Provocări şi implicaţii ale nanotehnologiei în practica medicinei muncii

Liliana Râpaş M.D.Ph.D.,

Direcţia de Sănătate Publică Bucureşti

 

 

Rezumat:

Nanotehnologia, un domeniu în ascensiune, asigură dezvoltarea unor metode inovative de control şi utilizare a unor materiale, structuri, dispozitive care au noi dimensiuni (sub 100 nm), proprietăţi noi şi o gamă largă de aplicaţii; practic, niciun domeniu nu va fi lăsat neatins de beneficiile disponibile prin aplicarea nanotehnologiei, inclusiv medicina muncii. În prezent, societatea în general, dar şi companiile se confruntă cu dilema menţinerii echilibrului între dorinţa de a extinde graniţele unei atât de promiţătoare tehnologii şi riscurile potenţiale, necunoscute încă, care pot surveni. Toţi actorii, agenţii guvernamentali, companii industriale, mediul academic, piaţa muncii, împreună cu specialiştii în medicina muncii, mediu şi siguranţă în muncă sunt provocaţi să răspundă întrebării dacă lucrătorii expuşi necesită supraveghere medicală de un anumit tip (screening, monitorizare, evaluare medicală la angajare şi periodică), aşa cum produsele ce înglobează nanoparticule sunt testate pentru a asigura siguranţa consumatorilor. Prezentul articol aduce în atenţia cititorului, medic sau lucrător, informaţii care să îl ajute în alegerea unei atitudini aplicate şi deschise pentru noi tehnologii, cum este nanotehnologia, chiar dacă aceasta induce eforturi pentru o supraveghere medicală suplimentară celei care se desfășoară în prezent.

Cuvinte-cheie: nanomateriale, medicina muncii, cercetare

Abstract:

Nanotechnology, a rapidly growing field, ensures the development of innovative control methods and the use of materials, structures, devices with new dimensions (less than 100 nm), new properties and a wide range of applications; practically no field will be left untouched by the benefits available through the application of nanotechnology, including occupational medicine also. At present, society as a whole and companies face the dilemma of maintaining the balance between the desire to expand the boundaries of such promising technologies and the potential risks that are still unknown. All actors, government agencies, industrial companies, academic field, the labor market, together with occupational health, environmental and safety specialists are challenged to answer the question whether exposed workers require medical supervising of a certain type (screening, monitoring, pre-placement medical assessment and at periodic interval) as nanomaterials products are tested to ensure consumer safety. This article brings to the attention of the readers, physicians or workers, some information to help them choose an applied and opened attitude to new technologies such as nanotechnology, even if they make efforts for medical surveillance, additional to that currently being carried out.

Keywords: nanomaterials, occupational medicine, research

Introducere

În termeni comuni nanoştiinţa şi nanotehnologia reprezintă studiul şi aplicaţiile de utilizare a unor particule extrem de mici şi, întrucât pot fi folosite în toate domeniile ştiinţifice, cum ar fi chimia, biologia, fizica, medicina, ştiinţa materialelor şi ingineria, devin o provocare actuală în practica medicinei muncii, în special prin expunerea lucrătorilor care necesită o supraveghere medicală a sănătăţii, prin toxicitatea diverselor nanomateriale cu mecanisme fiziopatologice care sunt în centrul atenţiei cercetătorilor şi prin protecţia specifică, generală (ventilaţie) şi individuală (echipamente de protecţie).

În conformitate cu rapoartele disponibile [1] despre nanotehnologie găsim în prezent dedicate exclusiv 50 de reviste şi 33 de conferinţe (tabel I), 20 de ateliere şi aproximativ 125.471 de articole ce sunt publicate cu privire la tendinţele actuale în acest domeniu. În ceea ce priveşte cercetarea, în fiecare an, S.U.A., India, Japonia, Brazilia şi Canada sunt câteva dintre ţările principale în care se desfăşoară studii ample în domeniul nanotehnologiei; în S.U.A. fiind stabilită ziua de 9 octombrie – Ziua Naţională a Nanotehnologiei.

Tabel I [1]

Reviste Conferințe
  1. Nature Nanotechnology   
  2. Nano Letters
  3. Advanced Materials
  4. Nano Today
  5. ACS Nano
  6. Advanced Functional Materials
  7. Journal of Physical Chemistry Letters
  8. Biomaterials
  9. Small
  10. Nano Research
  11. Scripta Materialia
  12. Nanoscale
  13. Lab on a Chip – Miniaturisation for Chemistry and Biology
  14. Materials Science & Engineering A: Structural Materials: Properties, Microstructure and Processing
  15. ACS Applied Materials and Interfaces
  16. Biosensors and Bioelectronics
  17. Journal of Physical Chemistry C
  18. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine
  19. Wiley Interdisciplinary Reviews: Nanomedicine and Nanobiotechnology
  20. Nanotoxicology
  21. Precision Engineering
  22. Nanomedicine
  23. Nanotechnology
  24. Microporous and Mesoporous Materials
  25. International Journal of Nanomedicine
  26. Beilstein Journal of Nanotechnology
  27. Journal of Bionanoscience
  28. Nanotechnology, Science and Applications
  29. Journal of Nanobiotechnology
  30. Plasmonics
  31. Biomedical Microdevices
  32. Biomicrofluidics
  33. IEEE Transactions on Nanotechnology
  34. Microfluidics and Nanofluidics
  35. Journal of Micromechanics and Microengineering
  36. IEEE Transactions on Nanobioscience
  37. Journal of Biomedical Nanotechnology
  38. Photonics and Nanostructures – Fundamentals and Applications
  39. Physica E: Low-Dimensional Systems and Nanostructures
  40. Nanoscale Research Letters
  41. Microelectronics and Reliability
  42. Journal of Nanoparticle Research
  43. AIP Advances
  44. Microscale Thermophysical Engineering
  45. Microelectronic Engineering
  46. Nano Biomedicine and Engineering
  47. Nano-Micro Letters
  48. ACM Journal on Emerging Technologies in Computing Systems
  49. Science of Advanced Materials
  50. Journal of Nanophotonics

 

  1. Nanotek 2015 (USA)
  2. Nanotechnology 2015 (Germany)
  3. Nanomaterials 2016 (Dubai)
  4. Smart Materials 2016 (USA)
  5. Materials Chemistry 2016 (Spain)
  6. Nanotechnology – 2015, Germany
  7. Materials Science – 2015, USA
  8. Nanotek – 2015, USA
  9. Laser Technology 2016 (Germany)
  10. Condensed Matter Physics 2016 (USA)
  11. Optometry 2016 (Italy)
  12. Ophthalmology 2016 (Japan)
  13. Eye 2016 (USA)
  14. HPLC Congress 2016, UK
  15. Pharmaceutica 2016, Spain
  16. Separation Techniques 2015, USA
  17. Materials Science 2015, USA
  18. Smart Materials and Structures 2015, USA
  19. Nanotek – 2015 (USA)
  20. MaterialsScience – 2015 (USA)
  21. Nanomaterials – 2016 (Dubai)
  22. Nanomedicine – 2016 (Thailand)
  23. Smart Materials – 2016 (USA)
  24. Nanotexnology 2015
  25. ICNN 2015 : XIII International Conference on Nanotechnology and Nanomedicine
  26. 3rd International Conference on Advanced Complex Inorganic Nanomaterials
  27. BSNM Young Researchers Meeting
  28. Advanced Materials World Congress
  29. Nanoparticles for Cell Tracking – UKRMP Safety Hub
  30. 2nd International Conference on Nanotheranostics
  31. Applied Nanotechnology and Nanoscience International Conference
  32. 3rd International Conference on Nanotechnology in Medicine
  33. 10th World Biomaterials Congress

 

Ce sunt nanomaterialele?

Nanomaterialele fabricate (NM) sunt un grup divers de materiale din ce în ce mai frecvent utilizate în industria prelucrătoare şi construcţii, computere, produse alimentare, farmaceutice şi biomedicină, datorită dimensiunilor foarte mici şi proprietăţilor excepţionale. Preocupările privind sănătatea şi siguranţa pentru NM au forţat agenţiile de reglementare să ia în considerare măsuri preventive şi reglementări pentru protecţia sănătăţii şi securităţii lucrătorilor. Se consideră, în general, că NM includ un grup/clasă de materiale fabricate care au cel puţin una din dimensiuni între 1-100 nm, dimensiuni la care au proprietăţi unice, inovatoare, care diferă de cele conferite numai de compoziţia chimică sau de dimensiuni mai mari (μm-mm), modificând comportamentul biologic şi impactul pentru sănătatea umană (publică/ocupaţională).

Cele mai cunoscute şi studiate nanoparticule [2], inclusiv ca impact asupra sănătăţii individului sunt nano-Ag, nano-TiO2, nano-SiO2, nano-ZnO, nano-Al2O3, silicat stratificat (montmorillonite, Al(2)[(OH)2/Si(4)O(10)]nH(2)O, carbon negru, nanotubuli de carbon  – CNT).  „Particule ultrafine” sunt considerate cele cu dimensiuni sub 100 nm care nu sunt fabricate în procesul technologic principal dar sunt produse aleator în procesele tehnologice ce includ sudură, arderi, motoare diesel. Independent de terminologie, din perspectiva sănătăţii şi securităţii la locul de muncă şi datorită caracteristicilor fizico-chimice similare, expunerea la aceste materiale poate surveni prin inhalare, contact cutanat, ingestie, deşi datele privind riscurile, ruta dominantă şi toxicitatea sunt limitate.

Producţia şi marketingul NM avansează mult mai rapid decât cercetarea privind siguranţa NM. Acest fenomen va avea un impact puternic asupra abordării de către medicii de medicina muncii a riscurilor pentru sănătate generate de NM/NP (nanoparticule). În literatura de specialitate (tabel I), dovezile în creştere sugerează că NM sunt potenţial periculoase pentru oameni şi că ar trebui luate măsuri stricte de igienă industrială pentru a limita expunerea în timpul manipulării lor. În plus, având în vedere incertitudinea cu privire la caracteristicile NM înzestrate cu relevanţă patogenetică, proprietăţile toxicologice ale unui NM/NP specific ar trebui evaluate individual, prin strategii noi de screening bazate pe achiziţiile ştiinţifice curente.

Relaţia mediu – sănătate – securitate pentru lucrător versus consumator

Atât ciclul de viaţă al nanomaterialelor (NM) fabricate cât şi designul produselor aflate pe piaţă pot genera situaţii de expunere cu impact asupra mediului sau/şi asupra sănătăţii indivizilor, şi precaritatea informaţiilor ştiinţifice şi a dovezilor medicale face dificilă stabilirea protocoalelor de supraveghere medicală la angajare sau periodică, de screening sau monitorizare/evaluare riscuri profesionale, pe de-o parte, ca şi testarea efectelor adverse pentru consumatori.

Figura 1

Figura 1 relevă că principalele zone de evaluare a relaţiei mediu – sănătate – securitate (EHS) sunt atât la lucrătorii din ramuri industriale (prelucrătoare, construcţii civile sau automobile, tehnologie medicală) expuşi la materii prime sau produse finite (NM produse în vrac), deci la intrarea în ciclu dar şi la ieşirea din ciclu (incinerare, reciclare, nivelare terenuri) cât şi la consumatori (medicamente, cosmetice) întrucât multe nanomateriale fabricate (NM) sunt sintetizate şi exploatate pentru utilizare potenţială în produsele destinate consumatorilor (figura 2), în viaţa cotidiană.

Deja, nanoparticulele de dioxid de titan (nano-TiO(2)), oxidul de zinc (nano-ZnO), argintul (Ag) şi alte metale sau oxizii lor sunt prezenţi în produse comerciale cum ar fi produsele de protecţie solară, cosmeticele, vopsele şi anvelope auto. Utilizarea mai recentă şi avansată a NM include puncte cuantice (QDs) în imagistica celulară, oxizi de zirconiu în înlocuirea osoasă şi dispozitive protetice şi nanocarrier în administrarea de medicamente (terapia cancerului). Beneficiile nanotehnologiei sunt excelente [2], cuprinzând activităţi antimicrobiene, rezistenţă la zgârieturi şi apă, strălucire de lungă durată, viteze îmbunătăţite ale procesoarelor şi o rezoluţie mai bună a afişajului, pentru a numi doar câteva.

Figura 2

Deşi dezvoltatorii acestor produse se concentrează adesea asupra aspectelor benefice, interesante ale produselor lor, problemele legate de siguranţă şi toxicitate nu sunt discutate în detaliu, iar efectele pe termen lung, cum ar fi expunerea cronică şi poluarea mediului, sunt şi mai puţin documentate. Odată cu fabricarea şi utilizarea pe scară largă a NM, se preconizează creşterea preocupărilor privind pericolele profesionale (controlul expunerii, evaluare şi măsuri de prevenire a riscurilor – supraveghere medicală profilactică – depistare patologie corelată), manipularea corespunzătoare, eliminarea, depozitarea, transportul şi curăţarea. Impactul biologic posibil al NM-urilor este o reamintire că nanomaterialele pot deveni o sabie cu două tăişuri dacă nu sunt manipulate corect, atât pentru lucrători, dar şi pentru consumatori.

Cunoscând provocările la luarea unor decizii, atât pentru medici, ingineri dar şi pentru agenţiile de reglementare, sunt agreate următoarele criterii [3] pentru analiza sistematică şi interpretarea „state of the art” a efectelor NM/NP:

Criterii pentru mediu:

  1. indicatorii de efect periculos
  2. dizolvarea în apă care poate creşte/descreşte efectul toxic
  3. tendinţa de aglomerare sau sedimentare
  4. comportamentul în timpul tratării cu apă a deşeurilor
  5. stabilitatea în timpul incinerării

Criterii pentru sănătatea umană:

    1. toxicitatea acută
    2. toxicitatea cronică
    3. distrugeri de ADN
    4. traversarea sau distrugerea barierelor tisulare
    5. distrugeri celulare la nivelul creierului
    6. afectarea pielii
    7. afectarea tractului gastrointestinal
    8. afectarea tractului respirator.

Reţinem că unele NM pot afecta predominant mediul (riscul fiind înalt corelat cu ciclul de viaţă al produsului şi cu cantitatea NM produsă la nivel global), dar altele pot afecta predominant sănătatea individului (studii de sănătate publică şi ocupaţională fiind în evaluarea cercetătorilor).

Cuvinte-cheie: , , ,