Vill stoppa risker med nanopartiklar

Storleken på metallpartiklar är avgörande för deras eventuella farlighet. Det har en forskare vid KTH kunnat konstatera. Stora och små partiklar har nämligen olika ytegenskaper fast de är av samma metall eller metallegering. Eftersom det är ytan som växelverkar med omgivningen kan forskningsresultatet medföra positiva effekter för samhället, särskilt de som har eller riskerar att drabbats av astma eller allergi.

Metallallergin ökar generellt bland befolkningen, och upp till 17 procent av Sveriges kvinnor har nickelallergi som är den vanligaste metallallergin. Det är metalljoner som frigörs från olika material, till exempel läder, färg eller mynt, som orsakar hudallergi. Metallallergin kan även leda till problem med metallimplantat. Utifrån kunskapen om detta så krävs det en större förståelse för hur metaller reagerar med sin omgivning.

Yolanda Hedberg är forskare på Kemiskolan vid KTH samt på Karolinska Institutet och har bland annat kommit fram till att metallers farlighet i partikelform främst är beroende av deras storlek och möjliga exponeringsvägar. Det är nämligen metallens gränssnitt mot omvärlden – det vill säga materialets yta – som spelar roll, och hur ytan förändras med storleken på partikeln.

Yolanda Hedberg har bland annat studerat partiklar av rostfritt stål.

– Olika typer av rostfritt stål är olika rostfria, kan man säga. Stålet beter sig på olika sätt över tid, och även beroende på vilken miljö stålet används. Vid nötning, förbränning, eller smältning så skapas metallpartiklar, och beroende på hur snabbt dessa kyls ner så får partikelytorna olika egenskaper, säger Yolanda Hedberg. 

Ett av ämnesområdena som Yolanda Hedberg är aktiv inom är nanotoxikologi, och forskningsresultaten är relevanta för alla som exempelvis fått rotfyllningar eller höftimplantat av kobolt-krom-legeringar eller exponerats av luft som innehåller partiklar från till exempel bilbromsar eller dubbdäck. Också yrkesgrupper som metallarbetare, låssmeder och snickare berörs, för att nämna några exempel.

– Partiklar som man andas in kan leda till astma, och i värsta fall cancer eftersom vissa partiklar kan åstadkomma en mutering av DNA, ett förstadium till cancer. Vi har även sett att partiklar av vissa material under en viss storlek kan transporteras genom cellmembran och döda celler, säger Yolanda Hedberg.

Hon tillägger att den vanliga kökskastrullen hemma inte utgör någon hälsofara, men säger samtidigt också att de vetenskapliga resultaten är relevanta för alla typer av metaller och metalliska partiklar.

– Legeringen kobolt-krom används väldigt ofta vid rotfyllningar, och är vanliga i höftimplantat. Vid en felaktig operation kan väldigt stor friktion/nötning mellan lederna uppstå, vilket leder till att partiklar frigörs. Det finns exempel på människor som temporärt blivit blinda och tappat talförmågan orsakat på grund av förgiftning av via legeringar av kobolt-krom, säger Yolanda Hedberg.

Hon säger också att hon talat med tandläkare som uttryckt en frustration över att det varit svårt att borra i just legeringar av kobolt-krom-legeringar, en handling hon inte rekommenderar någon att försöka sig på.

– Man måste förstå materialets egenskaper först innan man kan göra en riskbedömning, och så arbetar man tyvärr inte idag. När en del medicinforskare tror att de tittar på ett enda material så tittar de i själva verket på väldigt många material, ofta i form av legeringar eller blandade material. Rostfritt stål består ju till exempel av järn, krom, nickel och mangan, men har helt annorlunda egenskaper. Det är inte bara storleken som är viktigt för ytorna, även hur partiklarna bildas gör skillnad, säger Yolanda Hedberg.

Forskningen om olika materials hälsoaspekter fortsätter i samarbete med Karolinska Institutet, till exempel om kromgarvat läder. Denna forskning finansieras bland annat av Forte, internationella industriorganisationer och Astma- och Allergiförbundet. Målet är bland annat att ge vetenskapliga underlag för relevant lagstiftning. 

– Kemikalielagstiftning är bra, men om man inte vet vad som är farligt och varför, så leder den inte sällan fel, säger Yolanda Hedberg.

Forskningen har utförts inom ramen för ett stort tvärvetenskapligt och internationellt samarbete med bland annat det finska institutet för arbetshälsa (FIOH), Karolinska Institutet, det tyska Friedrich-Alexander universitet (FAU), det österrikiska tekniska universitet Wien, samt tillsammans med många internationella metallbranschorganisationer. Finansiering har erhållits via det tyska stipendieverket Cusanuswerk, olika internationella industriprojekt, Vetenskapsrådet, Formas och Jernkontoret.

Yolanda Hedberg har doktorerat på avdelningen för Yt- och korrosionsvetenskap vid Kemiskolan på KTH. Hennes avhandling har nyligen tilldelats två priser inom helt skilda områden: Akzo Nobels Nordiska Forskarpris – Nordic Prize for surface and colloid chemistry samt Electrochemical Society Morris Cohen award för bästa avhandling inom korrosionsområdet i internationell konkurrens.