Nanohuvudvärk

Efter bara tre dagar ute i handeln drogs Magic Nano in den 30 mars förra året. Sex personer hamnade på sjukhus, 97 drabbades av andningsbesvär. Det skulle bli det ultimata rengöringsmedlet – när ytorna behandlades med nanopartiklar skulle varken smuts eller bakterier fastna på badrumsytorna.

Efteråt hävdade den tyska tillverkaren Kleinmann att boven var antikorrosionsmedlet i sprayflaskorna och inte de små nanopartiklarna som skulle göra jobbet. Dessutom fick företaget extra reklam och konsumenterna upptäckte nanoteknikens möjligheter.

Atom för atom

Nano, från grekiska ordet för dvärg, betyder miljarddel. Men det används i sammanhanget endast som ett mått på storleken – nanometer, alltså en miljarddels meter. En nanometer är ungefär storleken på en molekyl, eller tio väteatomer. Delar man ett hårstrå på längden 80 000 gånger får man en 1 nanometer tunn osynlig tråd. Nanotekniken sysslar med objekt mindre än 100 nanometer. Den frambringar alltså de minsta ting som någonsin tillverkats av människohand. Om en liten nanopartikel förstoras till en loppas storlek skulle motsvarande uppblåsning av loppan få den att bli stor som en Tyrannosaurus rex.

Atomslöjd kan det också heta när objekten byggs upp atom för atom. Nya material kan tillverkas, och även de redan kända ämnena ändrar egenskaper när de blir nanometerstora. Kol till exempel är rätt bräckligt i grafitform, men som ett hoprullat pyttegrafitblad, ett nanorör bara några få nanometer i diameter, blir det hundra gånger starkare än stål. De vitskinande ämnena titandioxid och zinkoxid blir genomskinliga när de är nanosmå, och sedan ett par decennier tillsätts de i solkrämer för att öka skyddet mot ultraviolett strålning.

Allt blir annorlunda

I nanovärlden råder inte den klassiska fysikens lagar längre, utan där tar kvanteffekterna vid. De små kornens mekaniska, elektriska och magnetiska egenskaper förändras. Där finns stort hopp om att informationstekniken ska kunna utnyttja nanolösningar i framtiden. Kanske blir kvantdatorn möjlig, eller elektroniska komponenter där enstaka elektroner gör jobbet. Då blir datorerna pyttesmå och därmed ultrasnabba och effektiva, kanske helt osynliga, kanske inkorporerade i vår kropp eller omgivning. Nanopartiklarna ska kunna navigera själva, bära med sig nyttigheter, mediciner ska skickas till rätt plats i kroppen direkt.

Silvers antibakteriella egenskaper är kända sedan antiken. I dag tillsätts silvernanopartiklar i bandage, plåster och kompresser, även i tvål, matbehållare och babymjölkflaskor. Silverpartiklar i dammsugare renar luft, de ska få bort svettlukten från sockor, underkläder och handskar och i Samsungs senaste tvättmaskin tillsätts silverjoner för att sterilisera tvätten och apparaterna.

Över tre hundra olika produkter säljs i dag på marknaden med nanotillämpningar. Det är ingenting jämfört med vad som väntas inom en snar framtid. Om tio år kommer nanomarknaden att bli en tiobiljonerkronorsbusiness, enligt det amerikanska vetenskapsrådet. Nanotekniken kommer att förändra oss och vår värld, påverka hur vi jobbar, vad vi äter, hur vi kommunicerar och hur länge vi lever. Energiförsörjningen, hälsan, miljön, ja allt blir annorlunda.

Lite känt om riskerna

Men ju mindre objekt som vetenskapen jobbar med, desto större kan dess problem växa sig. Än så länge är bara litet känt om riskerna med nanomaterialen. Men vad händer om dessa material samtidigt som de gör underverk också skadar miljön och hotar vår hälsa?

– Partiklarna är så lätta att de svävar i luften och i vatten utan att behöva landa. De tar sig igenom olika fysiska barriärer, klumpar lätt ihop sig och fastnar oåterkalleligt på ytor, berättar Håkan Wallin, professor vid Det Nationale Forskningscenter for Arbejdsmiljø i Köpenhamn.

Det behövs delvis nya metoder för att mäta och ny lagstiftning för att handskas med ökande mängder nanopartiklar i vår miljö. Vilka mätningar som blir relevanta är osäkert – ska man mäta antalet partiklar, deras koncentration eller yta? Eller något annat?

– Kanhända har industrin gjort en del försök, men det vet vi inget om, säger Håkan Wallin. Exempelvis äger L’Oreal ett antal nanopatent, men de har valt att inte marknadsföra sina kosmetiska produkter med nanoetiketten. Kanske är de rädda för bakslag ifall nano får dåligt rykte.

Forcerar blod-hjärnbarriären

Fler produkter innebär ökad spridning i miljön. Renhållningsverk har redan protesterat mot att tvättmaskiner med silverpartiklar hamnar på sopberget och läcker ut ämnen som förstör de biologiska bäddarna. Och vad händer när nanosilvret sprids i vattendragen och dödar mikroorganismer?

Även om rädslan kan verka överdriven, kan den också vara befogad. Inte minst finns lång erfarenhet av asbest i luften som kan leda till lungåkommor om man andas in de långa fibrerna. Men kortare asbestfibrer är inte lika farliga, och hur det blir med de nya nanomaterialen vet ingen säkert.

– Det som ligger till grund för oron är flera studier som visar partiklarnas toxiska egenskaper, liksom deras förmåga att tränga in i olika vävnader i kroppen, berättar Hanna Karlsson, forskare vid Karolinska Institutet i Solna. Hon disputerade nyligen på en avhandling om hur partiklar från vägtrafiken och järnfilspån som tunnelbaneresenärer andas in påverkar människans arvsmassa. Nyligen började hon försök med nanopartiklar.

– Forskare har tidigare visat att möss som andas in kolnanorör får kraftig lunginflammation och fibros i lungorna. Vi ska nu studera toxiska effekter på mänskliga lungceller av en rad olika nanopartiklar för att se hur den kemiska sammansättningen och partiklarnas yta påverkar giftigheten.

Partiklarna har till och med lyckats passera den annars så svårforcerade blod-hjärnbarriären. Längs luktnerven från musnäsan gled de in i hjärnan. Andra försök har visat att nanopartiklar i vatten kan hamna i blodomloppet och sedan ta sig in i nervsystemet hos vissa fiskar.

Varför kroppens immunsystem inte tar hand om dessa objudna gäster är fortfarande en öppen fråga – varför städas de inte bort? Å andra sidan är det just därför som det blir möjligt att i medicinska tillämpningar utnyttja nanopartiklarnas penetreringsförmåga och andra talanger. Men om nanopartiklar ska kunna användas för att lura vårt immunsystem och ta sig in i kroppens celler, så utgör de automatiskt en risk om de går vilse.

– Paradoxalt nog är nanopartiklarnas största fördelar även de egenskaper som gör dem potentiellt farliga – exempelvis förmågan att tränga igenom barriärer och deras höga reaktivitet med biologiska system. Kolnanorör har visats kunna ta sig in i cancerceller och ta kål på dem, men samtidigt kan de orsaka oxidativ stress i immunförsvaret, säger Bengt Fadeel, docent i toxikologi vid Karolinska Institutet. I slutet på november 2006 anordnade han den första internationella konferensen i Sverige om nanotoxikologi för att belysa de möjliga riskerna med den nya tekniken.

Viktigt med öppenhet

Etiska aspekter av nanomedicin behandlas i januarirapporten från EU:s rådgivande organ European Group on Ethics in Science and New Technologies. Med nanomedicin menas både de medicinska tillämpningarna vid diagnos och behandling av sjukdomar och bredare aspekter på folkhälsa med tanke på miljön. Förutom en detaljerad översikt av spörsmålen innehåller rapporten många förslag på hur dessa ska hanteras.

– Vi behöver övervaka utvecklingen och ha beredskap att handskas med problem som kan dyka upp. Men de existerande metoderna för riskbedömning och teknikutvärdering räcker inte utan behöver förbättras, säger lundafilosofen Göran Hermerén, professor i medicinsk etik och ordförande i EU-gruppen. Han stod även bakom den första internationella konferensen i Sverige om etiska aspekter av nanoteknik år 2004.

– För att öka acceptansen behöver vi förstå fördelarna med det nya. Då går man även lättare med på de risker som utvecklingen bär med sig. Men kunskapsluckorna kan bli ett bekymmer, säger han, och öppenhet kring osäkerheterna är ett krav för att vinna tillit och förtroende i samhället.

Medborgarjury

Det hörs redan protester mot ohämmad expansion av nanoprodukter från organisationer som Greenpeace och den kanadensiska ETC-gruppen, som båda har bevakat bioteknikens framväxt och påpekat farorna med den. Det är inte minst det utbredda motståndet mot genetiskt modifierade organismer som motiverar en öppen debatt om nanotekniken. För om man nu hävdar att nanotekniken är så kraftfull att den kommer att förändra världen, kan det uppfattas som mindre trovärdigt att i samma andetag påstå att där inte finns något att frukta.

I Storbritannien har nanoforskare tillsammans med Greenpeace och tidningen The Guardian startat en medborgarjury som i dagarna lämnade sin slutliga rapport. Tjugo personer som från början var helt oinvigda i den nya tekniken lämnade synpunkter på hur balansen bör upprätthållas mellan fördelar och risker.

– Vi fick fram 22 olika rekommendationer som handlar om att tillämpa försiktighetsprincipen och om hur ovissheten ska hanteras, berättar Robert Doubleday, vetenskapssociolog som arbetar med den nya teknikens etiska dimensioner vid Cambridge University.

– Medborgarjuryn vill också försäkra sig om att nanoforskningen i första hand ska satsa på att lösa miljöproblem, avhjälpa orättvisor och skapa en bättre värld för alla. Men jag har svårt att se hur man skulle kunna garantera detta och införliva det i forskningspolitiken.

Vad forskarna sysslar med i dag är inte nanoteknik, om man ska tro amerikanen Eric Drexler, nanoteknikens gudfader. Den riktiga nanotekniken innebär något helt annat än dagens mödosamma pulande med enstaka atomer och molekyler, anser han. I den nya nanovärld som Drexler förutspådde redan på 1980-talet ska molekylära maskiner, nanorobotar, bygga ihop sig själva och dessutom bli självreproducerande. De ska härma naturen som i varje kroppscell sätter ihop nya proteiner enligt en genetisk instruktionsbok. På det sättet kan vilken substans som helst fabriceras på bara några timmar, menar Drexler. Nanorobotarna kommer att smälta samman med vårt biologiska system, sudda ut gränserna mellan oss och naturen och mellan människa och maskin. De sätts in i kroppen för att övervaka olika funktioner och åtgärda det som går snett.

Under förutsättning att de är samarbetsvilliga. För de kan också börja löpa amok och förstöra hela jorden – det är ett riktigt skräckscenario som Eric Drexler målar upp. Den apokalyptiska visionen tas upp även av andra, som författaren till Jurrasic Park, Michael Crichton, som i sin roman Prey från 2002 beskriver hur nanorobotar hotar att förgöra oss och vår planet.

Det är naturligtvis inte alla som delar Drexlers visioner. En av hans hårdaste kritiker var den numera avlidne kemisten Richard Smalley, som 1996 fick Nobelpriset för upptäckten av kolbollarna, nanostora kolföreningar, i rymden. För att uppfylla Drexlers drömmerier krävs magiska fingrar, hävdade Smalley. Atomer låter sig inte packas ihop på detta vis. Men naturen klarar ju detta, svarade Drexler.

– Jag slås av deras olika syn på naturen, kommenterar vetenskapsfilosofen Alfred Nordmann, professor vid Technische Universität Darmstadt i Tyskland. För när man säger att nanotekniken är som naturen, måste man först säga att naturen är en ingenjör, som vi människor. Detta har varit en nyttig metafor ibland, men oftast underskattar man komplexiteten i det hela.

Vi behöver visioner

Dessutom kan metaforer leda tankarna fel. Bilden av cellen som en fabrik är vilseledande för föreställningarna om vår kropp. Åldrandet, till exempel, skulle i så fall innebära att något går sönder i fabriken och förvandlas till ett problem att lösa för ingenjörer.

– Jag är också kritisk mot strävan att tekniken ska bli som naturen själv, säger Alfred Nordmann. Den tekniska utvecklingen har alltid drivits av behovet att tygla naturens krafter, övervinna sjukdomar och hantera vår omgivning. Fantasin att göra tekniken osynlig fjärmar oss samtidigt från den. Då kan vi plötsligt tvingas att konfrontera tekniken och risker kopplade till den som något okänt och farligt som vi är beroende av men inte kan behärska. I stället är det bättre att tydligt markera gränserna och själva avgöra när på- och avknappen ska tryckas in.

Nanoentusiasterna och -alarmisterna delar hisnande visioner av en annalkande nanorevolution. Nanorobotarna kanske inte förökar sig okontrollerat och tar över vår värld. Men vi behöver tryggheten i att känna igen oss både i visionerna och i hotbilderna. Det är ett sätt att ta oss an framtiden.

– När science fiction smälter ihop med entusiasmen för nya forskningsplaner och nya utmaningar kan det faktiskt vara en väg att komma på nya idéer, säger Alfred Nordmann. Och vi behöver visioner, de är viktiga avlägsna mål.