Van consumptiegoederen tot medicijnen: nanodeeltjes tref je vaker aan dan je denkt. Over nanotechnologie wordt gezegd dat ze de wereld zal veranderen. VITO ontwikkelt nano-expertise vanuit meerdere invalshoeken, om zo de meerwaarde van deze technologie ten volle te benutten en tegelijk de potentiele risico’s in rekening te nemen.
Oneindig aantal toepassingen en risico's van nanodeeltjes
Nanotechnologie omvat het ontwikkelen, produceren en gebruiken van zeer kleine deeltjes, grofweg kleiner dan 100 nanometer (een tienduizendste van een millimeter). Op die schaal krijgen deeltjes andere elektrische, optische, thermische of mechanische eigenschappen. Dat maakt het mogelijk om producten of materialen te maken met nieuwe of verbeterde eigenschappen. Nanomaterialen worden dan ook in tal van toepassingen gebruikt, zoals in coatings, inkten en verven, voeding, verpakkingen, cosmetica, sensoren, tot zelfs medicijnen. VITO onderzoekt doorheen de volledige waardeketen de mogelijkheden, voordelen en risico’s van nanotechnologie.
Duurzame alternatieven voor bestaande productieprocessen
Werken op nanoschaal is voor VITO niet nieuw. Jan Meneve: “Manipuleren op nanoschaal was een logische stap voor onze activiteiten in de materiaaltechnologie. Decennialang hebben we bij VITO ervaring opgebouwd rond coatings en plasma’s. Die technologieën hebben inmiddels de markt bereikt. Vandaag kijken we alweer een aantal stappen verder. Zo beschikken we over tal van technologieën en infrastructuur om de impact van deeltjes te karakteriseren. Ook onderzoeken we duurzame alternatieven voor bestaande productieprocessen.” Voor de synthese van eigen nanomaterialen heeft VITO een gepatenteerde technologie in huis. Karolien Vanbroekhoven: “De technologie op basis van ‘elektrocapacitieve kristallisatie’ pasten we al toe in een aantal projecten. Het grote voordeel tegenover de bestaande technologieën op de markt is de milde productiemethode waarmee we de vorm en grootteverdeling van nanokristallen kunnen aanpassen. Het gaat om een elektrochemisch proces dat plaatsvindt in een waterige omgeving. De milde condities – er worden geen solventen of hoge temperaturen gebruikt – maken het proces een stuk milieuvriendelijker dan de gebruikelijke technieken. Op dit moment kunnen we in het lab 2 gram nanokristallen produceren per uur. Tal van industrieën, zoals de cosmetische en farmaceutische sector en de hightechindustrie, kunnen in de toekomst hun voordeel doen met die doorbraak.”
Veiligheid inbouwen in ontwerp
Nanomaterialen hebben bijzondere eigenschappen, maar de blootstelling eraan kan ook nadelige gevolgen hebben voor de mens en zijn omgeving. Omdat nanodeeltjes zo klein zijn, kunnen ze tot diep in de longen, hersenen of cellen doordringen. Ze kunnen ook brandbaar en explosief zijn. Sven Vercauteren: “Het is belangrijk om die risico’s tijdig te identificeren door het safe-by-design-concept toe te passen. Dat betekent dat er vanaf de ontwikkelingsfase nagedacht wordt over de gevaren van blootstelling van de mens aan nanopartikels. Door die vroegtijdige screening weet je meteen of het nut heeft om verder te investeren in de ontwikkeling en of het nodig is om de functionaliteit van deeltjes aan te passen om ze veiliger te maken. VITO begeleidt bedrijven op dat vlak en adviseert hen hoe ze het best hun werknemers beschermen tegen mogelijke blootstelling tijdens de productie of verwerking van nanomaterialen.”
Inge Nelissen: “De risico’s van nanodeeltjes bepalen is niet evident. De uitdaging bestaat erin de precieze blootstelling te meten en die samen met de deeltjesspecifi eke eigenschappen te linken aan toxiciteit. Om dat in kaart te brengen zijn gevoelige instrumenten en methoden nodig. Die hebben we bij VITO in huis.”
Negatieve impact wegwerken
Door nanodeeltjes anders vorm te geven, kun je de negatieve impact wegwerken. In 2010 richtte VITO het Nanosafety Test Centre op. Daar worden bepaalde stappen in een productiefase gesimuleerd, evenals de bewerking en het gebruik van producten die nanomaterialen bevatten. Sven Vercauteren: “De veiligheid vanaf het begin van de ontwikkeling meenemen: dat is het ideale scenario. Maar we besteden ook aandacht aan het testen van industriële producten of consumptiegoederen die nanomaterialen bevatten. Dat gebeurt meestal in opdracht van bedrijven. De producten worden daarbij onderworpen aan standaardhandelingen zoals boren, snijden of schuren om te controleren of er nanomaterialen vrijkomen.” “Er bestaat in Europa een aanbeveling om aan te geven wanneer een product nanodeeltjes bevat, voor cosmeticaproducten is dat zelfs verplicht. Maar die richtlijnen worden nog niet systematisch toegepast. Daarom controleren we welke blootstelling bepaalde consumptiegoederen veroorzaken. We voeren die tests uit voor zowel bedrijven als de overheid.”
Kanker en hart- en vaatziekten vroegtijdig opsporen
Als we erin slagen om de risico’s van nanodeeltjes te voorkomen, dan kan nanotechnologie zelfs bijdragen tot een betere gezondheid. Door nanomaterialen ontstaat een heel nieuw gamma aan innovatieve producten en technologische oplossingen die de gezondheid verbeteren. Inge Nelissen: “Onze ervaring in het meten en karakteriseren van nanodeeltjes zetten we ook in bij de ontwikkeling van een kostenefficiënte en meer gepersonaliseerde gezondheidszorg. Zo onderzoeken we de interactie tussen nanodeeltjes en levende cellen. Hoe worden de deeltjes opgenomen? Hoe interageren ze binnen de cel? Die kennis kan leiden tot nieuwe behandelingen. Daarnaast spelen nanodeeltjes een belangrijke rol binnen het onderzoek naar diagnostiek. Recent onderzoek richt zich op het isoleren en karakteriseren van extracellulaire vesikels. Dat zijn blaasjes op nanoschaal die door cellen – gezonde en zieke – worden afgescheiden in onze lichaamsvloeistoffen. Eens de vesikels daaruit geïsoleerd zijn, kunnen de onderzoekers er eiwitof DNA-analyses op uitvoeren om biomarkers voor ziekten te identifi ceren. Zo kunnen we bijvoorbeeld kanker of harten vaatziekten vroegtijdig opsporen.”
Kennis valoriseren op alle domeinen
Karolien Vanbroekhoven: “Ons nanokarakterisatieplatform heeft een breed werkveld. Ook toepassingen in de geneeskunde worden bestudeerd. Dat is de sterkte van VITO: dat we op verschillende domeinen tegelijk onze kennis en ervaring valoriseren. Bedrijven die vandaag nanokristallen gebruiken of produceren kunnen bij ons terecht om de veiligheid te laten onderzoeken. Maar we testen niet alleen, we herbekijken ook de productieprocessen. Samen met bedrijven evalueren we of de nanocomponenten die ze gebruiken op een alternatieve of duurzame manier geproduceerd kunnen worden. Tegelijk bieden we overheden onze diensten aan en zetten we eigen medische ontwikkelingen op. Op die manier willen we de oneindige mogelijkheden van nanotechnologie ten volle exploreren.”
