Para peneliti telah menghabiskan banyak waktu dan uang untuk menyelidiki aplikasi baru untuk nanoteknologi, tetapi relatif sedikit yang dihabiskan untuk penelitian tentang efek partikel-partikel ini pada kesehatan manusia dan lingkungan. Elemen berperilaku berbeda ketika dibuat dalam skala yang sangat kecil, sehingga mereka dapat bereaksi terhadap lingkungannya dengan cara yang tidak terduga. Mereka mungkin dapat memasuki tubuh dengan cara yang tidak dapat mereka lakukan sebelumnya, mempengaruhi otak atau jaringan lain; karena banyak dari unsur-unsur ini tidak dapat menembus penghalang darah/otak ketika dalam bentuk standarnya, tidak ada yang benar-benar tahu apa yang akan terjadi ketika mereka melakukannya. Bentuk nanopartikel juga bisa sangat berbeda dari biasanya untuk elemen tersebut, yang berpotensi menyebabkan sistem kehidupan tidak tahu bagaimana bereaksi atau merespons secara negatif.
Apa Itu Nanoteknologi?
Nanoteknologi adalah bidang sains dan teknik yang melibatkan studi dan manipulasi partikel berukuran 1-100 nanometer. Satu nanometer adalah sepersejuta meter, dengan satu meter sekitar 39 inci. Partikel dalam kisaran ukuran ini seringkali memiliki sifat yang tidak biasa, dan diharapkan dapat dimanfaatkan untuk membawa manfaat besar di bidang-bidang seperti sains, teknik, kedokteran, dan komputasi.
Perilaku Nanopartikel
Menurut para ahli, masalahnya adalah bahwa unsur-unsur pada skala nano berperilaku berbeda dari partikel berukuran lebih besar di mana mereka biasanya ditemui. Sebagai contoh, sifat grafit sangat terkenal: ia memegang posisi tertentu dalam pedoman toksikologi dan tidak dianggap sebagai bahan berbahaya atau reaktif dalam keadaan normal apa pun. Fisikawan pemenang Nobel Richard Smalley dari Rice University menemukan karbon nanotube dan fullerene (buckyballs) — nanopartikel karbon — yang dikategorikan sebagai bentuk grafit karena cara atom karbon disusun. Partikel-partikel ini, bagaimanapun, berperilaku dengan cara yang tidak seperti grafit, membuat klasifikasi mereka berpotensi berbahaya.
Para ilmuwan mengetahui bahwa zat menjadi lebih reaktif karena partikelnya semakin kecil karena luas permukaan relatif lebih besar dibandingkan volume, memberikan permukaan yang lebih besar di mana reaksi kimia dapat terjadi untuk jumlah zat tertentu. Salah satu contohnya menyangkut unsur besi. Paku besi tidak akan terbakar, tetapi jumlah elemen yang sama dalam bentuk bubuk yang sangat halus akan menyala secara spontan ketika terkena udara. Demikian pula, zat yang biasanya cukup lembam dapat mengalami reaksi kimia yang tidak terduga dalam tubuh manusia atau di lingkungan ketika dalam bentuk partikel nano.
Bagaimana Nanopartikel Berinteraksi dengan Sistem Kehidupan
Setiap penilaian bahaya nanoteknologi diperumit oleh fakta bahwa ukuran dan bentuk nanopartikel dapat mempengaruhi bioaktivitas dan toksisitasnya. Akibatnya, kategorisasi sederhana berdasarkan sifat-sifat unsur yang diketahui mungkin tidak mungkin dilakukan. Kemampuan mereka untuk berinteraksi dengan sistem kehidupan meningkat karena mereka sering dapat menembus kulit, memasuki aliran darah melalui paru-paru, dan melintasi sawar darah/otak. Begitu berada di dalam tubuh, mungkin ada reaksi biokimia lebih lanjut, seperti pembentukan radikal bebas yang merusak sel dan DNA. Masalah lain adalah bahwa sementara tubuh memiliki pertahanan bawaan untuk partikel alami yang ditemuinya, nanoteknologi memperkenalkan zat yang sama sekali baru yang tidak akan dikenali atau dapat ditangani oleh tubuh.
Kadang-kadang, sifat fisik, bukan kimia, partikel saja bisa membuat mereka berbahaya dengan cara yang tidak terduga. Asbes adalah salah satu contohnya. Karena secara kimiawi cukup lembam, pada awalnya dianggap tidak berbahaya dan digunakan secara luas, tetapi ketika dipotong atau dipatahkan, bahan ini menghasilkan serat udara kecil yang dapat dihirup. Sekarang telah diketahui bahwa serat-serat ini dapat menyebabkan kanker ketika mereka bersarang di paru-paru, dan tampaknya efeknya disebabkan oleh ukuran dan bentuknya, dan cara mereka berinteraksi secara mekanis dengan sel-sel paru-paru.
Satu studi ilmiah menemukan bahwa beberapa jenis nanotube karbon sangat mirip dengan serat asbes dalam dimensi dan bentuknya, dan tes pada hewan menunjukkan bahwa nanotube menyebabkan peradangan dan lesi pada jaringan yang terpapar padanya. Belum ada kaitan dengan kanker yang terbukti, tetapi dalam kasus asbes, penyakit ini hanya dapat berkembang beberapa dekade setelah terpapar. Saat ini, 3,000 kematian per tahun masih dikaitkan dengan asbes dari penggunaan puluhan tahun. Mereka yang peduli dengan kemungkinan bahaya nanoteknologi berharap untuk menghindari skenario masa depan yang serupa atau bahkan lebih buruk, terutama mengingat pasar yang berkembang untuk nanopartikel dalam beragam produk seperti cat mobil, raket tenis, dan make-up.
Studi tentang Efek Nanopartikel
Pada bulan Maret 2004, tes yang dilakukan oleh ahli toksikologi lingkungan Eva Oberdörster, Ph.D., dari Southern Methodist University di Texas, menemukan kerusakan otak yang luas pada ikan yang terpapar fullerene untuk jangka waktu hanya 48 jam dengan dosis yang relatif moderat 0.5 bagian per juta. — sebanding dengan tingkat polutan lain yang ditemukan di lingkungan serupa. Ikan juga menunjukkan perubahan penanda gen di hati mereka, yang menunjukkan bahwa seluruh fisiologi mereka terpengaruh. Dalam tes bersamaan, fullerene membunuh kutu air, mata rantai penting dalam rantai makanan laut.
Oberdörster tidak dapat mengatakan apakah fullerene juga akan menyebabkan kerusakan otak pada manusia, tetapi dia memperingatkan bahwa diperlukan lebih banyak penelitian dan bahwa akumulasi fullerene dari waktu ke waktu dapat menjadi perhatian, terutama jika mereka diizinkan memasuki rantai makanan. Penelitian sebelumnya pada tahun 2002 oleh Center for Biological and Environmental Nanotechnology (CBEN) menunjukkan nanopartikel terakumulasi dalam tubuh hewan laboratorium, dan masih penelitian lain menunjukkan fullerene berjalan bebas melalui tanah dan dapat diserap oleh cacing tanah. Ini adalah potensi penghubung rantai makanan ke manusia dan menyajikan salah satu kemungkinan bahaya nanoteknologi.
Nanopartikel lain juga telah terbukti memiliki efek samping. Penelitian dari University of California di San Diego pada awal 2002 mengungkapkan nanopartikel kadmium selenida, juga disebut titik kuantum, dapat menyebabkan keracunan kadmium pada manusia. Kadmium beracun dalam bentuk apa pun yang dapat diserap oleh tubuh, tetapi ukuran partikel yang kecil dapat meningkatkan risiko paparan yang tidak disengaja. Pada tahun 2004, ilmuwan Inggris Vyvyan Howard menerbitkan temuan awal yang menunjukkan bahwa nanopartikel emas mungkin bergerak melalui plasenta wanita hamil ke janinnya. Bahkan sejauh tahun 1997, para ilmuwan di Oxford menemukan nanopartikel yang digunakan dalam tabir surya menciptakan radikal bebas yang merusak DNA.
Masa depan
Tidak ada keraguan bahwa nanopartikel memiliki sifat yang menarik dan bermanfaat dan dapat membawa manfaat besar, tetapi penelitian tentang kemungkinan efek sampingnya masih berlangsung, dan orang-orang sudah terpapar padanya. Pekerja yang dipekerjakan dalam pembuatan produk yang mengandung nanopartikel paling berisiko: Institut Nasional AS untuk Keselamatan dan Kesehatan Kerja (NIOSH) melaporkan lebih dari 2 juta orang Amerika terpapar partikel ini dalam tingkat tinggi, dan mereka yakin angka ini akan meningkat menjadi 4 juta. dalam waktu dekat. Sejumlah kelompok telah mengusulkan moratorium manufaktur dan pemasaran produk yang mengandung nanopartikel dan mendesak penelitian untuk mendahului manufaktur daripada mengikutinya. Ada kekhawatiran bahwa dorongan ekonomi yang kuat dan persaingan di pasar mungkin lebih diutamakan daripada kehati-hatian ilmiah dalam hal kesehatan masyarakat dan potensi bahaya nanoteknologi.