artikel

Nanotechnologie: veel onderzoek, weinig toepassingen

Algemeen

Wat is nanotechnologie? Over het antwoord op deze vraag blijven de kenners steggelen. Zeker op het gebied van nano en voeding lopen de meningen ver uiteen. De voordelen van deze technologie voor de voedingsmiddelensector zijn duidelijk, maar de sector wacht de uitkomsten van onderzoek naar de risicobeoordeling af.

Meestal wordt nanotechnologie omschreven als alle technieken die erop gericht zijn om structuren en functionaliteit te construeren op atomaire en moleculaire schaal. Een nanometer is een miljardste meter. Deeltjes met een grootte tussen de 100 en 1 nanometer vertonen andere fysische en chemische eigenschappen dan grotere deeltjes.

Grens
De grens voor nano wordt meestal bij 100 nanometer gelegd. Maar voor de voedingsmiddelenwetenschap valt heel veel binnen deze grens. Frans Kampers, coördinator Bionanotechnologie aan Wageningen Universiteit, legt uit: “Een ei koken is ook bewust de structuur op nanoschaal veranderen. Volgens de meeste gangbare definities zou dit dus onder nanotechnologie vallen, maar dat is natuurlijk onzin.

De industrie zegt daarom dat zij niet aan nanotechnologie doet. Er zit een kern van waarheid in. Wat vroeger kolloïdchemie heette, valt ook onder de huidige definitie van nanotechnologie.” Volgens Kampers is er sprake van nanotechnologie als een structuur op nanoschaal in elkaar wordt ‘geknutseld’ die een speciale functionaliteit heeft. “Die structuur zelf mag best groter zijn dan 100 nanometer.”

Deeltjes en vezels
Waar in de nanowereld wel consensus over bestaat, zijn de verschillen tussen nanodeeltjes, nanostructuren en nanovezels.

Nanodeeltjes zijn deeltjes die door het grote oppervlak heel reactief zijn. Bekende nanodeeltjes zijn onder andere nanozilver, titaandioxide en siliciumdioxide. Gewoon zilver, bijvoorbeeld in een armband, is weinig reactief in tegenstelling tot hele kleine deeltjes. Nanozilver heeft door de hoge reactiviteit een antibacteriële en antischimmelwerking. Het warenhuis Hema verkoopt sokken en onderbroeken waarin nanozilver is verwerkt. Het nanodeeltje titaandioxide wordt toegepast in zonnebrandcrème. Door dit nanodeeltje blijft de crème transparant, maar blokkeert nog steeds de UV-stralen.

Nanostructuren
Voor de voedingsmiddelenindustrie en de farmaceutische industrie zijn vooral de nanostructuren van belang. Nanostructuren komen bijvoorbeeld voor bij encapsulatietechnieken. Door een nanogestructureerd kapsel te creëren wordt een capsule verkregen die de inhoud op een specifieke plaats kan vrijlaten. In de medische sector kan op deze manier een medicijn precies bij een tumor worden gebracht. In de voedingsmiddelensector is op dezelfde manier een capsule met omega-3-vetzuren of instabiele antioxidanten langs de maag te leiden en komt de inhoud pas in de dunne darm vrij.

Nanovezels zijn bijvoorbeeld koolstofnanobuisjes. Deze buisjes bestaande uit gestapelde koolstofatomen en hebben een diameter van ongeveer tien nanometer. Ze zijn heel sterk en flexibel. Ze vinden hun weg in bijvoorbeeld de automobielindustrie om lichtere en sterkere bumpers te maken. Ook tennisrackets worden met deze nanomaterialen lichter en sterker.

Speerpunt overheid
De Nederlandse overheid zet sterk in op nanotechnologie. Het programma HighTech Systems and Materials krijgt 125 miljoen euro in 2010. Met dit project worden nieuwe toepassingen op het gebied van nano- en microtechnologie onderzocht en verder ontwikkeld tot producten voor het bedrijfsleven. Van dit bedrag is 14 miljoen bestemd voor onderzoek naar voeding en gezondheid. Veel universiteiten waaronder die van Twente, Wageningen en Delft hebben een programma opgezet met wetenschappelijke projecten over nanotechnologie.

BioNano
In Wageningen heet het programma BioNano. De mogelijkheden voor voeding zijn legio. In de Roadmap Microsystem- & Nanotechnology in Food & Nutrition uit 2006 staan deze opgesomd. Bedrijven en kennisinstellingen definieerden vier voor de voedingsmiddelenindustrie belangrijke thema’s: 1. verpakkingen en logistiek, 2. emulsies, textuur en ‘delivery’-systemen, 3. sensor/detectiesystemen en processing en 4. filtreren en fractioneren.

Kampers geeft een goed voorbeeld van een nanosensor. “Door een sensor die op bederfvormende stoffen reageert in de vrije ruimte van een verpakking te plaatsen is het mogelijk om op een nauwkeurige manier bederf te bepalen.”

Door via nanotechnologie emulsies te maken, kan smaak, textuur en de voedingswaarde van een voedingsmiddel worden verbeterd. Maar volgens Geert de Rooij van de FNLI duurt het zeker 5 jaar voor een product marktrijp is. “Een nanoproduct moet nog door de toelatingsprocedure van de Europese Novel Foods wetgeving en dit duurt gemiddeld ook nog eens 60 maanden.”

Risico’s
Behalve wetenschappelijk onderzoek naar de mogelijke toepassingen van nanotechnologie, moet een deel van het geld van de overheid worden besteed aan bestudering van de risico’s van nanotechnologie. Omdat deeltjes op nanoschaal heel andere eigenschappen kunnen vertonen dan in bulk uitvoering, zijn de mogelijke reacties en de invloed op de mens niet bekend. Met name de persistente nanodeeltjes, die langere tijd in een organisme of het milieu aanwezig kunnen blijven, vormen een risicogroep.

De voedingsmiddelenindustrie, en niet alleen die in Nederland, is erg voorzichtig met vertellen wat ze precies voor activiteiten heeft op het gebied van nanotechnologie. Bedrijven participeren wel in allerlei wetenschappelijke projecten, maar doen vooralsnog zelf niets. Unilever meldt de mogelijkheden van nanotechnologie voor voeding wel te bezien, maar dat er nog veel onderzoek op het gebied van de risicobeoordeling nodig is. Ook geeft Unilever aan dat bij toepassing van nanotechnologie een nieuw product via de Novel Foods-wetgeving moet worden getoetst en dat kost veel tijd.

Inschatten
De pleitbezorgers van nanotechnologie zeggen dat er mechanismen moeten worden ontwikkeld om de risico’s van nanotechnologie in te schatten. “Wees open over de mogelijkheden én de risico’s”, luidt het advies. Rikilt, het instituut dat onderzoek doet naar de veiligheid en gezondheid van voedsel, startte onlangs met het driejarig EU-project NanoLyse waarin ze methoden ontwikkelen voor de detectie van nanodeeltjes in voeding.

Dit project is opgezet onder andere op aangeven van de EFSA, de Europese voedselveiligheidswaakhond, die vorig jaar in een opinie aangaf dat er nu niet genoeg data en gevalideerde testmethoden zijn om een goede risicobeoordeling van specifieke nanoproducten te maken. Het Rikilt zal eerst een aantal deeltjes kiezen die potentieel in voeding zijn te gebruiken en daarbij de matrix selecteren waarin ze moeten worden gedetecteerd.

Verpakkingen
Voor gebruik van nanodeeltjes in verpakkingen zijn er al wel testmogelijkheden. Novionano doet onderzoek naar de risico’s van nanodeeltjes in samenwerking met DSM Resolve. Door bijvoorbeeld een kleine hoeveelheid nano partikels aan een verpakkingsmateriaal toe te voegen, blijven de verpakte levensmiddelen langer houdbaar als gevolg van bijvoorbeeld de beperktere zuurstof doorlaatbaarheid van het nieuwe materiaal.

Ferdy Bremmer van Novionano vertelt: “De migratie van nanodeeltjes naar voeding zou een mogelijke bron van contaminatie kunnen zijn. Er zijn standaardtesten om de migratie aan te tonen die ook voor nano materiaal kunnen worden gebruikt. Bij de verpakkingsmaterialen die we tot nu toe hebben beoordeeld, komen geen deeltjes vrij in een schadelijke concentratie. Bij elke toepassing zal weer aangetoond moeten worden dat dit niet het geval is.”

Volgens Bremmer is het in beginsel met nanodeeltjes niet anders dan met deeltjes van andere stoffen. “Van alle stoffen moeten de risico’s en gevaren in kaart worden gebracht. Elk bedrijf dat een verpakking op de markt brengt, al dan niet met nanodeeltjes moet zijn analytische data goed op orde hebben.”

Reageer op dit artikel