Nanomateriaalien turvallisuustutkimus edistää alan teknologian käyttöä

Nanomateriaalien turvallisuutta tutkimalla edistetään tämän tulevaisuudessa yhä merkittävämmän alan tutkimusta. Työterveyslaitoksella toimiva Nanoturvallisuuskeskus pyrkii selvittämään nanomateriaalien mahdollisia haittoja. Nanoteknologialla valmistetaan nanometrin mittakaavan rakenteita. Yksi nanometri on vain miljoonasosa millimetristä.

Tällä hetkellä Nanoturvallisuuskeskuksen Suomen Akatemian rahoittamana tutkimuskohteena ovat hiilinanomateriaalit, joita käytetään hyvin laajasti esimerkiksi puolijohteissa, akuissa, lääkeainetutkimuksessa ja jätteiden kierrätyksessä.

”Ongelmana on se, että jotkut hiilinanomateriaalit, jotka muistuttavat asbestikuituja, ovat myös terveysvaikutuksiltaan samankaltaisia. Mutta koska hiilinanomateriaaleilla on niin paljon käyttömahdollisuuksia ja niillä saadaan niin paljon hyvää aikaiseksi, meidän tarkoituksemme on katsoa, voidaanko ongelmalliset nanomateriaalit tunnistaa”, kertoo keskuksen tutkimustyötä johtava tutkimusprofessori Harri Alenius. Hän korostaa, että pitää tehdä yhteistyötä materiaalitutkijoiden ja valmistajien kesken, jotta terveysvaikutukset saataisiin selvitettyä ja tulokset hyödynnettyä materiaalien käytössä.

Työterveyslaitoksen tutkimusten mukaan jäykät ja tankomaiset hiilinanomateriaalit voivat aiheuttaa koe-eläimissä keuhkotulehdusta ja jopa voimakkaita astman kaltaisia oireita, mutta kaikki hiilinanomateriaalit eivät aiheuta niitä.

Terveysvaikutustutkimuksella on saatu yllättäviä tuloksia muussakin nanoturvallisuusntutkimuksessa aikaan: sinkki- ja titaanidioksidinanomateriaaleja sisältävien aurinkovoiteiden on alustavissa tuloksissa todettu vähentävän atooppista ihottumaa. Samanlaisia tuloksia on saatu astmaattisilla hiirillä, joiden allerginen reaktio keuhkoissa on vähentynyt, kun niitä on altistettu tietyille nanopartikkeleille.

FinNano-ohjelma pyöräytti ison pyörän pyörimään

Nanoturvallisuustutkimus sai alkunsa Suomen Akatemian FinNano-tutkimusohjelmasta. Siinä Aleniuksen hanke selvitti titaanidioksidinanopartikkelien terveysvaikutuksia hiirimalleilla. Selvisi, että ainoastaan silikonilla päällystetyt titaanidioksidinanopartikkelit aiheuttivat keuhkotulehduksen. Aiheuttaja ei kuitenkaan ollut päällystettävä eikä päällystävä materiaali vaan niiden yhteisvaikutus. Alenius kuitenkin korostaa, että tuloksena oli heikko tulehdus eikä siitä pidä vielä vetää kovinkaan suuria johtopäätöksiä.

”Tämä tarkoittaa sitä, että pelkästään raaka-aineita tutkimalla emme voi ennustaa turvallisuutta. Pitää ottaa huomioon myös mahdolliset nanomateriaalien ja nanopinnoitteiden yhteisvaikutukset”, selventää Alenius.

Nanoturvallisuuskeskus perustettiin vuonna 2011, kun Työterveyslaitoksella ymmärrettiin, että aihepiiriin piti keskittyä enemmän. Koska alalla pyörii valtavasti rahoitusta, myös terveys- ja muut turvallisuustekijät oli syytä ottaa heti mukaan tutkimukseen. Keskusta johtaa tutkimusprofessori Kai Savolainen.

”Meidän elimistömme ei ole koskaan aikaisemmin ollut tekemisissä teollisesti tuotettujen nanomateriaalien kanssa. Siksi niiden terveysvaikutuksia pitää tutkia lähemmin”, Alenius korostaa.

Nanoturvallisuustutkimuksen merkitys näkyy siinä, että Työterveyslaitos on Suomen Akatemian ja monen muun – muun muassa Työsuojelurahaston – rahoituksen lisäksi saanut merkittävästi Euroopan unionin rahoitusta: Nanoturvallisuuskeskuksella on johdettavanaan juuri alkanut kymmenen miljoonan euron NANOSOLUTIONS-hanke, jossa 35 eri tahoa eri puolilta Eurooppaa kehittää modernin systeemibiologian keinoin tietokonepohjaista laskennallista ohjelmaa ennustamaan nanomateriaalien hyötyjä ja haittoja. Siinä pyritään luomaan uudenlainen terveysperusteinen luokittelu.

Allergioiden lisääntyminen tutkimuskohteena

Nanomateriaalialtistuksen terveysvaikutusten tutkiminen kokeellisesti on ihmisillä vaikeaa eettisistä syistä. Tutkittavana on tällä hetkellä ihmisiä, jotka työpaikallaan altistuvat nanomateriaaleille. Aleniuksen mukaan epidemiologisia tutkimuksia on vasta hyvin vähän. Tällä hetkellä hänen johtamassaan ja Euroopan unionin rahoittamassa MAARS-hankkeessa tutkitaan viimeisimmän biolääketieteen keinoin ihon tulehdustekijöiden ja ihon mikrobiston vuorovaikutusta. Tämä kytkeytyy Aleniuksen toiseen tutkimusalaan eli allergioiden tutkimiseen.

”On liian yleisellä tasolla sanottu, että elämme liian steriilissä ympäristössä. Olisi selvitettävä myös immunologiset mekanismit, miksi allergiat lisääntyvät. Kun ne saadaan selvitettyä, järjestelmää kenties voidaan manipuloida. Emme me enää halua palata aikaan, jolloin oltiin pöpöjen kanssa niin paljon tekemisissä, että lapset saivat ripulia ja kuolivat tai saivat muita vastaavia vakavia sairauksia. Haluamme pitää saamamme hyvät asiat ja poistaa modernin yhteiskunnan tuomat huonot asiat. Tutkimuksen kautta meidän pitäisi pystyä vastaamaan, miten pystymme tämän balanssin hoitamaan”, korostaa Alenius.

Harri Aleniuksen mukaan Työterveyslaitoksella eletään tällä hetkellä tutkimuksellisesti hienoa aikaa. Yksi viime aikoina eniten julkisuutta saaneista hankkeista on yhteistutkimus akatemiaprofessori Ilkka Hanskin kanssa. Siinä selvitetään luonnon monimuotoisuuden näkökulmasta tulehdusperäisten sairauksien yleistymistä Suomessa ja muissa kehittyneissä maissa. Tutkimuksessa käytetään ekologian, metagenomiikan ja immunologian menetelmiä. Aleniuksen ryhmälle kuuluu immunologinen osa.

”Tällä hetkellä on ongelmana se, että elimistömme on kivikaudelta eikä se ole mukautunut ympäristön muuttumiseen. Kun ympäristön mikrobihyökkäykset ovat vähentyneet merkittävästi, immunologinen järjestelmä ei kouliudu samalla tavalla. Tämä hypoteesi on keskeisesti mukana tutkimuksissamme. Vakavat infektiot on pystytty poistamaan, mutta immunologinen järjestelmä ei ole kouliutunut samaan tahtiin ja se hyökkää vaarattomiakin asioita vastaan”, kiteyttää Alenius nykyongelmat.

Teksti: Leena Vähäkylä
Kuvat: Leena Vähäkylä ja Pixmac