La gamma delle faccende umane nelle implicazioni in nanotecnologia spaziano in campi che vanno dal medico, etico, intellettuale, legale e ambientale, ad altri campi come ingegneria, biologia, chimica, computing, scienza dei materiali, applicazioni militari e comunicazioni.

I vantaggi della nanotecnologia comprendono il miglioramento di metodi di fabbricazione, sistemi di purificazione dell'acqua, sistemi di energia, accrescimento fisico, nanomedicina, migliori metodi per la produzione del cibo e nutrizione e auto-fabbricazione di infrastrutture su larga scala. I prodotti fatti con la nanotecnologia possono richiedere poco lavoro, terra, o mantenimento, per essere altamente produttivi, basso costo, e avere esigenze modeste per materiali ed energia.

I rischi comprendono problemi ambientali, di salute e di sicurezza, se gli effetti negativi delle nanoparticelle non vengono sorvegliati prima di essere rilasciate; gli effetti transitori come la sostituzione delle industrie tradizionali non appena i prodotti della nanotecnologia iniziano a prevalere; le applicazioni militari come la guerra biologica e gli impianti per soldati; la sorveglianza per mezzo di nano-sensori, i quali sono fonte di preoccupazione per i sostenitori del diritto alla privacy.

C'è una disputa riguardo al fatto se la nanotecnologia merita una speciale regolamentazione da parte del governo; gli enti regolatori come la Agenzia per la Protezione Ambientale degli Stati Uniti e la Direzione Generale per la Salute e la Tutela dei Consumatori della Commissione Europea hanno iniziato a trattare i rischi potenziali delle nanoparticelle.

Panoramica Vantaggi in prospettiva

Gli ottimisti della nano comprendono molti governi che vedono i vantaggi trasmessi dalla nanotecnologia come: abbondanza di materiale benigno per l'ambiente che fornisce sufficienti approvvigionamenti d'acqua potabile per tutti cibo progettato a livello atomico e colture agricole che hanno una produttività più grande e meno esigenze di lavoro alimenti ‘intelligenti’ (smart) interattivi nutrizionalmente superiori. generazione di energia economica e potente lavorazione altamente efficiente e pulita formulazione di farmaci radicalmente migliorati, diagnostica e trapianti d'organo capacità molto più grande di immagazzinamento dell'informazione e comunicazione applicazioni ‘intelligenti’ interattive; e prestazioni umane potenziate attraverso tecnologie convergenti

Rischi potenziali I rischi potenziali della nanotecnologia possono ampiamente essere sintetizzati in quattro punti:

Problemi di salute - gli effetti di nanomateriali sulla biologia umana Problemi ambientali - gli effetti di nanomateriali sull'ambiente Problemi sociali - gli effetti che la disponibilità di apparecchiature nanotecnologiche avrà sulla politica e sull'interazione umana Grey goo (lett. sostanza appiccicosa grigia) - i rischi specifici associati alla visione speculativa della nanotecnologia molecolare

Salute e sicurezza con le nanoparticelle La semplice presenza di nanomateriali (che contengono nanoparticelle) non è di per sé una minaccia. Sono solo certi aspetti che possono renderle rischiose, in particolare la loro mobilità e la loro aumentata reattività. Solo se alcune proprietà di certe nanoparticelle fossero nocive per gli esseri viventi o per l'ambiente, ci si troverebbe di fronte a un autentico rischio. In questo caso si tratterebbe di nano-inquinamento.

Per quanto concerne la salute e l'impatto ambientale di nanomateriali bisogna distinguere tra due tipi di nanostrutture: i nanocompositi, superfici nanostrutturate e i nanocomponenti (elettronici, ottici, sensori, ecc.), dove le particelle su nanoscala sono incorporate in una sostanza, materiale o dispositivo (nano-particelle “fissate”); e le nanoparticelle “libere”, dove in un qualche grado nella produzione o nell'uso le singole nanoparticelle di una sostanza sono presenti. Queste nanoparticelle libere potrebbero essere specie di elementi in nanoscala, o composti semplici, ma anche composti complessi dove per esempio una nanoparticella di un elemento viene rivestita con un'altra sostanza (nanoparticella “rivestita” o nanoparticella “core-shell”).

Sembra esserci consenso sul fatto che, sebbene si è consapevoli di materiali contenenti nanoparticelle fisse, l'immediata preoccupazione riguarda le nanoparticelle libere.

Le nanoparticelle sono molto diverse dalle loro equivalenti quotidiane, così i loro effetti sfavorevoli non possono essere derivarti dalla nota tossicità del materiale di macro dimensioni. Ciò pone questioni significative per quanto concerne la salute e l'impatto ambientale delle nanoparticelle libere.

A complicare ulteriormente le cose, quando si parla di particelle, è importante che una polvere o liquido contenente nanoparticelle non sia quasi mai monodispersoQuando un polimero ha soltanto una massa molecolare. Esse sono di solito generate da processi naturali. [ ], ma contenga invece un certo campo di dimensioni della particella. Questo complica l'analisi sperimentale dato che le particelle più grandi possono avere proprietà diverse da quelle più piccole. Inoltre, le nanoparticelle mostrano una tendenza ad aggregarsi, e tali aggregati spesso si comportano in modo diverso dalle singole nanoparticelle.

Le dosi letali, sperimentate in oltre sei mesi su topi di laboratorio, di diversi tipi di nanoparticelle, sono spesso caratterizzate da un indice di Skov Kjaer, così chiamato dal nome dello scienziato Kasper Skov Kjaer.

L'Istituto Nazionale per la Sicurezza sul Lavoro e sulla Salute (NIOSH, National Institute for Occupational Safety and Health) sta conducendo una ricerca su come le nanoparticelle interagiscono con i sistemi corporei e come i lavoratori possano essere esposti alle particelle nanometriche nella lavorazione o nell'uso industriale di nanomateriali. La NIOSH attualmente offre indicazioni provvisorie basate sulla migliore conoscenza scientifica per la regolare lavorazione con i nanomateriali.

Alla "Commissione per la Sicurezza dei Prodotti di Consumo e della Nanotecnologia" (Consumer Product Safety Commission and Nanotechnology), E. Marla Felcher ritiene che la Consumer Product Safety Commission, incaricata di proteggere le persone contro i rischi irragionevoli di lesione o morte associata ai prodotti di consumo, sia male equipaggiata per sovrintendere alla sicurezza dei complessi prodotti high-tech, fatti utilizzando la nanotecnologia.

Le preoccupazioni a lungo termine si concentrano sulle implicazioni che le nuove tecnologie avranno per la società e se queste potrebbero possibilmente portare a una post scarsità, o in alternativa esacerbare la divergenza di ricchezza tra nazioni sviluppate e sottosviluppate. Gli effetti della nanotecnologia sull'intera società, sulla salute umana e l'ambiente, sul commercio, sulla sicurezza, sui sistemi alimentari e anche sulla definizione di "umano", non sono stati definiti o politicizzati.

Problemi di salute

Le implicazioni che riguardano la salute nella nanotecnologia sono legate agli effetti possibili che l'uso di materiali nanotecnologici e dispositivi avranno sulla salute umana. Siccome la nanotecnologia è un settore emergente, c'è un grande dibattito riguardo al fatto se avrà effetti positivi o negativi sulla salute umana. Le implicazioni salutistiche in nanotecnologia si possono scindere in due aspetti principali: il potenziale delle innovazioni nanotecnologiche nel campo della medicina per curare malattie; i rischi potenziali di salute posti dall'esposizione ai nanomateriali.

La nanotossicologia studia i potenziali rischi per la salute dovuti ai nanomateriali. La dimensione estremamente piccola dei nanomateriali significa che sono molto più assorbiti senza difficoltà dal corpo umano rispetto alle particelle di dimensioni più grandi. Come queste nanoparticelle si comportano all'interno dell'organismo è uno dei più grandi argomenti che necessitano di essere risolti. Il comportamento delle nanoparticelle è una funzione della loro dimensione, forma e reattività di superficie con il tessuto circostante. A parte il fatto se le nanoparticelle non degradabili o lentamente degradabili si accumulino negli organi, un'altra preoccupazione è la loro potenziale interazione con i processi biologici all'interno del corpo: a causa della loro grande superficie, le nanoparticelle esponendosi ai tessuti e ai fluidi assorbiranno immediatamente sulla loro superficie alcune delle macromolecole che incontrano. Il grande numero di variabili che influenzano la tossicità sta a significare che è difficile generalizzare sui rischi della salute associati all'esposizione ai nanomateriali – ogni nuovo nanomateriale deve essere valutato singolarmente e tutte le sue proprietà devono essere tenute in considerazione. La salute e i problemi ambientali vengono a sovrapporsi sul luogo del lavoro delle compagnie impegnate nella produzione o nell'uso di nanomateriali e nei laboratori dediti alla nanoscenza e alla ricerca nanotecnologica. È prudente dire che gli standard di esposizione per le polveri sul luogo del lavoro non può essere applicato direttamente alle polveri delle nanoparticelle.

La nanomedicina è l'applicazione in medicina della nanotecnologia. Gli approcci della nanomedicina vanno dall'uso medicale di nanomateriali, ai biosensori nanoelettronici, e anche a possibili applicazioni future di nanotecnologia molecolare. La nanomedicina cerca di fornire una preziosa serie di strumenti di ricerca e apparecchiature clinicamente utili in un futuro non lontano. La National Nanotechnology Initiative si aspetta nuove applicazioni commerciali nell'industria farmaceutica che può comprendere sistemi di somministrazione farmacologica avanzati, nuove terapie, e imaging in vivo. Le interfacce neuro-elettroniche e altri sensori della nanoelettronica rappresentano un altro obiettivo nella ricerca. Andando oltre, il campo speculativo della nanotecnologia molecolare immagina macchine ripara-celle che potrebbero rivoluzionare la medicina e il campo medicale.

Problemi ambientali

Il termine nano-inquinamento è genericamente riferito a tutti i rifiuti generati da nanodispositivi o durante il processo di lavorazione di nanomateriali. Questi tipi di rifiuti possono essere molto pericolosi a causa della loro grandezza; possono fluttuare nell'aria e penetrare così facilmente cellule di piante e animali causando effetti sconosciuti. La maggior parte delle nanoparticelle prodotte dall'uomo non appaiono in natura, perciò gli organismi viventi non possiedono mezzi appropriati per trattare nano-rifiuti. Sembra che si appresti per la nanotecnologia una grande sfida sul come trattare i suoi nanoinquinanti e suoi nanorifiuti.

Per stimare adeguatamente i rischi per la salute causabili dalle nanoparticelle progettate, necessita una valutazione del loro intero ciclo di vita, compresa la loro fabbricazione, immagazzinamento e distribuzione, applicazione e abuso potenziale, ed eliminazione. L'impatto sugli esseri umani o sull'ambiente può variare nei differenti stadi del ciclo di vita. La valutazione ambientale è giustificata dal fatto che le nanoparticelle presentano insoliti impatti ambientali. Scrinis solleva delle preoccupazioni riguardo al nano-inquinamento, argomentando che non sia attualmente possibile “prevedere o controllare con precisione gli impatti ecologici del rilascio di questi nano-prodotti nell'ambiente”.