Jsou české nanotechnologie bezpečné?

Všechno nové a neznámé odpradávna v člověku vyvolává obavy a strach. Jedná se o evoluční mechanismus, který nás na jedné straně sice chrání, na druhé straně ale může zmařit dobré a inovativní nápady, které by člověku zkvalitnily život. To se týká i zcela nových technologií nabízejících nová řešení. Nikola Tesla si už v r. 1905 posteskl : “V našem dnešním světě se revoluční myšlenky a vynálezy namísto podpory a pomoci setkávají již ve stadiu dospívání s překážkami a úklady, jež jim chystají sobecké zájmy, pedantství, hloupost a nevzdělanost, že musejí čelit napadání a posměchu.” Vždycky je jednodušší odmítnout nebo kritizovat, než studovat a snažit se porozumět novému. Bývá také politicky výhodnější a snadnější zdvihnout nad davem prapor proti kacířům, než se snažit otevřít duši lidí novým myšlenkám.  

Nanočástice kolem nás paradoxně poletují miliony let, např. při sopečné činnosti se jich do vzduchu dostanou tuny. Příroda využívá biotechnologické postupy na molekulární úrovni od objevení života na Zemi, který sama zakódovala do molekuly DNA. Nicméně nanotechnologie jako věděcký a průmyslový obor za sebou má relativně krátké období, jeho vznik se datuje do 70. let minulého století. Oproti tradičním oborům jako třeba strojírenství ale pracuje s něčím, co není vidět, manipuluje s atomy a molekulami, možná proto ty obavy laické veřejnosti. Něco, co není vidět, nemůže mít člověk pod kontrolou. 

 Obecně ale platí, že pokud jsou nanomateriály pevně ukotvené do větších celků a neuvolňují se neřízeně do okolí, nemohou ohrozit ani životní prostředí ani zdraví neznámým způsobem. Pojďme se nyní podrobně podívat na české nanotechnologie, tedy nanotechnologické výrobky českých firem. Patří sem fotokatalytické nátěry s nanočásticemi oxidu titanu, které čistí vzduch, textilní nanotkaniny v antialergických lůžkovinách a dýchacích maskách, nanovlákenné průmyslové filtry, nanočástice nulamocného železa na čištění odpadních vod, antibakteriální nanočástice stříbra a přípravky s nanočásticemi pro tzv. zušlechťování povrchů a vylepšování paliv do automobilů.

Fotokatalytické nátěry TiO2

Povrchová vrstva vytvořená funkčním nátěrem s nanočásticemi TiO2 neobsahuje žádné volné nanočástice. Nanočástice jsou pevně ukotveny ve struktuře speciálního pojiva. Pokud dojde k otěru povrchové vrstvy, odlamují se z ní relativně velké částečky kompaktního materiálu v rozměrech přesahujících značně 100 nanometrů. Neexistuje žádná seriozní vědecká studie, která by prokázala negativní vliv nanočástic TiO2 v koncentracích s nimiž je možno přijít do kontaktu, na zdravotní stav lidí, živočichů nebo rostlin. S nanočásticemi TiO2 přitom lidé masově přicházejí do kontaktu již více než sto let. Prachové částice TiO2 o velikosti menší než 100 nm totiž tvoří přirozenou součást pigmentu titanové běloby, který je masivně využíván nejenom do barev a laků, ale také jako potravinářské barvivo, které je přidáváno do mnoha potravinářských výrobků. Lidé tedy masově konzumují i dýchají již více než 100 let TiO2, včetně nanočástic, a za tu dobu nebyl dokumentován jediný případ jeho negativního vlivu na lidské zdraví a životní prostředí.     

Organická textilní nanovlákna

 Odpůrci nanotechnologií straší veřejnost rizikem případného uvolňování jednotlivých nanovláken z povrchu nebo z laminátu materiálu a jejich případného vdechnutí. Průměry nanovláken se pohybují sice v rozsahu 90 – 250 nm, délka jednoho nanovlákna je ale řádově ve stovkách mikrometrů až jednotkách milimetrů. Každé vlákno má po své délce stovky „překřížení“ s jinými vlákny. V těchto bodech působí třecí síla mezi vlákny, která neumožní jednoduché oddělení jednotlivých vláken ze struktury. V nanotextiliích se používají tzv. třívrstvé lamináty, kde je nanovrstva překrytá netkanou textilií, která je přilepena k nanovrstvě lepidlem. Při mechanickém působení může sice dojít k roztržení nanovlákenné vrstvy a oddělení „shluku“ vláken, ale tyto shluky vláken mají charakter žmolku a velikost řádově v desítkách až stovkách mikronů. Tyto žmolky jsou i v případě jejich vdechnutí zachyceny řasinkovým epitelem v nosní dutině. Buňky epitelu vylučují hlen, do kterého se zachycují různé prachové nečistoty a řasinky buněk ho bezpečně posunují do nosohltanu, odkud hlen spolkneme. 

Nanočástice nulamocného železa 

 Nanočástice nulamocného železa (nZVI) mají rozměry v řádu desítek nanometrů a kulový tvar, má silné redukční účinky a díky malým rozměrům výborně migruje prostředím. Těchto vlastností se s výhodou používá při čištění vod a odstranění rezistentních kontaminantů. Produkt se nicméně používá v nižších koncentracích, které nejsou nebezpečné z hlediska exotoxicity,  a po reakci je vždy z vody separován, takže by jeho aplikace nemůže způsobovat žádné komplikace. Významnou roli při posuzování bezpečnosti nanočástic hraje také tvar nanočástic. Nanočástice nulamocného nanoželeza patří právě svým kulovým tvarem k nejvíce bezpečným. V případě vniku do lidského těla je tělo snadno vyloučí.  Nanočástice nulamocného železa jsou průmyslově vyráběny už několik desítek let a žádný negativní efekt na lidské zdraví a životní prostředí pozorován nebyl. Navíc tyto nanočástice vznikají i při některých běžných procesech - typickým příkladem je svařování. Ani zde nebyl prokázán negativní dopad na lidské zdraví.

Polymerní nanovlákna pro filtraci vody a vzduchu

 Jejich délky jsou téměř nekonečné a průměry nanovláken se pohybují obvykle v desítkách nanometrů 70 - 150 nm. Struktury z nanovláken jsou mechanicky málo odolné, nejsou samonosné a používají se vždy s podkladovým substrátem. Materiály pro filtraci vzduchu jsou fixovány na nosných podkladových textiliích a používané průtoky vzduchu nevedou k jejich poškození. Jednotlivá nanovlákna se ze struktury neuvolňují, nemohou být vdechnuta ani kontaminovat prostředí. Nanostrukturované materiály pro filtraci vody jsou namáhány většími průtoky kapalin, proto jsou mechanicky ztuženy např. lisováním a kalandrováním. Filtráty z filtrovaných vod jsou posuzovány z pohledu jejich ekotoxicity (kontakt s korýši a řasami), která je u polymerních nanovláken bezproblémová.

Antibakteriální pletené metráže a oblečení s nanočásticemi stříbra

 Ve výrobě se používá polyesterové vlákno, ve kterém jsou technologicky pevně zafixovány molekuly stříbra v procesu jeho výroby a užíváním se nemohou uvolnit. Vlákno má antibakteriální, protiplísňové a protizápachové funkce, odvádí vlhkost a funguje i jako UV filtr. Všechny vlastnosti jsou trvalé, užíváním neodstranitelné.  Zdravotní nezávadnost potvrzují certifikáty ze státních zkušeben.  V praxi jsou výrobky úspěšně aplikovány již 5 let, nejvíce ve zdravotnictví (po operacích páteře, ložní prádlo, vložky do bot, ortézy, návleky).

Veterinární a kosmetické výrobky s nanočásticemi stříbra

 Veterinární a kosmetické výrobky obsahují v sobě nízké koncentrace molekul stříbra. Vzhledem k jejich nízké koncentraci v konečných výrobcích ale hlavně s odkazem na realizované výzkumné projekty nebyly u těchto výrobků prokázány toxické nebo negativní vlivy na živý organismus. Materiál, který se dostane do životního prostředí, už obvykle vlivem tohoto prostředí ztrácí charakter nanomateriálu, dochází ke shlukování a reakcemi s okolím. Anorganické materiály, které se používají, jsou běžnou součástí zemské kůry, nejedná se o nové, uměle vyrobené chemikálie, které jsou neznámé našemu životním prostředím.

Nanoprodukty pro vytváření hydrofobních povrchů materiálů

 Všechny nanoprodukty pro tzv. zušlechtění povrchů materiálů, kam patří zejména vytváření hydrofobních (vodu odpuzujících) povrchů, využívají částic oxidu křemíku, který je jedním ze základních stavebním prvků, vyskytujících se v přírodě. Koncentrace nanočástic oxidu křemíku jsou v nízké hodnotě a po nanesení na povrchy materiálů je jejich koncentrace velmi nízká. I když se časem částice z povrchů vlivem mechanického a chemického namáhání uvolňují, je jejich množství velmi malé a vytváří shluky s dalšími mikroskopickými a většími částicemi. Existující studie neprokázaly poškození živých organismů vlivem těchto nanočástic. 

Nanočástice v aditivech pro paliva

 Nanočástice oxidu céru, který je používán v aditivech do paliv, je z procesu spalování dále uvolňován do filtračního systému, kde se spojuje s většími emisními částicemi do shluků. Ty jsou z větší části pak filtrovány ve filtrech výfukového systému. Existující světové studie neprokázaly žádné negativní vlivy těchto částic na životní prostředí nebo lidský organismus. 

Bezpečnost nanotechnologií dozajista není téma, které by se mělo bagatelizovat a není to také mým záměrem. Nejde také samozřejmě jen o bezpečnost pro uživatele výrobku, ale i o bezpečnost ve výrobních továrnách a po ukončení životního cyklu výrobku o bezpečnost nakládání s odpadem. Je proto důležité neustále ověřovat, testovat a vytvářet pravidla a postupy, které omezí rizika na minimum. Jak víme, nic v životě není na 100% a pokory je nám třeba. Přesto snažme se vždy nejprve porozumět než se rozhodneme odmítat.