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ナノスケールの材料(たとえば、この文末のピリオドより1万倍以上小さい粒子)に基づく技術は、私たちの世界でますます大きな役割を果たしている。

カーボンナノファイバーは飛行機や自転車のフレームを強化し、銀ナノ粒子はバクテリアに強い布地を作り、ナノリポソームと呼ばれる保湿ナノ粒子は化粧品に使われている

ナノテクノロジーはまた、医療に革命をもたらし、人間のパフォーマンスの限界を押し広げている。米国でCOVID-19ワクチンを接種した場合、ナノ粒子が含まれていた。

ナノ粒子は血液脳関門を容易に通過するため、将来、ナノテクノロジーによって、医師はがんや認知症などの脳の病気や障害をよりよく治療できるようになるかもしれない。

目薬に含まれるナノ粒子は、一時的に視力を矯正するかもしれない。また、目、耳、脳に戦略的にナノ粒子を埋め込むことで、夜間視力犬並みの聴力を実現できるかもしれない。ナノ粒子を使えば、スマートホームやスマートカーを脳でコントロールできるようになるかもしれない。

これはSFではない。これらはすべて活発な研究分野なのだ。

しかし、ナノ粒子の安全性と倫理を評価する枠組みは、研究に追いついていない。バイオサイエンスに携わる化学者として、この限られた監視体制が心配だ。最新の枠組みがなければ、ナノテクノロジーが世界をより良い場所にするかどうかを判断するのは難しい。

ナノとは何か?

一辺が1~100ナノメートルの粒子や材料はすべて、”ナノ”として分類することができる。この文章の最後にあるピリオドは1,000,000ナノメートルであり、人間の髪の毛の直径は約10万ナノメートルである。どちらも “ナノ”と呼ぶには大きすぎる。コロナウイルス1個の直径は約100ナノメートルであり、森林火災から発生する煤煙の粒子は直径10ナノメートルと小さい-自然界に存在するナノ粒子の2つの例である。

ナノ粒子は実験室で製造することもできる。COVID-19ワクチンに使われているアデノウイルスベクター、ナノリポ粒子、mRNAは人工ナノ粒子である。薄手のミネラル日焼け止めに使われている酸化亜鉛や二酸化チタンも人工ナノ粒子であり、飛行機や自転車のフレームに使われているカーボンナノファイバーも人工ナノ粒子である。

ナノ粒子が有用なのは、化学組成が同じであっても、大きな物質とは異なる特性を持つからだ。例えば、酸化亜鉛の大きな粒子は水に溶けることができず、白色塗料の顔料として使われている。

ナノスケールの酸化亜鉛は日焼け止めに使われ、見た目はほぼ透明だが、太陽光を肌から反射して日焼けを防ぐ。

ナノスケールの酸化亜鉛はまた、抗真菌性や抗菌性を示し、抗菌性の表面を作るのに役立つ可能性があるが、その抗菌性の理由は完全には解明されていない。

そこに問題がある。多くの科学者がナノ材料のポジティブな特性を利用することに興味を持っている一方で、私と同僚は、科学者がナノ材料の挙動についてまだ十分に理解していないことを懸念している。

ナノテクノロジーの安全性

ナノ粒子は細胞膜をすり抜けることができるため、生物医学研究者にとって魅力的である。ナノスケール酸化亜鉛の抗菌特性は、おそらくバクテリアの細胞膜を通過する能力に関係している。しかし、これらのナノ粒子はヒトの細胞膜も通過することができる。

米国では、酸化亜鉛は食品医薬品局によって「一般に安全かつ有効であると認められている」ものであり、日焼け止めのような製品に使用されている。

しかし、科学者たちは酸化亜鉛の大きな粒子の健康への影響についてはよく理解しているが、ナノスケールの酸化亜鉛の健康への影響については完全には理解していない。ヒト細胞を使った実験室研究では、炎症から細胞死まで、相反する結果が得られている。

私は日焼け止めを愛用している。しかし、細胞膜を通過することが知られている粒子の環境への影響も心配だ。

ナノ酸化亜鉛は毎年何百トンも生産されているが、簡単には分解しない。日焼け止めのナノ酸化亜鉛がサンゴ礁にダメージを与えていることを示唆する証拠が増えてきているが。

ナノテクノロジーの倫理

ナノ粒子の細胞膜を通過する能力は、ワクチンのような治療薬に有効である。ナノ粒子は骨格筋の再生に有望であり、筋ジストロフィーや加齢に伴う自然な萎縮を治療できる日が来るかもしれない。

ナノ粒子を利用したCOVID-19ワクチンは、米国やヨーロッパではすぐに採用されたが、低所得国ではワクチンの特許保護や製造・保管インフラの不足のため、ワクチンの入手ははるかに難しかった。

ナノ粒子はまた、視力の向上から戦闘でより効果的に働くように設計された兵士まで、人間のパフォーマンスを向上させることを可能にするかもしれない。

その使用に関する倫理的枠組みがなければ、特定の場所でしか利用できない性能向上ナノテクノロジーは、高所得国と低所得国の貧富の格差を深めることになりかねない。

新たな監視体制

今日、国によってナノ粒子の扱いは異なる。例えば、欧州連合(EU)の消費者安全科学委員会は、ナノスケールの酸化亜鉛が肺細胞に入り込み、そこから身体の他の部位に移動する可能性があるとして、EU全域でエアゾール型日焼け止めの使用を禁止した。米国は同様の措置をとっていない。

EUはナノ粒子の健康と環境への影響を研究するため、ナノバイオテクノロジー研究所を設立した

米国では、政府主導の研究開発活動である「国家ナノテクノロジー推進計画」が、法律や倫理の専門家と科学者を結びつける取り組みを行っている。彼らはナノテクノロジーの利点とリスクを検討し、他の科学者や一般市民に情報を発信する。

ナノ粒子を利用したワクチンの流通における格差を克服することは、まったく別の問題である。世界保健機関(WHO)のCOVAXプログラムは、COVID関連の治療薬への公平かつ公正なアクセスを確保することを求めた。誰もが恩恵を受けられるよう、すべてのナノテクノロジー対応医療について同様の措置を検討すべきである。

合成生物学も同様に急成長を遂げている分野である。過去20年間、非営利のiGEM財団は毎年世界的な学生コンテストを開催し、若い科学者たちに自分たちの研究が持つより広い意味合いについて考えることを教える場として活用してきた。

iGEM財団は、参加者に安全、セキュリティ、そして自分のプロジェクトが “世界にとって良いものかどうか “を考慮するよう求めている。ナノテクノロジー研究コミュニティも、同様のモデルを採用することで大きな恩恵を受けるだろう。世界をより良い方向に変えるナノテクノロジーは、科学と倫理を協調させ、私たちがそれを作り出した後、それがどのように使用され、管理されるかを形作る必要がある。


本記事は、Kristin Omberg氏によって執筆され、The Conversationに掲載された記事「Nanoparticles will change the world, but whether it’s for the better depends on decisions made now」について、Creative Commonsのライセンスおよび執筆者の翻訳許諾の下、翻訳・転載しています。

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