Nanomaterialer i arbeidsmiljøet: Hvor langt er vi kommet etter de siste 10 års forskning på farer og risiko?

Transkript

1 Nanomaterialer i arbeidsmiljøet: Hvor langt er vi kommet etter de siste 10 års forskning på farer og risiko? Vidar Skaug Overlege, Toksikolog Avdeling for kjemisk og Biologisk arbeidsmiljø Statens Arbeidsmiljøinstitutt vidar.skaug@stami.no

2 Nanoteknologi Mulige skadevirkninger Vannrensing - rent drikkevann Rensing miljøforurensinger Grønn energi - energieffektivisering Bedre helse Sykdommer: bedre diagnostikk og behandling Matforbedring /konservering Forbedring av forbruksartikler Forbedring / effektivisering IT/kommunikasjon Materialforbedringer/ - Nye materialer Nanomaterialenes Janusansikt Forurensing/skade miljø l vann jord luft Helseskader???? Arbeidstakere Forbukere Pasienter Utilsiktede konsekvenser for samfunn og individ 2

3 The categorization framework for nanomaterials. The nanomaterials are categorized according to the location of the nanostructure in the material. STEFFEN FOSS HANSEN ET AL 1Institute of Environment & Resources, NanoDTU, Technical University of Denmark, 2NanoDTU, Technical University of Denmark, and 3Department of Manufacturing Engineering and Management, NanoDTU, Technical University of Denmark, Nanotoxicology, September 2007; 1(3):

4 Til Bruk for regulering og forsking The recommendation of the EU Commission on the definition of nanomaterials (oct 2011) Nanomaterial means a natural, incidental or manufactured material containing particles, in an unbound state or as an aggregate or as an agglomerate and where, for 50 % or more of the particles in the number size distribution, one or more external dimensions is in the size range 1 nm-100 nm. In specific cases and where warranted by concerns for the environment, health, safety or competitiveness the number size distribution threshold of 50 % may be replaced by a threshold between 1 and 50 %. Official Journal of EU, 2011, 2011/696/EU Commission Recommendation of 18 October 2011 on the definition of nanomaterial ( ) L 275/38 S. 3;

5 Forslag til tilføyelser/endringer av definisjonen utarbeidet av JRC i 2015, etter vurdering av høringssvar på EC forslag til definisjon 2011 doi: / Luxembourg: Publications Office of the European Union, 2015

6 Kommentar: Dette er tenkelig virkninger av nanomaterialer basert på observasjoner hos forsøksdyr. Fortsatt mangler vitenskapelig dokumentasjon på observasjoner hos mennesker Slike studier er påbegynt.

7 Publikasjoner Nanotoxicology (det aller meste er laboratoriestudier ( ) Det er langt mindre informasjon om konsentrasjonsnivåe ne i norsk arbeidsliv i dag. Det gir utfordringer for risikovurderingen. Angew. Chem. Int. Ed. 2014,53, Toksikologi (skade-(gift-)- virkninger

8 Nanotoksikologi - Kunnskapsutvikling fra Manufactured nanomaterials: categorization and approaches to hazard assessment Thomas Gebel, Heidi Foth, Georg Damm el al Federal Institute for Occupational Safety and Health Dortmund, Germany

9 Toksikologiske egenskaper 2004 Hoet, og andre 2014 Gebel, og andre Skadevirkninger Spesifikke skadevirkninger av bestemte syntetiske NM Helseeffekter av nanoskalerte partikler Skadeevene (fare, hazard) Ved analogi til ultrafine partikler: Alle nanopartikler er potensielt skadelige En vanlig oppfatning at den lille størrelsen driver toksisiteten Større hos nano-skalerte enn hos mikro-skalerte Noen er skadelige, andre ikke Hvert nanomateriale må vurderes individuelt( case-bycase) Enda ikke påvist nye, ukjente toksiske effekter av NP Forklares best ut i fra kjemisk sammensetning, morfologi og evne til å frigjøre respirable biopersistente partikler. Ikke bekreftet som alminnelig gyldig Transport over membraner Fagocytose, pinocytose 5 ulike mekanismer,aktivt og passivt opptak Agglomerering/ Aggregering Agglomering stort problem kan føre til uønskede effekter I dag gode prosedyrer for dispergering og karakterisering i testmedier

10 Enkelte nanomaterialer 2004 Hoet og andre 2014 Gebel og andre Materialer med størrelser > 100 nm (ultrafint støv, forbrenningsprosesser..) Runde NanoP med lav akutt toksisitet Effekter i dyreforsøk Delvis løselige NM som frigjør toksiske ioner, (eks nikkel, sinkoksid, sølv) Lange tynne biopersistente fiberformige med dimensjoner som asbest (HARN- high-aspect-ratio nanaparticles) Betennelsereaksjoner i lunger Kan føre til liknende effekter som nanoskalerte partikler. Betennelsereaskjoner og kreft i lunger, i noe større grad enn større tilsvarende partikler Iboende skadevirkning er lik for nanoformen og større ellers like partikler Nå mer dokumentasjon som taler for at de kan asbestlikende egenskaper : de kan passe fra lunge til brysthulen og føre til sykdommer i lungevev og brysthinne.

11 Like farlig som asbest? Krysotil asbest SEM Hvitasbest(partikkelatlas ano.html

12 lunger og luftveier 2004 Hoet og andre 2014 Gebel og andre Karbon nanorør Deponering i luftveier/lunger Clearance Mer toksisk enn kvarts hos mus Dypt i lungene Overload dersom for mye innåndet Kan føre til brysthinnekreft og medvirke til lungekreft hos mus I alle nivåer i luftveiene Større forståelse for betydningen av overload hos forsøksdyr Transport over membraner Fagocytose, pinocytose 5 ulike mekanismer, aktivt og passivt opptak Agglomerering/ Aggregering Agglomering stort problem kan føre til uønskede effekter I dag gode prosedyrer for dispergering og karakterisering i testmedier

13 Tettere agglomerater for de aller minste partikkelstørrelsene Agglomerat: en sammenhopning av partikler bundet sammen av relativt svake krefter.

14 Hud 2004 Hoet 2014 Gebel og andre Hudskader Evne til å trenge gjennom huden Få observasjoner Ikke vist hos mennekser, men sølv, kadmium og 68Zn er vist i blod (ioner? Partikler?) * Evne til å trenge inn i huden Studier på dyr viser at nanopartikler i solkrem stopper i de ytterste hudlag og hårsekker TiO2 NP er også påvist hos frivillige forsøkspersoner ** * Gulson, B. et al. (2012). Comparison of dermal absorption of zinc from different sunscreen formulations and differing UV exposure based on stable isotope tracing. The Science of the total environment 420, **

15 Eksponering NP innleiret i andre materialer Effects Ref Dusts from sanding of paints with nanomaterials Carbon nanotubes as fillers in epoxy based compostes NO release of free nanomaterials. The nanomaterials were enclosed or partly enclosed in the matrix. Reased by wear and tear but no toxic effects in vitro Ann Occup Hyg (2014) 58 (8): Comparison of Dust Release from Epoxy and Paint Nanocomposites and Conventional Products during Sanding and Sawing Environ Sci Technol Sep 1;49(17): Carbon Nanotubes Released from an Epoxy-Based Nanocomposite: Quantification and Particle Toxicity. Schlagenhauf L 1, Buerki-Thurnherr T 2, Kuo YY 1, Wichser A, Nüesch F, Wick P 2, Wang J 1.

16 Regulations Chemical regulation applies. Yet no nanospesific regulations EU-OSHA REACH REACH /ECHA nanomaterials CLP Occupational exposure limits Directive 89/391 - OSH "Framework Directive" including directives on Exposure to chemical agents and chemical safety (Directive 67/548/EEC) (Directive 1999/45/EC). SE REACH og CLP Miljødirektoratet CA Ongoing work for assessing specific regulatory need for nanomaterials CLP- Regulation (EC) No 1272/2008 Nanomaterials: Classification, yes if enough data, Labelling: No No official OELs exsists * * In Germany proposals adapted for long thin naonostructures (fibres)

17 Veien videre Mer effektive teststrategier i fremtiden, uten bruk av forsøksdyr? Om dyreforsøk og dyrevelferd: 1. Finne alternative forsøk uten bruk av dyr 2. Redusere antall dyreforsøk 3. I dyreforsøk, når de må gjøres, bruke det minste antall dyr som kan gi anvendbare resultater ACS Nano, 2015, 9 (4), pp

18 Utfordringen er å kunne påvise og håndtere de nangomaterialene som er helseskadelige Nano to go! Et verktøy for sikkerhåndtering av nanomaterialer i arbeidsmiljøet German Federal Institute for Occupational health (BAuA).

19 Endringer i stoffskifte og signalveier i kroppens celler og vev kan være felles for grupper av nanopartikler. Man ønsker å utvikle laboratorietester for å påvise disse og derved bedre kunne forutsi hvilke nanomaterialer som kan være skadelige. NEL, A el al Acc Chem Res March 19; 46(3): Vi er ikke der enda! 19

20 En god fysisk kjemisk karakterisering av Nanomaterialene

21 Gentoksisitet* av metalloksid- og silika nanomaterialer- litteraturgjennomgang siste 20 år: Nanomaterialer med lik kjemi ga gjennomgående lik respons, men unntak, mulige forklaringer: 1 Ulike np størrelse 2-Ulik np størrelsesfordeling 3 Ulik renhet I partiklene 4 Variasjon I overflateareal for np med likt gjennomsnittsareal. 5 Ulike overflatebehandlinger 6 Ulik krystallstruktur 7 Ulik størrelse på aggregater/aglommerater I testmedia 8 Bruk av ulike testmetoder 9 Ikke standardiserte doser I testmetodene * Vanligst brukte testmetode er Comet Assay, etterfulgt av microkjernetest Ames test og kromosomabberasjonstest Genotoxicity of metal oxide nanomaterials: review of recent data and discussion of possible mechanisms Nanoscale, 2015,7,

22 Sikker håndtering av nanomaterialer i arbeidsmiljøet Prinsipper kilde: Nanopartikler i arbeidsmiljøet Håndtering av nanomaterialer gjøres i dag i henhold til det generelle regelverk og veiledninger for kjemikalier i arbeidslivet. Også for nanomaterialer kan disse være til god hjelp i det forbyggende arbeid, slik som de 5 punktene i et hierarki av kontroller. Spesifikk veiledning for nanomaterialer: se neste bilde

23

24 Nanogruppen etablert 2009 et kontinuerlig prosjekt Faggruppen består av ressurspersoner fra STAMI, Arbeidstilsynet og Miljødirektoratet Hensikt: løpende oppdatering av listen til høyre i bildet. Ny oppdatering Kunnskapstatu nasjonalt/internasjonalt Målemetoder Helseffekter Lovverk Forebyggelse i arbeidsmiljøet Kunnskapsbeh

25 -Takk for oppmerksomheten - vidar.skaug@stami.no