Nanotecnologie, il punto della situazione

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Il recente Regolamento europeo n.1223/2009 sulla sicurezza dei cosmetici (settore che da tempo si avvale dell’uso di tali sostanze) definisce i nanomateriali come “materiali insolubili o bio-persistenti, fabbricati intenzionalmente, con una o più dimensioni esterne, o una struttura interna, nella scala compresa tra 1 e 100 nanometri”. Sono pertanto compresi in tale definizione anche materiali, come la nanocellulosa, costituiti da filamenti molto lunghi ma di diametro nanometrico, oppure i cosiddetti “nanotubi” o “nanofogli”. La particolarità (e il grande potenziale) dei nanomateriali sta nel fatto che, quando le dimensioni della materia sono così ridotte, cambiano varie delle proprietà e dei comportamenti (solubilità, reattività chimica, conducibilità, etc.) riscontrati a dimensioni maggiori.

Tali cambiamenti, a seconda del materiale, possono essere graduali oppure repentini sotto una certa soglia dimensionale. Per quanto riguarda i metodi per produrre le nanoparticelle, sono i più svariati a seconda del materiale ma si distinguono in genere i procedimenti “top down” (nei quali un materiale di dimensioni maggiori viene frantumato fino a dimensioni nano con meccanismi chimici o fisici), e quelli “bottom up” (nei quali particelle più piccole vengono portate a dimensioni nano con meccanismi quali cristallizzazione, deposizione a strati, evaporazione, sintesi microbica, etc.). Tra le applicazioni dei nanomateriali agli imballi alimentari, a livelli più o meno avanzati di ricerca o addirittura già in commercio, vi sono:

–          utilizzo di nanoargento (più efficace, a parità di peso, rispetto all’argento di dimensioni maggiori) come antimicrobico sulle superfici interne degli imballi;

–          utilizzo di ossido di zinco e ossido di titanio nano come sbiancanti nella polpa di carta oppure nelle procedure di sterilizzazione delle superfici attivate dalla luce;

–          fabbricazione di imballi contenenti nanocellulosa (anche detta cellulosa microfibrillata), materiale con comportamento pseudo-plastico, semitrasparente, dotata di proprietà tixotropiche cioè in grado di cambiare viscosità a seconda delle sollecitazioni a cui è sottoposta; può essere utilizzata sia per rinforzare imballi in carta o cartoncino, che addizionata (in massa o come coating) a materiali totalmente diversi quali vari polimeri plastici;

–          nanoamido come additivo per migliorare la resa di adesivi per imballi;

–          nanofillers utilizzati per incrementare le proprietà barriera di film plastici: in futuro questa tecnologia potrebbe rimpiazzare buona parte degli attuali film multistrato (a beneficio della riciclabilità), che attualmente trovano largo impiego grazie alla sinergia delle proprietà barriera ottenuta accoppiando diversi polimeri plastici; i nanofillers (tra cui per esempio nano argille quali montmorillonite e laponite) sono in genere addizionati in quantità inferiori al 5%;

–          imballi che incorporano sostanze in scala nano come antimicrobici o antiossidanti, prolungando la shelf life e/o migliorando il profilo sensoriale dell’alimento (packaging attivo); tra questi vi sono nanomateriali in grado di assorbire e degradare efficacemente, grazie all’elevata area superficiale tipica delle nanoparticelle, gas quali l’etilene (ritardando in tal modo la maturazione dei frutti climaterici che devono affrontare lunghi viaggi);

–          nanosensori per packaging intelligente, in grado di modificare il loro aspetto in base al verificarsi di certe condizioni ambientali (quali variazioni di pH, sbalzi di temperatura o pressione, sviluppo di gas, di contaminanti microbici o di prodotti di ossidazione, etc.), e segnalare di conseguenza i mutamenti avvenuti nel contenuto alimentare;

–          utilizzo di nanopigmenti per la colorazione degli imballi (maggiore resa a parità di peso);

Tra le applicazioni più promettenti e avanzate vi è sicuramente l’inclusione di nanoparticelle in film plastici al fine di migliorarne sensibilmente le proprietà tecnologiche, in particolare nel caso di film barriera. Sono molti i polimeri plastici all’interno dei quali possono essere incorporate nanoparticelle, formando materiali nanocompositi. Tali abbinamenti devono essere accuratamente studiati (per es. densità del polimero plastico e del nanomateriale) al fine di garantire una buona incorporazione delle nanoparticelle e ottenere l’effetto finale desiderato, per es. rilascio graduale delle nanoparticelle o viceversa loro immobilità all’interno del polimero. Sul piano della sicurezza di utilizzo delle nanoparticelle per la fabbricazione di imballi alimentari (e ancor più nel caso di loro utilizzo direttamente negli alimenti), rimangono numerose perplessità. Di conseguenza, mentre le possibili applicazioni sono davvero numerose, solo poche si concretizzano a causa del generalizzato senso di cautela nell’applicare le nanotecnologie in materiali a contatto con gli alimenti. Per quanto riguarda la legislazione europea sugli imballi alimentari, il recente Regolamento PIM (Plastic Implementation Measure), n. 10/2011, conferma tale orientamento alla cautela consentendo esclusivamente l’utilizzo di materiali nanotecnologici approvati e quindi presenti in lista positiva (al momento pochissimi). L’EFSA (European Food Safety Authority) ha redatto vari documenti riguardanti la valutazione della sicurezza dei nanomateriali, ed esiste un gruppo che si occupa nello specifico di tali sostanze quando utilizzate in alimenti e mangimi, lo SCENIHR (Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks). La difficoltà della valutazione dei nanomateriali sta nel fatto che senza una accurata descrizione e caratterizzazione di tali materiali (spesso coperti da segreto industriale) non è possibile svolgere le adeguate valutazioni tossicologiche, e svolgerle sullo stesso materiale ma di dimensioni maggiori risulta inutile a causa del comportamento peculiare della materia in dimensioni nanometriche. Anche l’Istituto Superiore di Sanità si occupa da tempo di nanomateriali negli alimenti o a contatto con essi, e fa parte dell’iniziativa europea Nanogenotox Joint Action, per approfondire un eventuale effetto genotossico di tali materiali. Servirà però ancora tempo prima che siano disponibili dati conclusivi sul loro percorso ed effetto all’interno del corpo umano: meccanismo di assorbimento e distribuzione (per esempio facilità di penetrazione attraverso l’albero respiratorio e di passaggio attraverso le membrane cellulari), potenziale di bioaccumulo, effetti tossici acuti e cronici tra cui possibili effetti genotossici, e così via.

Bibliografia

V.J. Morris, 2011. Emerging roles of engineered nanomaterials in the food industry – Review. Trends in Biotechnology, 29(10):509-516

T.V. Duncan, 2011. Applications of nanotechnology in food packaging and food safety: Barrier materials, antimicrobials and sensors. Journal of Colloid and Interface Science, 363:1-24

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