Vroegtijdige identificatie van veiligheids-, duurzaamheids- en regelgevingskwesties van titaniumcarbide MXenen

MXenen (spreek uit als maxenen) zijn geavanceerde tweedimensionale materialen. Bijzondere karakteristieken zijn: een groot specifiek oppervlak, aanpasbare oppervlakte-eigenschappen en een uitzonderlijk goede elektrische geleidbaarheid. Dat biedt uiteenlopende toepassingsmogelijkheden, bijvoorbeeld in batterijen of geneesmiddelen. In een recente studie is de Early4AdMa-methodiek toegepast om mogelijke knelpunten te identificeren. Deze methodiek richt zich op het vroegtijdig herkennen van veiligheids-, duurzaamheids- en regelgevingskwesties rond geavanceerde materialen. Het gaat dan om de veiligheid, duurzaamheid en wetgeving die samenhangt met MXenen van titaniumcarbide, de meest onderzochte variant.

De onderzoekers rapporteren dat er nog essentiële kennis ontbreekt om deze materialen op een veilige en duurzame manier commercieel te kunnen toepassen. Het gaat dan met name om de veiligheid en duurzaamheid van MXenen. Ook zijn er geen geschikte testmethoden voor het testen van de schadelijkheid en het karakteriseren van MXenen ten behoeve van regulatoire risicobeoordeling. De inzichten uit deze studie, kunnen als voorbeeld dienen voor de veilige en duurzame innovatie van andere geavanceerde materialen. Maar daarvoor moet er wel interdisciplinair samengewerkt worden tussen universiteiten, industrie, regelgevers en andere belanghebbenden.

Lees volledige tekst (in engels): Early identification of safety, sustainability and regulatory issues of titanium carbide MXenes

Afval omzetten in waardevolle grondstoffen: innovaties in duurzame productie van nanodeeltjes

De ontwikkeling van nanodeeltjes uit afvalbiomassa gaat razendsnel. Het biedt een veelbelovende duurzame route naar hightech materialen. Afval wordt zo een waardevolle bron voor medicijnen, milieutechnologie en slimme verpakkingen. Het is een schoolvoorbeeld van hoe wetenschap en duurzaamheid elkaar kunnen versterken.

Deze groene synthese van nanodeeltjes is milieuvriendelijker dan traditionele chemische methoden. Toch blijven er belangrijke risico’s bestaan. Een recent artikel benadrukt dat er nog weinig bekend is over de toxiciteit van deze nanodeeltjes op de lange termijn. Zelfs wanneer ze via natuurlijke extracten worden geproduceerd, kan hun gedrag in het milieu of in het menselijk lichaam verschillen. Voordat grootschalige toepassing plaatsvindt, zijn daarom veiligheidsbeoordelingen nodig, op basis van gestandaardiseerde (nano-specifieke) testmethoden.

Lees volledige tekst (in engels): Transforming waste into valuable resources: innovations in sustainable nanoparticle synthesis

Verantwoorde innovatie met nanomaterialen en -technologie: verleden, heden, toekomst

Twee publicaties blikken terug op de snelle opkomst van nanotechnologie in de afgelopen 25 jaar. En de daarmee samenhangende opkomst van nano(eco)toxicologie en -risicobeoordeling als nieuwe expertisevelden. Vooruitkijkend worden met name grote kansen voor innovatie in elektronica, energie, sensoren en medische toepassingen beschreven. De oproep om deze technologie verantwoord te ontwikkelen, vraagt naast Safe-and-Sustainable-by-Design, ook om tijdig te onderzoeken hoe veiligheid en duurzaamheid in wet- en regelgeving kan worden vastgelegd. Daarbij is extra aandacht nodig voor de het samenvallen van verschillende technologieën, zoals in het opkomende domein van bionanomaterialen. Het snelle tempo van innovatie roept een cruciale vraag op: kan het huidige risk governance-systeem dit tempo bijbenen? Europa beschikt al over een aantal goede samenwerkingsverbanden. Maar het benodigde ecosysteem blijft alsnog te gefragmenteerd om Europa’s technologische en economische leiderschap voor geavanceerde (nano)materialen te behouden.

Lees volledige tekst (in engels): Responsible innovation with nanomaterials and nanotechnology: past, present, future

Overzicht van nieuwe methoden voor onderzoek opname van nanomaterialen via darm

Mensen krijgen regelmatig nanomaterialen binnen die verwerkt zijn in voedsel of verpakkingsmaterialen. Of deze nanomaterialen schadelijk kunnen zijn voor de mens hangt af van de opname via de darm. De darm vormt een effectieve barrière tussen het lichaam en het voedsel en houdt gevaarlijke stoffen en ziekteverwekkers tegen. Daarom is het belangrijk om te bepalen of en in welke mate het nanomateriaal vanuit de darm wordt opgenomen. Ook kunnen de fysisch-chemische eigenschappen van nanomaterialen door verteringssappen veranderen. Dat kan invloed hebben op de schadelijkheid.

De schadelijkheid van nanomaterialen kan onderzocht worden met zogenoemde New Approach Methodologies (NAMs). Deze innovatieve technieken voor de risicobeoordeling zijn in lijn met de 3V-principes (vervanging, verfijning en vermindering van dierproeven). Het Caco-2 model (darmepitheel cellijn) wordt vaak gebruikt om opname vanuit de darm te bepalen. Maar bij de opname van nanomaterialen zijn naast epitheelcellen ook andere celtypes betrokken, zoals cellen die slijm uitscheiden, waardoor complexere NAMs nodig zijn, met meerdere celtypes.

Het artikel geeft een uitgebreid overzicht van welke  NAMs toegepast worden op diverse relevante nanomaterialen. Ook laat het artikel zien wat de sterke en zwakke kanten daarvan zijn. De auteurs signaleren dat standaardisatie van de protocollen noodzakelijk is. Dit zal uit uiteindelijk ook helpen met de regulatoire acceptatie van deze modellen. Op dit moment werkt de OESO Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling (Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling) aan een richtlijn voor testen van darmopname van nanomaterialen en de veranderingen door verteringssappen met NAM’s. Dat document is publiek gedeeld voor suggesties en zal een tweede ronde van openbare consultatie ondergaan  voor de tweede ronde van de publieke consultatie. 
Dit artikel en de beschreven ontwikkelingen laten zien dat er grote stappen gemaakt zijn in het ontwikkelen van NAMs voor de opname van nanomaterialen. Ook worden de  eerste stappen naar harmonisatie nu genomen.

Lees volledige tekst (in engels): New approach methodologies to study intestinal fate of nanomaterials: current understanding and knowledge gaps

Machine learning om sleutelfactoren in de genotoxiciteit van titaniumdioxide-nanodeeltjes te identificeren; een lopend onderzoek

Kunstmatige intelligentie kan worden gebruikt om patronen te zoeken in grote hoeveelheden data. Dit wordt machine learning genoemd. In de risicobeoordeling kan dit worden toegepast om verbanden te zoeken, bijvoorbeeld tussen het resultaat van een testmethode en de eigenschappen van het nanomateriaal dat wordt getest. De auteurs van een recente publicatie hebben geprobeerd dit toe te passen voor titaniumdioxide (TiO2) nanodeeltjes. Hun doel was om factoren te vinden die van invloed zijn op het vermogen van TiO2 om het DNA deoxyribonucleic acid (deoxyribonucleic acid) te beschadigen in celkweekmodellen. Dit is op zich een veelbelovende benadering. In dit geval heeft die echter geen nieuwe inzichten opgeleverd; het was al bekend dat het soort kweekmedium, het al dan niet koud uitvoeren van bepaalde stappen in het experiment en vooral de concentratie nanodeeltjes die aan cellen is toegevoegd een correlatie hebben met DNA-schade. De verbanden die zijn gevonden zijn niet heel sterk. Dit is waarschijnlijk te wijten aan een aantal tekortkomingen in de testopzet. Ook levert de gebruikte methode geen nieuwe informatie voor de discussie rond de classificatie voor carcinogeniteit van TiO2 en draagt het niet bij aan de ontwikkeling van OESO-testrichtlijnen voor DNA-schade.

Lees volledige tekst (in engels): Machine learning to identify key factors in titanium dioxide nanoparticle genotoxicity; a work in progress