Mogelijkheden met titaniumdioxide nanovezels

Naast de bekende koolstofnanobuisjes kan je van andere stoffen ook vezels maken. Onderzoekers kijken bijvoorbeeld of nanovezels van titaniumdioxide geschikt zijn als katalysator om waterstof als brandstof te kunnen gebruiken. Ook kun je de vezels gebruiken in zonnepanelen, zodat ze de energieopbrengst verhogen. Vezels van verschillende diktes worden toegepast, van een paar honderd nanometer tot een paar micrometer. Ook de lengte kan verschillen van 1 tot enkele micrometers.

Vezels in kleinere stukken breken

Het inademen van lange, slecht buigbare vezels kan schadelijke gevolgen hebben. Het kan verschillende soorten longkanker veroorzaken. Een groep van Europese onderzoekers heeft de invloed van de lengte van titaniumdioxidevezels op de schadelijkheid verder bestudeerd. De vezels in de studie hadden een lengte van 10 micrometer en een dikte van 300 nanometer. Deze vezels zijn met een kogelmolen ingekort tot een lengte van 2 micrometer. In een kogelmolen draaien de vezels rond met kleine kogeltjes en breken daardoor in kortere stukken. De dikte van de vezel verandert hierdoor niet.

Testen met lange en korte vezels

De onderzoekers hebben lange en korte vezels getest op verschillende soorten longcellen. Zowel de schadelijkheid op immuuncellen als cellen die de long bekleden is onderzocht. Cellen van het immuunsysteem – de macrofagen – ruimen bacteriën, virussen en andere lichaamsvreemde materialen op. Deze cellen slokken ook kleine vezels op. Met lange vezels kunnen deze immuuncellen minder goed omgaan.

Na toedienen van lange en korte vezels gingen verschillende celtypen die de long bekleden dood. Dit gebeurde bij een kleinere hoeveelheid lange vezels in vergelijking met kortere vezels. Deze bekleding vormt een beschermende laag tussen de long en de bloedbaan. Het zorgt ervoor dat schadelijke stoffen niet in de bloedbaan terecht kunnen komen. Lange vezels tasten deze beschermende laag meer aan dan kortere vezels.

Onderzoek in muizen

Vervolgens zijn de titaniumdioxide nanovezels onderzocht in muizen. De onderzoekers keken wat er na het inademen van de vezels gebeurde in de longen. Muizen die lange vezels inademden hadden meer last van longontsteking dan bij korte vezels. Ook ruimde het lichaam de lange vezels minder goed op dan de korte vezels.

Wat vindt het RIVM?

Het idee dat vezellengte een belangrijk punt is voor de schadelijkheid van vezels is niet nieuw. Asbest dat bestaat uit lange vezels kan na inademing bijvoorbeeld tot kanker leiden. Wetenschappers zijn bezorgd dat andere materialen die bijna dezelfde vezelachtige opbouw hebben even schadelijk zijn.

Deze studie laat zien dat nanovezels van titaniumdioxide door het inkorten van 10 naar 2 micrometer minder schadelijk worden. Dit kan een belangrijke les zijn voor safe-by-design. Dit concept is ontwikkeld om al tijdens het ontwikkelen van materialen al rekening te houden met de veiligheid. Nog voordat het toepassen in producten in beeld komt. Het inkorten gaf minder ontsteking. Ook ruimde het lichaam deze vezels sneller op. Dit zou de kans op kanker kleiner kunnen maken. Bovenstaande studie duurde alleen te kort om hier al bewijs voor te hebben.

Het RIVM heeft twee opmerkingen bij de studie:

1. Bij het inkorten van de vezels met een kogelmolen blijft een klein deel altijd lang. Als je deze lange vezels er niet uit haalt, kan je deze alsnog inademen. Het zijn er alleen minder.
2. Het is niet duidelijk of ingekorte titaniumdioxidevezels nog gebruikt kunnen worden in producten. Het korter maken zou ervoor kunnen zorgen dat de vezels niet meer als katalysator werken. Of de goede invloed op lichtverstrooiing in zonnepanelen gaat verloren.

De resultaten van deze studie helpen bij het ontwerpen van zo veilig mogelijke titaniumdioxidevezels. De tests die de onderzoekers doen, helpen om vast te stellen of zo’n vezel ook inderdaad veilig is. De lengte van de vezels zou tijdens het maken al veranderd kunnen worden. Dit is beter dan achteraf korter maken. Hierbij is het belangrijk dat de vezels nog doen waar ze voor bedoeld zijn. Dit zouden productontwikkelaars kunnen testen in hun ontwerp.