De toxiciteit van nano-metaaloxidedeeltjes hangt af van de fysisch/chemische eigenschappen en is dus aardig voorspelbaar. Dat stelt UCLA-onderzoeker Andre Nel in het tijdschrift ACS Nano.

Nels redenering was dat zulke nanodeeltjes vooral schadelijk zijn als ze de redoxreacties in een cel kunnen beïnvloeden. Dat leidt dan weer tot oxidatieve stress en risico op ontstekingen.

Om dat effect te krijgen moet de ‘band gap’ van zo’n metaaloxide, dus de energieniveaus die nodig zijn om elektronen op te nemen of af te staan, overlappen met de redoxpotentialen die je in de cel tegenkomt.

Om de hypothese te testen bepaalde Nel de band gap van 24 metaaloxiden met een aantal bekende biochemische redoxpotentialen . Daar kwam uit dat 6 van de 24 toxisch zouden moeten zijn: TiO₂, Co₃O₄, Cr₂O₃, Ni₂O₃, Mn₂O₃ and CoO.

Proefjes met menselijk longweefsel en muizenbloedcellen (allebei in vitro) wezen uit dat 5 van de 6 inderdaad sterk toxisch waren. Alleen TiO₂ deed niets. De onderzoekers hebben die 5 ook nog laten inhaleren door levende muizen, wat inderdaad tot ontstekingen in de longen leek te leiden.

Van de 18 metaaloxiden die niet toxisch zouden moeten zijn, bleken er maar twee wèl toxisch: CuO en ZnO. En dat kan komen doordat die twee redelijk goed oplosbaar zijn en het model niets zegt over de toxiciteit van losse metaalionen.

Of de toxiciteit van deze metaalionen echt helemaal wordt bepaald door de elektrochemie en niets te maken heeft met de grootte en de oppervlaktestructuur van de nanodeeltjes, lijkt intussen een tamelijk boude aanname.

bron: C&EN