Tiedefantasia muuttumassa todeksi – tulevaisuudessa nanoteknologia parantaa halvauksenkin

– Tämä on nanopuku, Kai Savolainen paljastaa viitaten mustaan pukuunsa.

Savolainen on tutkimusprofessori työterveyslaitoksella. Hän on mies, joka osaa selittää nanomateriaalien merkityksen kansantajuisesti.

Nanomateriaaleihin voi törmätä esimerkiksi kaupan urheiluosastolla: vaatteen voi esimerkiksi pinnoittaa nanomateriaalilla vedenpitävyyden lisäämiseksi.

Nanomateriaali on materiaalia, johon on käytetty nanohiukkasia.

Nanohiukkanen on kooltaan yhden ja sadan nanometrin välillä. Yksi nanometri on käsittämättömän pieni luku: millimetrin miljoonasosa. Nanohiukkanen on niin pieni, ettei sitä voi havaita silmällä – yhden veren punasolun sisään mahtuisi sata miljoonaa nanohiukkasta!

Nanohiukkaset ovat yleensä jauhemaisia ja kiinteitä.

– Ajatellaan hopeananohiukkasia. Ne ovat palleroita, muutaman nanometrin halkaisijaltaan. Jos vaikkapa pieni lasi on täynnä nanohopeahiukkasia, ne näyttäisivät siltä, että lasissa on jauhemaista pulveria, Savolainen sanoo.

Jos nanohiukkasia säilytetään avoimessa tilassa, ne tarttuvat toisiinsa herkästi. Kun kymmeniä ja satoja nanohiukkasia takertuu toisiinsa, ne eivät enää ole nanohiukkasia. Sopivissa olosuhteissa ne tosin voivat hajota uudelleen nanohiukkasiksi.

– Jos meillä olisi vaikkapa hopeananohiukkasia ilmassa, mitä pidempään ne ovat ilmassa, sen enemmän ne tarttuvat toisiinsa. Ja sitä vähemmän nanomateriaaleja on. Tämä on yksi asia, joka hankaloittaa nanohiukkasten mittaamista ilmasta ja muista ympäristöistä. Niillä on pyrkimys tarttua toisiinsa ja muuttua suuremmiksi hiukkasiksi.

Mitä tarkoitetaan nanorobotilla?

Erilaisia nanomateriaaleja on monenlaisia, eivätkä ne kaikki synny laboratoriossa.

– On olemassa luonnon tuottamia nanohiukkasia, joita syntyy vaikkapa metsäpalossa tai tulivuorenpurkauksessa. Sitten on ei-toivottuja, ei-tarkoituksella tuotettuja nanomateriaaleja, joita syntyy vaikkapa liikenteen pakokaasupäästöissä, Savolainen  kuvaa.

Sitten on teollisia nanomateriaaleja – tietenkin. Ne on räätälöity tiettyä tarkoitusta varten. Suomeksi sanottuna jollakin tietyllä materiaalilla on nanokoossa hyödyllisiä ominaisuuksia.

– Se voi liittyä sähkönjohtavuuteen tai materiaalin läpinäkyvyyteen, pintaominaisuuksiin, joita voidaan hyödyntää erilaisissa tuotteissa, Savolainen toteaa. 

Tulevaisuus on nyt: uutisissa kerrotaan nanoroboteista. Ne ovat eri asia kuin nanohiukkaset.

– Ja mitä tarkoitetaan nanorobotilla? Jos ajatellaan, että se on pieni mies, joka menee verenkierrossa, sellaisia ei ole, Savolainen toteaa hymyillen.

Lääketieteessä hyödynnetään yhä enemmän nanoteknologiaa ja nanomateriaaleja osana lääkehoitoa. Tavallisia lääkkeitä voidaan esimerkiksi nanokapseloida. Kapseloinnissa valmistetaan halkaisijaltaan muutaman nanometrin kokoisia kapseleita, jotka täytetään lääkeaineella.

– Jos nanokapselit kyetään päällystämään valkuaisaineella, joka tunnistaa esimerkiksi syöpäsolut, niin silloin ne eivät hakeudu terveisiin soluihin. Nykyisin ihmisiä hoidetaan syöpälääkkeillä, jotka kulkeutuvat kaikkiin soluihin. Etu, jota etsitään nanokapseloinnin ja nanotekniikan avulla on, että ne voitaisiin kohdentaa siihen solutyyppiin tai kudokseen, jota halutaan hoitaa. Lääkeannoksia voitaisiin siten pudottaa kymmenes-, jopa tuhannesosaan siitä, mitä nykyään käytetään, Savolainen sanoo.

– Hoidettaisiin vain sitä, mitä pitää hoitaa, ja vältyttäisiin sivuvaikutuksilta, joita esimerkiksi syöpähoitoihin liittyy paljon.

Nanoteknologia voisi auttaa myös erilaisiin aivosairauksiin ja esimerkiksi selkäydinvammaan.

– Jos selkäydin vaurioituu ja ihminen vammautuu, tulevaisuudessa voi olla mahdollista rakentaa ”silta” käyttäen hiilinanoputkia. Hermot kasvaisivat hiilinanoputkien avulla tai tukemana, ja syntyisi uusi yhteys sen kuilun yli, josta hermokudos on vaurioitunut, Savolainen sanoo.

Tällä hetkellä tällainen tutkimus on vain kokeellisella asteella.

Osa hiilinanoputkista on syöpävaarallisia

Nanoteknologia kuulostaa kuitenkin uskomattomalta: kuin tieteiselokuvan ratkaisu, joka ratkaisee ongelmamme! Missä se koira on haudattuna?

Vaikkapa tässä: osa hiilinanoputkista on syöpävaarallisia.

– Maailmassa on tähän mennessä syntetisoitu varmasti yli 50 000 hiilinanoputkea. Niitä on paljon: on yksi-, kaksi- ja moniseinäisiä. Viime lokakuussa kansainvälinen syöväntutkimuslaitos arvioi hiilinanoputkien syöpävaarallisuutta kaiken sen tiedon perusteella, jota on. Arvio päätyi tähän: yksi hiilinanomateriaali todettiin mahdollisesti syöpävaaraa aiheuttavaksi. Muista ei ollut tällaista näyttöä, tai puuttui tutkimustuloksia, Savolainen sanoo.

Asia on tärkeä. Suurta osaa hiilinanoputkien haittavaikutuksista on tutkittu juuri tällä materiaalilla. Sitä ei ole markkinoilla, koska sen riskeistä on tultu yhä paremmin tietoisiksi.

Hiilinanomateriaaleja on 50 000. Näistä on tutkittu Savolaisen mukaan noin vajaa sata. Tieto hiilinanomateriaalien vaaroista on saatu esimerkiksi koe-eläintutkimuksista. Syöpävaarallisuutta arvioidaan myös solututkimuksisten perusteella.

– Ja ihmiskokeita ei ole tehty mistään. Ihmistä ei voi altistaa teollisille nanomateriaaleille, kuten ei muillekaan uusille kemikaaleille tutkimusmielessä. Eri asia on, jos ihminen altistuu työssään. Silloin ihmistä voi tutkia, jos hän antaa luvan.