Srebro jest piękne – i zabójcze. Lśniący biały metal jest naturalnym antybiotykiem. Oznacza to, że zabija bakterie. Ludzie dostrzegają tę zaletę już od czasów starożytnych. Zamożni Rzymianie jedli używając noży, widelców i łyżek wykonanych ze srebra. Rozumieli, że dzięki srebru zepsute jedzenie nie wywoływało u nich chorób. Historycy uważają, że właśnie w ten sposób zaczęto nazywać naczynia do jedzenia „srebrnymi sztućcami”.”

Dzisiaj jedzenie ze srebra wiąże się bardziej z bogactwem niż zdrowiem. Mimo to, srebro nadal odgrywa rolę w medycynie. Lekarze używają bandaży pokrytych srebrem, aby zabić zarazki, które mogą zainfekować oparzenia i inne rany. Srebro jest również czasami używane do powlekania urządzeń medycznych, takich jak rurki oddechowe. Może to zmniejszyć prawdopodobieństwo, że pacjenci podłączeni do respiratorów (aby pomóc im oddychać) zachorują na zapalenie płuc z powodu kontaktu z zarazkami.

W ciągu zaledwie ostatniej dekady, zastosowanie srebra jako środka bakteriobójczego znacznie się rozszerzyło – i to nie tylko w medycynie. Począwszy od 2005 roku, firmy zaczęły dodawać specjalną formę srebra do szerokiej gamy produktów codziennego użytku. Srebro to zostało uformowane w zadziwiająco małe cząsteczki. Firmy umieszczały je w skarpetkach, szczoteczkach do zębów, pralkach, odkurzaczach i innych przedmiotach.

Czasami dodawanie specjalnego srebra jest promowane jako obrona przed bakteriami, które mogą wywoływać choroby u ludzi. Innym razem chodzi bardziej o neutralizację bakterii, które powodują śmierdzące stopy lub cuchnący oddech. Przy ostatnim podliczeniu, ponad 400 produktów konsumenckich zawierało tę formę srebra, zwaną nanosrebrem.

I jak sama nazwa wskazuje, cząsteczki nanosrebra są zbyt małe, aby je zobaczyć, nawet przy użyciu mikroskopu klasowego. Cząstki mierzą od 1 do 100 nanometrów, lub miliardowych części metra, w poprzek. (Nano to przedrostek oznaczający miliardową część.) Dla porównania, większość ludzkich włosów ma szerokość od 40 000 do 120 000 nanometrów. To setki razy więcej niż szerokość nawet dużej nanocząsteczki.

Ludzie używają produktów ze srebrem od tysięcy lat. Jednak niektórzy naukowcy zaczęli się martwić, że dodawanie tak dużej ilości nanosrebra do tak wielu rzeczy może zaszkodzić naszemu zdrowiu lub środowisku. Eksperci zaczęli szukać odpowiedzi na to pytanie. Ale jak dotąd ustalenia są mieszane.

Mała cząsteczka, duża powierzchnia

Naukowcy twierdzą, że jest kilka rzeczy, które należy wiedzieć o nanosrebrze, aby ocenić jego potencjalną szkodliwość. Po pierwsze, nanosrebro jest tak małe, że może znaleźć drogę do maleńkich przestrzeni. Przestrzenie te obejmują nasze komórki i komórki innych żywych istot. Po drugie, ponieważ cząsteczki nanosrebra są tak małe, mają one bardzo dużą powierzchnię. Oznacza to, że w stosunku do ich objętości, ich powierzchnia jest dość duża. Na ich powierzchni cząsteczki ulegają reakcjom chemicznym. Im większa powierzchnia, tym więcej reakcji chemicznych. Niektóre z tych reakcji mogą być szkodliwe. Inne mogą nie być.

Lista potencjalnych reakcji obejmuje to, co dzieje się, gdy srebro reaguje z wilgocią w powietrzu – te nanocząsteczki wyrzucają jony srebra. Jony srebra to atomy srebra o dodatnim ładunku elektrycznym. Niektóre badania sugerują, że jony srebra mogą zabić mikroba, uszkadzając jego błony komórkowe. Może to spowodować, że komórki mikroba staną się „nieszczelne”. Uszkodzone komórki wkrótce umierają.

Inne badania sugerują, że sama nanocząsteczka może zabić mikroba.

Ale co się stanie, jeśli nanosrebro dostanie się do ludzkich komórek? Niektórzy badacze zastanawiali się, czy cząsteczki – lub uwalniane przez nie jony – mogą wyrządzić szkodę.

Jim Hutchison jest wśród tych naukowców, którzy próbują to ustalić. Jest chemikiem i ekspertem w dziedzinie nanocząsteczek na Uniwersytecie Oregonu w Eugene.

Najbardziej widocznym efektem działania srebra, jak mówi Hutchison, jest stan zwany argyrią (Ahr-JEER-ee-uh). Ludzie narażeni na bardzo duże ilości srebra mogą cierpieć z powodu tego stanu. Chociaż zmienia on skórę na niebiesko, nie wydaje się, aby w inny sposób wpływał na zdrowie.

Historycy podejrzewają, że argyria jest źródłem terminu „błękitna krew”. Jest on używany do opisywania ludzi szlachetnie urodzonych. Royalty prawdopodobnie nosiłby dużo srebrnej biżuterii. Szlachta również używałaby prawdziwej srebrnej zastawy stołowej podczas jedzenia i picia.

Te błękitne krwi również mogły wypić dużo srebra koloidalnego. Jest to płyn, w którym zawieszone są cząsteczki srebra.

„Srebro koloidalne było używane przez długi czas”, mówi Hutchison. „Myślano o nim jak o lekarstwie na wiele różnych chorób.”

To było szczególnie popularne przed współczesnymi antybiotykami zostały opracowane do zabijania mikrobów. Nawet dzisiaj, niektórzy ludzie piją go. Wierzą, że może ona zwalczać niektóre poważne choroby. Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków nie zgadza się jednak z tym stwierdzeniem. Ta federalna agencja twierdzi, że nie ma naukowych dowodów na to, że srebro koloidalne skutecznie leczy cokolwiek.

Do tej pory badania Hutchisona sugerują, że nanosrebro i jony srebra, które rzuca, prawdopodobnie nie są szkodliwe dla ludzi (poza tym, że niektóre z nich stają się niebieskie). „Nigdy nie można udowodnić, że każda technologia jest bezpieczna, zanim się jej użyje” – mówi. „Ale srebro nie wydaje się być dla nas toksyczne.”

W badaniu z 2011 roku opublikowanym w czasopiśmie ACS Nano, zespół Hutchisona przyjrzał się srebrnej biżuterii i naczyniom do jedzenia pod mikroskopami o dużej mocy. Stwierdzili, że produkty z litego srebra zrzucają nanocząsteczki. „Oznacza to, że nanosrebro było w kontakcie z ludźmi przez długi, długi czas” – mówi. I to, podsumowuje, „powinno być uspokajające, ponieważ te ekspozycje nie wydają się powodować szkody.”

Ale, zauważa Hutchison, nanosrebro jest używane w większej ilości produktów niż kiedykolwiek. Jest to część boomu na rynku środków bakteriobójczych. Możliwe, że ludzie i środowisko są narażeni na tak dużą ilość srebra, że doświadczenia z przeszłości mogą nie w pełni przewidzieć przyszłe zagrożenia.

Dużo tego mało

W rzeczywistości nie ma żadnych badań, które sugerowałyby, ile nanosrebra może być za dużo, mówi Ramune Reliene. Jest ona badaczką nowotworów na Uniwersytecie Stanowym Nowego Jorku w Albany.

Badania wykazują, że nanosrebro może uszkodzić ludzkie komórki. Ale te badania wystawiły komórki na działanie od 100 do 10,000 razy więcej nanosrebra niż ludzie obecnie spotykają w środowisku, mówi. Ponadto, komórki znajdowały się w szalce Petriego. Komórka wewnątrz żywej istoty działa inaczej niż w jakimś naczyniu w laboratorium.

Dlatego ważne jest, aby wyjść poza badania komórek, twierdzą naukowcy. Niektórzy chcą, aby nanosrebro było testowane na zwierzętach. Reliene i inni rozpoczęli taką pracę na myszach laboratoryjnych i szczurach. Do tej pory przeprowadzili tylko kilka takich badań. Oznacza to, że jest zbyt wcześnie, aby wiedzieć na pewno, jak nanosrebro może wpłynąć na zdrowie zwierząt dużych i małych.

Jeszcze te wczesne badania oferują wskazówki, że nanosrebro może stwarzać problemy. W zeszłym roku, na przykład, zespół Reliene’a opublikował dane sugerujące, że srebrne kawałki mogą stwarzać ryzyko raka.

Badacze podali pięciu myszom wodę zawierającą wysoki poziom nanosrebra przez pięć dni. Następnie eksperci przyjrzeli się komórkom krwi zwierząt, komórkom wewnątrz ich szpiku kostnego oraz tkankom z rozwijających się embrionów myszy. W każdym przypadku stwierdzili uszkodzenie DNA. Cząsteczka ta znajduje się w większości komórek. Mówi komórkom, jak mają rosnąć i funkcjonować.

Reliene jest szczególnie zaniepokojona uszkodzeniami DNA w szpiku kostnym. To dlatego, że zarówno u myszy, jak i u ludzi, komórki krwi tworzą się wewnątrz szpiku. Rodzaj uszkodzeń, które badacze widzieli w szpiku myszy, jest tym samym rodzajem, który prowadzi do nowotworów krwi u ludzi. Białaczka i chłoniak to dwa przykłady.

„Nanosrebro wydaje się być toksyczne dla poszczególnych tkanek, zwłaszcza niedojrzałych komórek krwi w szpiku kostnym” – podsumowuje Reliene. Jej zespół podzielił się swoimi odkryciami w Nanotoxicology z marca 2015 roku.

No silver lining to this pollution

Andrew Maynard jest naukowcem zajmującym się zdrowiem środowiskowym na Uniwersytecie Michigan w Ann Arbor. Jego zespół prowadził badania podobne do Reliene’s. Chociaż nie opublikowali jeszcze swoich danych, są skłonni podzielić się niektórymi wczesnymi ustaleniami. Najważniejsze z nich: Maynard mówi, że jego grupa „nie zaobserwowała praktycznie żadnego efektu” karmienia myszy bardzo wysokim poziomem nanosrebra przez okres do 28 dni.

Zarówno on, jak i Reliene mówią, że potrzeba więcej badań, jeśli mają nadzieję dowiedzieć się, dlaczego dwa podobne badania mogły przynieść tak różne wyniki.

Jedno z możliwych wyjaśnień wiąże się z chemikaliami używanymi do powlekania cząstek nanosrebra. Powłoka powstrzymuje pojedyncze cząstki przed zlepianiem się. Różne firmy używają różnych powłok. I te powłoki mogą wpływać na to, czy nanosrebro jest toksyczne. Ponadto, nanosrebro może być produkowane w różnych rozmiarach i kształtach. To również może mieć wpływ na jego toksyczność.

Maynard podejrzewa, że jeśli nanosrebro będzie powodować problemy, to prawdopodobnie pojawi się w środowisku. To właśnie tam kończy się wiele nanosrebra. Na przykład pralki pokryte nanosrebrem wypłukują część cząsteczek do kanalizacji przy każdym załadunku prania. Stamtąd cząsteczki trafiają do rzek i jezior.

„Ponieważ są tak małe, nanocząsteczki mogą przepływać w wodzie na duże odległości i być zbierane przez ryby oraz przedostawać się do systemów korzeniowych” – mówi Maynard. Mogą również osiadać na osadach na dnie rzeki lub jeziora. I jest możliwe, że te cząsteczki mogą zaszkodzić mikrobom, które tam żyją. Takie mikroby obejmują bakterie, które wykonują ważną rolę: rozkładają martwe rośliny i zwierzęta.

Jak mikroby to zrobić, one recyklingu z powrotem do środowiska azotu, fosforu i węgla, które były w martwych organizmów. Te elementy są niezbędnymi składnikami odżywczymi dla wszystkich żywych istot.

Jeśli bakterie nie mogą wykonywać swojej pracy, te składniki odżywcze pozostają zamknięte. Wtedy pobliskie rośliny nie mogą ich wykorzystać do wzrostu. To, z kolei, może zmniejszyć podaż żywności dla zwierząt roślinożernych. To może nawet wpłynąć na zdrowie większych zwierząt, które żerują na zjadaczy roślin.

Chris Metcalfe próbuje zrozumieć, jak nanosrebro może wpływać na ten cykl składników odżywczych. On pracuje na Uniwersytecie Trent w Peterborough, Ontario, Kanada. Jako toksykolog środowiskowy bada materiały, które mogą służyć jako trucizny w środowisku.

On i jego zespół dodali duże ilości nanosrebra do eksperymentalnego jeziora w północnym Ontario. Zmieniło to mieszankę bakterii żyjących na dnie. Metcalfe nie może powiedzieć, czy nanosrebro doprowadziło do zmian w ogólnej liczbie konkretnych rodzajów bakterii. Dzieje się tak, ponieważ istnieją ograniczenia w technologii identyfikacji bakterii. Ale, dodaje, „Możemy powiedzieć, że zmieniło to skład bakterii – niektóre z nich są zaangażowane w cykl węgla, azotu i fosforu.” A to z kolei może mieć wpływ na cykl składników odżywczych i organizmy, które zależą od niego.

Jego zespół opublikował swoje ustalenia, trzy lata temu, w Environmental Science and Technology.

Ta srebrna kula może nie trwać

Ale może być jeszcze bardziej bezpośredni problem, Metcalfe i inni naukowcy martwić. Stały strumień nanosrebra do środowiska może sprzyjać szkodliwym mikrobom, które stają się odporne na zabójcę zarazków. Mikroby mają tendencję do ewoluowania – lub przystosowywania się w czasie – do zmieniających się warunków. A te adaptacje mogą pozwolić im przetrwać to, co mogło być toksyczną dawką srebra.

Gdyby tak się stało, lekarze nie mogliby już polegać na urządzeniach medycznych pokrytych srebrem lub bandażach traktowanych srebrem, aby utrzymać takie zarazki przed chorowaniem ich pacjentów.

Mikroby są szczególnie dobre w rozwijaniu oporności. Dlatego wiele z antybiotyków opracowanych w celu zabicia szkodliwych bakterii już nie działa. Większość z tych leków była używana często i przez długi czas. Przy tak intensywnym i długotrwałym stosowaniu antybiotyków, mikroby mają większą szansę na rozwinięcie właściwych zmian w swoim DNA, aby odeprzeć leki. Kiedy już to zrobią, te „superbakterie” przetrwają, aby wyhodować więcej mikrobów o tej samej zdolności.

Mikrobom szczególnie trudno jest rozwinąć odporność na srebro, ponieważ pierwiastek ten niszczy błony komórkowe, mówi Maynard. Nie jest łatwo się z tego wyleczyć. Ale nie jest to też niemożliwe. Naukowcy ostrzegają, że im więcej nanosrebra przedostaje się do środowiska, tym większa szansa, że mikroby nauczą się, jak się na nie oprzeć.

Jak ujmuje to Maynard: „Srebro jest wielką linią obrony przed mikrobami. Nie chcemy marnować tej broni na skarpetki.”

Słowa mocy

(więcej o słowach mocy, kliknij tutaj)

antybiotyk Substancja zabijająca zarazki, przepisywana jako lek (lub czasami jako dodatek do paszy w celu promowania wzrostu zwierząt hodowlanych). Nie działa przeciwko wirusom.

argyria Trwałe, niebieskie przebarwienie skóry spowodowane nadmierną ekspozycją na preparaty na bazie srebra, mające na celu leczenie schorzeń.

bakteria (liczba mnoga bakterii) Organizm jednokomórkowy. Żyją one niemal wszędzie na Ziemi, od dna morza po wnętrze zwierząt.

rak Każda z ponad 100 różnych chorób, z których każda charakteryzuje się szybkim, niekontrolowanym wzrostem nieprawidłowych komórek. Rozwój i wzrost nowotworów, zwanych również nowotworami złośliwymi, może prowadzić do powstawania guzów, bólu i śmierci.

węgiel Pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 6. Stanowi fizyczną podstawę wszelkiego życia na Ziemi. Węgiel istnieje swobodnie jako grafit i diament. Jest ważną częścią węgla, wapienia i ropy naftowej, i jest zdolny do self-bonding, chemicznie, aby utworzyć ogromną liczbę chemicznie, biologicznie i komercyjnie ważne molekuły.

komórka Najmniejsza strukturalna i funkcjonalna jednostka organizmu. Zwykle zbyt mała, aby zobaczyć ją gołym okiem, składa się z wodnistego płynu otoczonego błoną lub ścianą. Zwierzęta są zbudowane z tysięcy do bilionów komórek, w zależności od ich wielkości.

chemiczna Substancja utworzona z dwóch lub więcej atomów, które łączą się (stają się połączone) w stałej proporcji i strukturze. Na przykład, woda jest substancją chemiczną zbudowaną z dwóch atomów wodoru połączonych z jednym atomem tlenu. Jej symbolem chemicznym jest H2O.

reakcja chemiczna Proces, który obejmuje zmianę układu cząsteczek lub struktury substancji, w przeciwieństwie do zmiany formy fizycznej (np. z ciała stałego na gaz).

chemia Dziedzina nauki zajmująca się składem, strukturą i właściwościami substancji oraz ich wzajemnym oddziaływaniem. Chemicy wykorzystują tę wiedzę do badania nieznanych substancji, do odtwarzania dużych ilości użytecznych substancji lub do projektowania i tworzenia nowych i użytecznych substancji. (o związkach) Termin ten jest używany w odniesieniu do receptury związku, sposobu jego produkcji lub niektórych jego właściwości.

koloid (adj. koloidalny) Bardzo drobno podzielona substancja rozproszona w innej substancji. Na przykład srebro koloidalne składa się z bardzo małych cząsteczek srebra zawieszonych w cieczy.

DNA (skrót od deoxyribonucleic acid) Długa, dwuniciowa i spiralna cząsteczka wewnątrz większości żywych komórek, która przenosi instrukcje genetyczne. We wszystkich żywych organizmach, od roślin i zwierząt po mikroby, instrukcje te mówią komórkom, jakie cząsteczki mają tworzyć.

elektron Ujemnie naładowana cząsteczka, zwykle znajdująca się na orbicie zewnętrznych obszarów atomu; również nośnik elektryczności w ciałach stałych.

element (w chemii) Każda z ponad stu substancji, dla których najmniejszą jednostką jest pojedynczy atom. Przykłady obejmują wodór, tlen, węgiel, lit i uran.

embrion Wczesne stadia rozwoju kręgowca lub zwierzęcia z kręgosłupem, składające się tylko z jednej lub kilku komórek. Jako przymiotnik, termin ten byłby embrionalny – i mógłby być używany w odniesieniu do wczesnych etapów lub życia systemu lub technologii.

Food and Drug Administration (lub FDA) Część amerykańskiego Departamentu Zdrowia i Usług Społecznych, FDA ma za zadanie nadzorować bezpieczeństwo wielu produktów. Na przykład odpowiada za to, aby leki były odpowiednio oznakowane, bezpieczne i skuteczne; aby kosmetyki i suplementy diety były bezpieczne i odpowiednio oznakowane; oraz aby wyroby tytoniowe były regulowane.

Sieć pokarmowa (znana również jako łańcuch pokarmowy) Sieć relacji między organizmami współdzielącymi ekosystem. Organizmy członkowskie zależą od innych organizmów w tej sieci jako źródła pożywienia.

zarodek Każdy jednokomórkowy mikroorganizm, taki jak bakteria, gatunek grzyba lub cząstka wirusa. Niektóre zarazki wywołują choroby. Inne mogą sprzyjać zdrowiu organizmów wyższego rzędu, w tym ptaków i ssaków. Skutki zdrowotne większości zarazków pozostają jednak nieznane.

jon Atom lub cząsteczka o ładunku elektrycznym wynikającym z utraty lub zyskania jednego lub więcej elektronów.

białaczka Rodzaj nowotworu, w którym szpik kostny wytwarza dużą liczbę niedojrzałych lub nieprawidłowych białych krwinek. Może to prowadzić do anemii, niedoboru czerwonych krwinek.

chłoniak Rodzaj nowotworu, który rozpoczyna się w komórkach układu odpornościowego.

szpiku (w fizjologii i medycynie) Tkanka gąbczasta, która rozwija się wewnątrz kości. Większość czerwonych krwinek, białe krwinki zwalczające infekcje oraz płytki krwi tworzą się w szpiku.

membrana Bariera, która blokuje przejście (lub przepływ) niektórych materiałów w zależności od ich wielkości lub innych cech. Membrany są integralną częścią systemów filtracji. Wiele z nich pełni tę funkcję w komórkach lub organach ciała.

mikrob mikroorganizm Skrót od microorganism. Żywa istota, która jest zbyt mała, aby zobaczyć ją okiem nieuzbrojonym, w tym bakterie, niektóre grzyby i wiele innych organizmów, takich jak ameby. Większość z nich składa się z pojedynczej komórki.

mikroskop Przyrząd używany do oglądania obiektów, takich jak bakterie lub pojedyncze komórki roślin lub zwierząt, które są zbyt małe, aby można je było zobaczyć okiem nieuzbrojonym.

nano Przedrostek oznaczający miliardową część. W metrycznym systemie miar jest często używany jako skrót w odniesieniu do obiektów o długości lub średnicy równej miliardowej części metra.

nanocząsteczka Mała cząsteczka o wymiarach mierzonych w miliardowych częściach metra.

azot Bezbarwny, bezwonny i niereaktywny pierwiastek gazowy, który stanowi około 78 procent ziemskiej atmosfery. Jego symbol naukowy to N. Azot jest uwalniany w postaci tlenków azotu podczas spalania paliw kopalnych.

cząsteczka Miniaturowa ilość czegoś.

Petri dish Płytkie, okrągłe naczynie używane do hodowli bakterii lub innych mikroorganizmów.

fosfor Wysoce reaktywny, niemetaliczny pierwiastek występujący naturalnie w fosforanach. Jego symbolem naukowym jest P.

zapalenie płuc Choroba płuc, w której zakażenie wirusem lub bakterią powoduje stan zapalny i uszkodzenie tkanek. Czasami płuca wypełniają się płynem lub śluzem. Objawy obejmują gorączkę, dreszcze, kaszel i problemy z oddychaniem.

oporność (jak w przypadku oporności na leki) Zmniejszenie skuteczności leku w leczeniu choroby, zwykle zakażenia drobnoustrojami. (jak w odporności na choroby) Zdolność organizmu do zwalczania choroby. (jak w ćwiczeniu) Rodzaj raczej siedzącego ćwiczenia, które polega na skurczu mięśni w celu zbudowania siły w zlokalizowanych tkankach.

technologia Zastosowanie wiedzy naukowej do celów praktycznych, szczególnie w przemyśle – lub urządzenia, procesy i systemy, które są wynikiem tych wysiłków.

toksyczny Trujący lub zdolny do uszkadzania lub zabijania komórek, tkanek lub całych organizmów. Miarą ryzyka stwarzanego przez taką truciznę jest jej toksyczność.

toksykologia Gałąź nauki zajmująca się badaniem trucizn i ich wpływu na zdrowie ludzi i innych organizmów.

wentylator (w medycynie) Urządzenie używane do wspomagania oddychania – pobierania tlenu i wydychania dwutlenku węgla – gdy organizm nie jest w stanie łatwo wykonać tego samodzielnie.

Word Find (kliknij tutaj, aby powiększyć do druku)

.