Nieuwe, complexe nanomaterialen bieden kansen op tal van gebieden, waaronder medische en consumententoepassingen, maar ook ten behoeve van energietransitie. Huidige beoordelingsmethoden zijn echter onvoldoende geschikt om de schadelijkheid van complexe nanomaterialen vast te stellen. Extra aandacht voor mengseleffecten is dus belangrijk, bij voorkeur al vroeg in de ontwikkelingsfase.

Op dit moment is er een duidelijke verschuiving van de ontwikkeling en het gebruik van relatief eenvoudige nanomaterialen naar meer complexe materialen die bestaan uit meerdere bestanddelen. De toepassingen van deze meer complexe materialen zijn veelbelovend op verschillende gebieden. Niettemin roepen ze ook de vraag op of huidige wetgeving mogelijk risico’s voldoende kan ondervangen. Huidige wetgeving gaat immers vaak uit van beoordeling van enkelvoudige chemicaliën.

Een klassiek voorbeeld van complexe materialen zijn kwantumdots[1], die vaak ontwikkeld worden vanwege hun unieke elektrische en optische eigenschappen. Vaak bestaan kwantumdots uit een combinatie van twee chemische elementen, zoals bijvoorbeeld cadmium en zwavel (cadmiumsulfide kwantumdots). Het gebruik van het giftige cadmium in deze kwantumdots is echter ongewenst en voedde de zoektocht naar andere, veiliger materialen.

Ook voor andere toepassingen worden complexe nanodeeltjes met nieuwe eigenschappen ontwikkeld, waaronder medische en consumententoepassingen, maar ook als onderdeel van materialen die een rol spelen in de energietransitie. Een voorbeeld van een dergelijke toepassing is een recent ontwikkeld nanodeeltje dat bestaat uit een kern van indium en fosfor (indiumfosfide) terwijl het deeltje bedekt is met een dun laagje zinksulfide met daar bovenop nog eens aparte sulfidemoleculen. De ontwikkelaars van dit complexe deeltje claimen dat dit deeltje niet alleen milieuvriendelijk is (de onderdelen worden niet toxisch geacht), maar ook in staat om brandstof (waterstof) te produceren uit zonlicht en water. Bovendien geven de indiumfosfide deeltjes een hogere waterstofproductie dan meer klassieke kwantumdots. De ontwikkelaars hebben hiermee de potentie om een belangrijke rol te spelen in de transitie naar een op waterstof gebaseerde economie.

Een ander voorbeeld van een nieuw-ontwikkeld samengesteld nanomateriaal dat een rol kan spelen bij grondstofproductie is een nanodeeltje dat bestaat uit goud en dat omhuld is met 18 glutathionmoleculen. Glutathion is een van nature in het menselijk lichaam aanwezige stof die werkt als antioxidant[2]. Dit samengestelde nanodeeltje kan door bacteriën worden opgegeten en gaat dan in de bacterie fungeren als elektronenbron, waardoor de bacterie in staat is om koolzuur met behulp van zonlicht om te zetten in onder andere azijnzuur. Het gevormde azijnzuur kan vervolgens omgezet worden in allerlei andere hoogwaardige koolstofverbindingen die verder opgewerkt kunnen worden tot bijvoorbeeld brandstof. Het nanodeeltje bleek bovendien de levensduur van de bacteriecellen ten goede te komen.

RIVM/ KIR kennis- en informatiepunt risico’s van nanotechnologie (kennis- en informatiepunt risico’s van nanotechnologie)-overweging: Dergelijke toepassingen zijn uiteraard veelbelovend en wellicht ook noodzakelijk in de huidige ontwikkelingen in energietransitie. Niettemin lijkt er niet altijd veel aandacht voor hun mogelijke risico’s te zijn en roepen ze ook de vraag op of huidige wetgeving dergelijke risico’s voldoende kan ondervangen. De aandacht in regelgeving voor nanodeeltjes richt zich op dit moment nog op ‘klassieke’ nanomaterialen die relatief eenvoudig van samenstelling zijn. Daarnaast is de huidige chemicaliënwetgeving REACH Registration, Evaluation, Authorisation and restriction of Chemicals (Registration, Evaluation, Authorisation and restriction of Chemicals )  gericht op individuele stoffen, wat het lastig maakt om mogelijke mengseleffecten op te sporen. Bij mengseleffecten kan een schadelijk effect van een stof soms worden versterkt door aanwezigheid van een andere stof, maar verzwakken van effecten kan ook voorkomen. Ook voor nieuwe nanobiotechnologische ontwikkelingen (zie ook Kruisbestuiving tussen nano- en biotechnologie vraagt om proactieve veiligheidsaanpak elders in deze Signaleringsbrief) blijken gesignaleerde effecten niet automatisch ‘opgepakt’ te worden door de relevante wetgeving over stoffen (REACH) en producten (zoals cosmetica en biociden). Methoden zoals die nu worden gebruikt om stoffen op schadelijkheid te testen, zijn naar verwachting onvoldoende geschikt om schadelijkheid van complexe nanomaterialen vast te stellen. Het is dan ook noodzakelijk om al in een vroegtijdig stadium oog te hebben voor de vraag waar de huidige wetgeving, risicobeoordelingsmethodieken en de onderliggende protocollen mogelijk tekort schieten en moeten worden aangepast. Is er bijvoorbeeld meer aandacht nodig voor mengseltoxiciteit, of dienen wellicht de complexe nanomaterialen zelf getest te worden en niet (alleen) de afzonderlijke onderdelen? Mogelijk dat op grond hiervan een nieuwe benadering van de problematiek noodzakelijk is, die niet op voorhand uitgaat van (aanpassing van) bestaande wetgeving en/of risicobeoordelingsmethodieken. Daarbij valt bijvoorbeeld te denken aan Safe-by-design, waarbij ontwikkelaars en ontwerpers vroeg in het ontwerpproces ook veiligheid voor mens en milieu als waarde meenemen.


[1] Kwantumdots zijn kleine nanodeeltjes (doorsnede van een paar nanometer) van halfgeleiders, met optische en elektronische eigenschappen die afwijken van die van grotere deeltjes.

[2] Antioxidanten gaan oxidatie tegen en beschermen weefsels en het DNA deoxyribonucleic acid (deoxyribonucleic acid) in cellen tegen reactieve zuurstofverbindingen. Deze stoffen kunnen schade veroorzaken aan cellen en weefsels. Wanneer ze schade veroorzaken, noemen we dat oxidatieve stress.