inte löser upp sig i kroppen. Om en olöslig partikel som är lång och smal landar i lungan har man kunnat visa att den har toxiska egenskaper som liknar asbest. Det vore intressant att studera vilka egenskaper som studerar löslighet, till exempel om den är lång och smal eller liten och kompakt. Jag hoppas att det här ska bli ett sätt som gör att man kan bena ut egenskaperna hos olika nanopartiklar, säger Christian Svensson.

Text: Tove Smed

Fakta

Nanostrukturer

Med nanostrukturer menas strukturer som är mindre än 100 nanometer i en dimension. En nanometer får man om man delar en millimeter en miljon gånger. En mikrometer får man om man delar en millimeter tusengånger. Ett mänskligt hårstrå är normalt 60.000–100.000 nanometer. De nanopartiklar som har störst sannolikhet att fastna i lungorna och utveckla cancer är avlånga fibrer, vars diameter är mellan 10-100 nanometer och vars längd är större än 10 mikrometer. Men även korta nanofiber kan orsaka inflammation och fibrosbildning i lungorna.

Exponeringskammare

Vid Lunds universitet finns en lufttät exponeringskammare där man kan ta fram helt ren luft. Där kan man studera lungfunktionen och hur denna förändras när man utsätts för olika små partiklar, men även hur hjärt- och kärlsystemet reagerar på olika partiklar. Det är också möjligt att med blodprov före och efter exponeringen se om personen fått tecken på vävnadsskador. Kammaren används mest för att studera effekten av små partiklar på människan.