Kaj so nanodelci in nanomateriali?

Nanomaterial je snov, ki vsebuje nanodelce. Nanodelec je delček snovi, ki je vsaj v eni dimenziji manjši od 100 nanometrov. Nanodelci so lahko tanke ploščice z debelino pod 100 nm, nitke s premerom pod 100 nm ali pa delci manjši od 100 nm v vseh treh dimenzijah. En nanometer (nm) je milijardinka metra.

Izvor nanodelcev

Poleg namensko proizvedenih nanodelcev, ti nastajajo tudi nenamensko kot nezaželen prah pri mnogih industrijskih dejavnostih, npr. varjenju, brušenju, mletju, spajkanju, rezanju, v predilstvu, v sprej tehnologijah, itd. Pri izgorevanju biomase in fosilnih goriv nastajajo nanodelci ogljika, ki skupaj z večjimi delci povzročajo veliko onesnaženost zraka v mestih. Z razvojem nanotehnologij smo postali pozorni na te nanodelce, saj jih zdaj lahko vidimo z modernimi mikroskopskimi napravami.

Tveganje za zdravje

V človeško telo lahko delci pridejo skozi kožo, prebavila in predvsem dihala. Po vseh teh poteh lahko pridejo v krvni obtok, ki jih raznese po vsem telesu. Vse več je dokazov, da lahko nanodelci iz krvnega obtoka ali prek živčnih poti zaidejo tudi v možgane.

Značilnost nenamensko proizvedenih nanodelcev je, da so zelo različnih velikosti in zato v telesu povzročajo tudi različne bolezni, od zasluzenja pljuč in kašlja do srčnih obolenj in obolenj notranjih organov. Drugače pa je z nanodelci, ki so razviti za potrebe nanotehnologij. Ti delci so običajno enako veliki, zato pri vstopu v organizem povzročijo en sam odziv, ki pa je veliko hujši, kot bi bil ob vstopu delcev različnih velikosti.

Vprašanja in pomisleki o možnih vplivih nanomaterialov na zdravje in okolje so zato na mestu. Morebitna tveganja teh novih oblik materialov je treba ustrezno ovrednotiti in obvladovati. Uredba REACH sicer določa, da morajo proizvajalci, uvozniki in nadaljnji uporabniki zagotoviti varno uporabo vsake snovi, a nova tehnologija vedno pomeni tudi nove izzive za zakonodajne organe, kot sta Evropska komisija in agencija ECHA, ter druge interesne skupine. 

Uredbi REACH in CLP za nanomateriale ne določata posebnih zahtev, a ker so nanomateriali skladni z opredelitvijo snovi iz navedenih uredb, zanje veljajo določbe obeh. Nanomaterialom so namenjene tudi posebne določbe v področni zakonodaji, kot je živilska zakonodaja ter zakonodaja o biocidih in kozmetiki. Prav tako za nanomateriale velja zakonodaja o varstvu okolja, delavcev in potrošnikov.

Uporaba nanomaterialov

Nanotehnologija je trenutno ena izmed najbolj aktualnih tehnoloških panog, ki je v zadnjih desetih letih doživela hiter razvoj. Temelji na načrtovanju, sintezi in uporabi delcev nanometrskih velikosti ter njihovem vgrajevanju v polimere in druge snovi. Uporablja se jih tudi kot komponente elektronskih naprav. Nanomateriali tako postajajo del našega vsakdana. Ker so nanodelci dovolj majhni, da jih lahko celice spustijo v svojo notranjost (internalizirajo) s procesom endocitoze, so primerno orodje za dostavo učinkovin, obenem pa predstavljajo nevarnost, saj lahko tudi strupeni nanodelci spontano prehajajo v celice.

Nekatera področja uporabe nanomaterialov

• Gradbeništvo: površinski premazi, toplotna izolacija, "pametne" magnetne tekočine za vakuumska tesnila in maziva, površine, ki so odporne na praske in niso omočljive, antibakterijski gradbeni material, samočistilna in ekološko učinkovita okna.
• Kovinska industrija: ultratrdi vzdržljivi svedri in rezilna orodja, maziva, hladilno mazalna sredstva, premazi, antibakterijska sredstva, stroji in orodja (senzorji, občutljivi za zaznavanje napak), kemijsko-mehansko poliranje z nanodelci, samo-sestavljanje struktur iz molekul.
• Kmetijstvo: zaščita rastlin (pesticidi, fungicidi), umetna gnojila.
• Hrana in krma: antibakterijski materiali, zaščita pred oksidacijo, dekorativni efekti, ojačevalci okusa, konzervansi, polnila, embalaža za hrano, lončki za otroško hrano, kuhinjska posoda.
• Farmacija in zdravstvo: miniaturne diagnostike za zgodnje odkrivanje bolezni, nanopremazi za izboljšanje bioaktivnosti in biokompatibilnosti vsadkov, ultranatančni sistemi dostave zdravil v telo, senzorji, materiali za regeneracijo kosti in tkiva, dostavni sistemi za zdravilne učinkovine.
• Okolje in voda: membrane in antimikrobni materiali za čiščenje vode, nanostrukturirani filtri za odstranjevanje onesnaževal iz industrijskih odplak, izboljšane metode sanacije (npr. foto-katalitske tehnike), fitofarmacevtska sredstva, čiščenje odpadnih vod, čiščenje zraka, shranjevanje plina.
• Energija: nove vrste baterij, umetna fotosinteza za čisto energijo, zmogljive fotonapetostne sončne celice, varno shranjevanje vodika za uporabo kot čisto gorivo, shranjevanje toplotne energije, pridobivanje goriv iz biomase.
• Kozmetika: antibakterijska sredstva, UV filtri, polnila, dekorativni efekti.
• Tekstilna industrija: antibakterijska sredstva, samočistilnost, toplotna izolacija, t.i. "pametne tkanine", ki se lahko različno obnašajo v različnih vremenskih pogojih, dekorativni efekti.
• Elektronika in komunikacije: mediji za shranjevanje podatkov z zelo visokimi gostotami zapisovanja, tehnologije z novimi, plastičnimi, ravnimi zasloni, novi materiali za polprevodnike, ki povečajo hitrost obdelave, nova generacija tranzistorjev.
• Površine in površinske tehnologije na strojnih in drugih kontaktnih elementih: trde zaščitne prevleke za tribološke aplikacije, zaščita pred obrabo in za zmanjšanje trenja. Prevleke za optimiranje omočljivosti in mazalnih lastnosti.