Perubahan ukuran material menjadi skala nanometer juga akhirnya merubah propertinya. Properti fisik dan kimia dari nanomaterial akan sedikit berbeda dengan partikel besar (skala mikron) walaupun secara substansi sama. Beberapa properti yang berubah meliputi warna, solubilitas, kekuatan, konduktifitas listrik, daya magnet, mobilitas (baik di lingkungan maupun dalam tubuh manusia) dan reaktifitas.

Beberapa perubahan properti dari nanomaterial ini telah menjadi tujuan yang diinginkan dari rekayasa material sehingga bisa menjadi suatu produk yang bermanfaat dan menguntungkan secara ekonomi. Tentunya, dengan adanya perubahan properti ini dapat pula meningkatkan resiko yang sangat serius baik terhadap kesehatan maupun lingkungan yang sampai saat ini pula masih belum banyak dikaji.  Masih banyak hal yang belum dipahami terkait resiko kesehatan dari nanomaterial.

Potensi Efek Kesehatan

Telah diketahui bahwa terdapat hubungan antara toksisitas dan ukuran partikel.  Semakin kecil sebuah partikel semakin luas permukaan area dibandingkan volume, maka sehingga semakin tinggi reaktifitas kimia dan aktifitas biologisnya. Dikarenakan ukurannya yang sangat kecil, nanopartikel lebih mudah terhirup dan termakan dibanding partikel besar dan lebih mudah menembus lapisan kulit manusia. Sesaat masuk dalam sistem peredaran darah, maka serentak akan tersebar ke seluruh tubuh termasuk otak, jantung, hati, ginjal, limpa, sumsum tulang, dan sistem saraf.

Tidak seperti partikel besar, nanopartikel mampu menembus membran sehingga bisa terakumulasi dalam sel, jaringan dan organ. Saat berada di dalam sel, kemudian akan terserap oleh mitokondria dan inti sel. Hal ini akan memicu kerusakan yang parah pada struktur mitokondria, DNA bermutasi sehingga menyebabkan kematian pada sel. Belum diketahui berapa lama suatu nanopartikel menetap dalam tubuh dan dosis berapa sampai dapat menimbulkan toksisitas. Studi pada binatang memperlihatkan adanya peningkatan inflamasi paru, oxidative stress dan dampak buruk pada organ lain setelah dipajankan dengan nanopartikel secara inhalasi.

Pada manusia, pajanan nanopartikel ini meningkatkan tingkat inflamasi pada paru. Pajanan terhadap fiber ukuran nano (misalnya carbon nanotubes) secara jelas menggambarkan asosiasi pajanan fiber seperti halnya asbes dengan penyakit pulmonary. Suatu studi pada tikus/rodent yang dipajankan dengan carbon nanotubes pada tingkat pajanan proporsional dengan nilai ambang batas (NAB) partikel carbon graphite. Perlu diketahui sampai kini bahwa belum ada suatu nilai ambang batas pajanan terhadap nanomaterial. Pajanan tersebut menyebabkan inflamasi, penurunan fungsi pulmonary dan waktu terjadinya fibrosis menjadi lebih awal. Karbon nanotube menjadi lebih toksik dibandingkan ultra-fine karbon hitam ataupun debu silica pada ukuran berat yang sama. Disimpulkan bahwa pekerja yang terpajan dengan karbon nanotube pada nilai ambang batas yang sama untuk partikel grafit, berisiko tinggi terkena kerusakan atau luka pada paru yang sangat parah.

Sampai saat ini juga belum diketahui secara jelas kemampuan nanopartikel menembus lapisan kulit. Cairan organic, produk farmasi berbasis lipid dan phthalate monoesters diketahui dapat menembus lapisan kulit. Walaupun beberapa studi tentang kemampuan nanopartikel menembus kulit telah dilakukan akan tetapi terkait dengan kondisi pajanan di tempat kerja belum dipahami. Misalnya, penyerapan nanopartikel yang dipengaruhi oleh faktor kelenturan kulit, tekanan, kondisi kering atau basah, adanya infeksi bacteria dan pajanan substansi lainnya.

Partikel skala micro (1.000 nm) mampu menembus lapisan dermis saat kulit melentur, diperkirakan juga partikel ukuran <100 nm lebih mampu menembus kulit. Bisa dibayang pada kulit yang rusak saja mampu ditembus partikel mikro berukuran 7.000 nm, 70 kali lebih besar dari nanopartikel!.

Belajar dari Sejarah

Sangat menarik bila membandingkan antara pemanfaatan nanomaterial dengan pemanfaatan asbes jenis chrysotile yang ditemukan pada abad 19. Ketika pertama kali dilakukan pengkajian, asbes ternyata mempunyai kualitas yang baik, relatif ringan, , tahan air dan asam, tidak menghantarkan listrik serta ekonomis untuk ditambang dan diproduksi. Selanjutnya asbes ditambang dan digunakan secara luas sebagai bahan insulator untuk pipa, turbin, boiler, oven dan produk penahan panas lainnya. Selama lebih 50 tahun di abad 20, asbes menjadi suatu material yang mempunyai nilai jual yang sangat tinggi.

Tulisan pertama terkait penyakit paru (asbestosis) akibat pajanan asbes dipublikasikan dalam sebuah hasil penelitian di British Medical Journal pada tahun 1924. Pada tahun 1970-an, mulai dilaporkan adanya masalah terkait asbes dengan munculnya kasus asbestosis pada pekerja. Dan saat itu juga pertama kali upaya pengendalian dan monitoring pajanan asbes mulai dijalankan. Karena lalai dalam mengkaji resiko kesehatan sejak awal sebelum diproduksi dan dipakai secara luas, akhirnya dewasa ini dunia menanggung beban biaya yang tidak sedikit baik untuk biaya pengobatan maupun kompensasi bagi pekerja yang terkena kanker paru.

Dikarenakan oleh panjangnya waktu antara pajanan dan timbulnya penyakit, diperkirakan akan terus bermunculan kasusnya sampai tahun 2010 - 2020. Di Australia walaupun penambangan sejak tahun 1983 dan pemakaian asbes sebagai material gedung telah dihentikan, sebagai salah satu negara penambang dan pemakai asbes terbesar di dunia, diperkirakan akan muncul 16.000 kematian karena mesothelioma dan 40.000 kematian karena kanker paru.

Uraian kasus tersebut diatas bukan dimaksudkan untuk menyimpulkan bahwa semua nanomaterial adalah sama toksisitasnya dengan asbes. Fakta sejarah ini lebih merupakan suatu peringatan mengenai adanya potensi efek toksik dari nanomaterial terhadap kesehatan yang tak boleh diabaikan sebagaimana halnya ketika asbes pertama kali diproduksi dan dimanfaatkan.

Peran Nanotoksikologi

Perkembangan pesat nanoteknologi memberikan sejumlah tantangan besar bagi ilmuwan bidang toksikologi untuk melakukan kajian sampai diketahuinya karakteristik toksisitas dari nanomateri baik melalui uji binatang (in-vivo) maupun metode in-vitro. Adalah K. Donalson seorang profesor toksikologi dari Inggris dalam sebuah editorial di jurnal Occupational and Environmental Medicine (2004), memunculkan istilah nanotoksikologi sebagai suatu cabang baru dari ilmu toksikologi. Nanotoksikologi merupakan upaya mengkaji dan mengevaluasi pajanan dari nanomaterial serta potensi efek kesehatan/penyakit pada mahluk hidup.

Selayaknya untuk bisa mencegah munculnya risiko kesehatan yang tidak diinginkan, harus segera didesain suatu penelitian yang komprehensif dan paralel dengan upaya pengembangan nanoteknologi. Penelitian nanotoksikologi ini ditujukan untuk mengevaluasi toksisitas dari suatu nanomaterial baik dari segi komposisi, ukuran, luas permukaan, dan properti fisika-kimia. Hasil kajian tersebut nantinya digunakan untuk menjawab sejumlah pertanyaan (1) bagaimana nanomaterial dapat diabsorpsi, didistribusikan dan diekresi (dalam metode in-vivo); (2) jika dan bagaimana bahan tersebut menimbulkan efek pada sistem biologis.

Selanjutnya hasil penelitian tersebut dapat dipakai untuk pengembangan metode deteksi dan penghitungan dosis nanomaterial yang terakumulasi dalam jaringan atau sel, serta untuk mengetahui pola penyerapan, metabolisme, pendistribusian dan ekresi dari tubuh manusia. Kajian tersebut sangat penting dalam penyusunan strategi pencegahan akibat pajanan nanomaterial di tempat kerja. 

Pada akhirnya upaya pengembangan inovatif dari bidang nanoteknologi yang dibarengi upaya proaktif kajian efek kesehatan dan strategi pencegahannya, seyogyanya dapat menjamin suatu keharmonisan/keseimbangan antara aspek keuntungan ekonomis industri dengan aspek perlindungan kesehatan pekerja.

Doni Hikmat Ramdan, Kandidat Doktor pada Department of Occupational and Environmental Health Graduate School of Medicine, Nagoya University.
E-mail: donihr [at] med.nagoya-u.ac.jp