Wat is nanodeeltjes zinkoxide?

Nanodeeltjeszinkoxide, ZnO, is een vorm van zinkoxide waarbij de verbinding wordt gevormd tot afzonderlijke deeltjes met een diameter van slechts 20 nanometer. De transparante deeltjes, die ultraviolet-a (UVA) en ultraviolet-b (UVB) -licht effectief uitfilteren, worden vervolgens bedekt met inerte lagen van silicium of aluminiumoxide en hebben de neiging samen te klonteren in groepen met een diameter van 200 tot 500 nanometer. Ter vergelijking: de gemiddelde diameter van een menselijke rode bloedcel is 100 nanometer. De belangrijkste toepassingen van zinkoxide in deze vorm zijn onder meer als een blokkeermiddel voor schadelijke zonnestraling in zinkoxidelotion en als een antibacteriële en fungistatische verbinding toegevoegd aan transparante coatings zoals vernis voor houten oppervlakken. Andere toepassingen voor zinkoxide van nanodeeltjes omvatten als een beschermende ultraviolet (UV) lichtcoating op plastic films voor ramen en brillen, of in textielweefsels gemaakt van synthetische polymeren.

Een van de vroegste en meest controversiële toepassingen voor zinkoxide van nanodeeltjes is als een UV-blokkerend middel in lotions voor zonnebrandcrème. De unieke grootte van de deeltjes in zinkoxide sunblock en niet de chemische aard van de verbinding zelf is wat een risico vormt voor de menselijke gezondheid. Dit komt omdat nanodeeltjes op zo'n kleine schaal een veel groter oppervlak hebben in vergelijking met hun netto massa, waardoor ze zeer reactieve stoffen kunnen zijn. Door de minimale grootte van de deeltjes kunnen ze de bloed-hersenbarrière passeren, waar in studies van laboratoriumdieren is aangetoond dat ze formatieve neurale stamcellen (NSC's) doden. Deze cellen zijn verantwoordelijk voor het regenereren van menselijke neuronen in de hersenen en hun vernietiging kan leiden tot eventuele degeneratieve hersenstoornissen.

Het onderzoek naar het gevaar van zinkoxide-nanodeeltjes, die aanwezig zijn in sommige voedingsmiddelen en in veel zinkoxide-producten die worden gebruikt voor huidverzorging, bevindt zich nog in een vroeg stadium. Sommige onderzoeken suggereren dat deeltjes met een grootte van meer dan 30 nanometer geen significant verhoogd risico voor de gezondheid vormen, terwijl ander onderzoek heeft aangetoond dat het hele scala aan afmetingen voor zinkoxide van nanodeeltjes gevaren opleverde. De producten waarin ze het meest worden gebruikt, zoals zinkoxide-gelatine of zalven, zijn bedoeld om op het huidoppervlak te worden aangebracht. Deeltjes boven 30 nanometer kunnen niet in diepere weefselniveaus terechtkomen, maar als ze worden ingenomen, vormen ze risico's voor bloed, longweefsel en de hersenen. Aangezien veel industriële preparaten van nanodeeltjeszinkoxide de vorm hebben van een droog wit poeder, is het grootste risico van deze stoffen incidenteel inademen.

Commerciële bereiding van nanodeeltjeszinkoxide kan op een manier worden gedaan zodat er geen agglomeratie optreedt en de afzonderlijke deeltjes gescheiden van elkaar blijven. Dit geeft hen zowel een grotere veelzijdigheid, waar ze in dunne lagen op het oppervlak van stoffen of andere materialen kunnen worden aangebracht, als een verhoogd risico bij inname of inademing door mensen. De oppervlaktebekledingen op de deeltjes kunnen ook hydrofoob of hydrofiel worden gemaakt, afhankelijk van hun specifieke behoeften, en ze kunnen consistent worden vervaardigd in een diameter van 20, 40 of 60 nanometer. Hun gebruik voor een breed scala van productieprocessen waar anti-corrosie, antibacteriële en katalytische effecten gewenst zijn, blijft hen vanaf 2011 een focus in de industrie.