Nanoteknologi Effekter i Arbejdsmiljøet Projektkoordinator, seniorforsker og adjungeret professor (RUC) Ulla Vogel UBV@arbejdsmiljoforskning.dk Gruppen for Nanotoksikologi & Arbejdshygiejne Det Nationale Forskningscenter for Arbejdsmiljø
Det Nationale Forskningscenter for Arbejdsmiljø
Gruppen for Nanotoksikologi & Arbejdshygiejne Netværksdannelse og formidling Eksponering og fysiskkemisk karakterisering Toksikologi & immunologi AWN Risikoadministration KSH NRJ RHA MRO CCO
Ydre miljø og arbejdsmiljø Der er ofte de samme eksponeringer i arbejdsmiljøet som i ydre miljø, men doserne er ofte højere. Til gengæld er der ikke særligt følsomme grupper som fx børn. Grænseværdier for ydre miljø og arbejdsmiljøet er ikke de samme.
Nanoteknologi og arbejdsmiljø Sundhedsmæssigt er nano-teknologi kun relevant som partikler i nanostørrelse. Dvs. hvad sker der når nanomateriale-holdige materialer nedbrydes. I arbejdsmiljøet er det typisk relevant at se på indånding af støv samt hudkontakt. Her vil jeg kun snakke om nanopartikler og helbredseffekter af indånding af nanopartikler
Hvad er nano og nanopartikler? Metalliske/Keramiske SiO 2,TiO 2,ZrO 2, nano-ler. Fullerener C 60,C 70,C 78 og deriviater deraf Nanorør CNT, BNNT, proteiner. Nanofibre især kulstofbaserede Nanokapsler peptider, Dendrimerer forgrenede organiske molekyler Kvanteprikker CdSe, CdTe/CdS, InAs/GaAs
Nogle af nanopartiklerne har vi haft rigtig længe i arbejdsmiljøet Carbon Black sort pigment TiO 2 hvidt pigment Andre pigmenter Dieseludstødningspartikler Fyldstoffer i beton
Nanopartikler i dagligdagen, beton
Nanoteknologi produkter i vækst? Woodrow Wilson Centret & NIOSH i USA (Dec. 2005) Ca. 80 forbrugerproduktet er på markedet og mere end 600 råmaterialer, intermediære komponenter og tilbehør til industrielt udstyr anvendes og produceres eller håndteres af arbejdere. I 2015 ca. 6.5 trillioner Kr i global handel (se www.wilsoncentre.org)
Nanokemi: Quantum dots En krystal af et halvledende materiale, med en diameter på mellem 2 og 10 nm i diameter (~10-50 atomer). QDs kan frigive elektromagnetisk stråling med nemt justerbar bølgelængde.
Nye og kendte kul-baserede nanopartikler
Helbredseffekter af nanopartikler
Små partikler har et stort overflade areal Antal og overfladeareal af partikler ved en luftkoncentration på 10 mg/m3 Partikel diameter (mm) Antal per ml luft Partikel overflade (mm 2 ) 2 1.2 24 1 19 60 0.5 153 120 0.1 19 199 600 0.02 2 400 000 3 016
Nanopartikler støver (SWCNT) David Warheir DuPont
Toksiciteten af en partikel afhænger primært af overfladearealet og den partikelspecifikke aktivitet
Helbredseffekter ved indånding af partikler 300 kræfttilfælde om året som følge af udsættelse for kendte kræftfremkaldende stoffer i arbejdsmiljøet 4 % af alle kræft tilfælde hos mænd, 0,1 % hos kvinder. ca 10 % af alle lungekræfttilfælde er arbejdsrelaterede. Hvis man fjerne alle kræftfremkaldende stoffer - kendte som ukendte fra arbejdsmiljøet kan man forebygge 6 % af kræfttilfældene hos mænd og 4 % af kræfttilfældene hos kvinder.
Allergi 5 % af den voksne danske befolkning har astma og det vurderes, at heraf skyldes 10-20% arbejdsmiljøeksponeringer. Allergisk astma er den hyppigst forekommende arbejdsbetingede lungesygdom i den vestlige verden.
Hvad sker der når vi indånder nanopartikler?
Partikler der er større end 10 µm (som træstøv) deponeres i næse og svælg
Partikler på bronkierne 2-10 µm bliver deponeret i
Små partikler deponeres i aveolerne
Forskel i clearingshastighed mellem bronkier og aveoler Støvpartikler i næse og bronkier fjernes ved mukuciliær transport, synkes eller bliver til bussemænd. De fjernes forholdsvist hurtigt. Støvpartikler i aveolerne fjernes meget meget langsommere.
Når partikler i nanostørrelse kommer ned i aveolerne forårsager de et inflammatorisk respons Fine partikler Ultrafine partikler Diam. < 0.1 µm Luftveje Partikler deponeres og fjernes af mucociliære bevægelser INFLAMMATION Alveole Partikler fagocyteres af makrofag Svækkelse af fagocytose Frigørelse af mediatorer Partikler krydser epitelet Figur udarbejdet af Marianne Dybdahl
Åreforkalkning og partikelmedieret inflammation Partikler Lever Cytokiner Lunger Akutfaseproteiner CRP, SAA Fibrinogen Viskositet Celleadhæsion Translokation af partikler Oxiderede lipider Arterie Atherosklerotisk plaque Modificeret efter figur udarbejdet af Steffen Loft
Nanopartikler kan krydse basalmembraner Når rotter indånder radioaktive partikler i nanostørrelse, kan ca 0,1 % genfindes i lever og andre indre organer De fleste partikler kan genfindes i lungerne i ugevis efter indåndingen. De udskilles via urin og afføring W Kreyling et al. J Toxicol Environ Health A. 2002. 25:1513-30.
Transport over basalmembraner?
Overfladen er også bestemmende for farligheden. Toksiciteten af fullerener (C60) i fibroblast hudceller stigende opløselighed (suspension) i vand Sayes et al. (2004) Nano Letters, 4/10, 1881-1887
Nanopartikler & arbejdsmiljø Arbejdsgiveren har ansvaret for at arbejdspladsen er sikker og at regler og grænseværdier overholdes Sikkerhedsdatablade på nanopartikler indeholder ofte data der stammer fra undersøgelser af større partikler med samme kemiske sammensætning (Nordisk Ministerrådsrapport 2007)
Det Nationale Forskningcenter for Arbejdsmiljø: Forskningsområder indenfor nanotoksikologi Eksponeringsvurderinger Fysisk Kemisk Karakterisering af nanopartikler Reaktivitet i luft Toksikologi Transport over basalmembraner Inflammatorisk potentiale DNA skadende effekter Adjuvante effekter
NanoKem Arbejdsmiljøforskningsfonden 2007-2010
NanoKem: Nanopartikler i farve- og lakindustrien. Eksponering og toksiske egenskaber 3 årigt projekt finansieret af Arbejdsmiljøforskningsfonden og NFA. 2007-2010 Budget 10 mio Projektleder Ulla Vogel Formål: Undersøge helbredseffekter af slibestøv fra nanopartikelholdige malinger sammenlignet med slibestøv fra traditionelle malinger.
Deltagende institutioner Det Nationale Forskningcenter for Arbejdsmiljø Institut for Folkesundhedsvidenskab, Københavns Universitet Anatomisk Institut, Århus Universitet Center for Miljø og Toksikologi (DHI) Brancheforeningen Danmarks Farve- og Lakindustri
Hovedprojekt (AMI) Projektledelse og koordinering Tværgående formidling Styregruppe (alle) Delprojekt 4. Model for risikovurdering (DHI) International ekspertgruppe Følgegruppe: Danmarks Farve- og Lakindustri mfl. Delprojekt 1. Eksponeringsvurder ing (NFA) Delprojekt 2. Fysisk-kemiske egenskaber (NFA) Delprojekt 4. Karakterisering af toksiske egenskaber: 3.1: Translokation (NFA, AU) 3.2: Kræft og genskader (NFA, KU) 3.3: Hjertekar-effekter (NFA, KU) 3.4: Reproduktions- og fosterskader (NFA) 3.5: Allergi (NFA)
Problemstilling Nanomaterialer i nye malinger og lakker Størst eksponering ved forarbejdning af behandlede overflader dvs. slibestøv Sammenligne traditionelle malinger og lakker med nanopartikelholdige malinger og lakker og de isolerede nanopartikler Fremstiller malinger med kendt sammensætning, som er så tæt som muligt på kommercielle malinger
Publikationsstrategi Alt publiceres i den videnskabelige litteratur Der går mindst et år fra overfladebehandlingsmateriale til artikel Anonymiserede data: ikke firmanavn men detaljeret beskrivelse af produkterne
Opsummering Nanoteknologi og nanopartikler er her allerede Det er vigtigt at afdække helbredsmæssige aspekter hurtigst muligt for at kunne vælge de rigtige nanopartikler Vi ved endnu ikke nok til at kunne generalisere om mulige helbredseffekter. Der er behov for mere viden om toksikologien af nanopartikler
Opsummering Det er vigtigt at afdække helbredsmæssige aspekter hurtigst muligt for at kunne vælge de rigtige nanopartikler Vi ved endnu ikke nok til at kunne generalisere om mulige helbredseffekter. Der er behov for mere viden om toksikologien af nanopartikler Send flere penge
Tak for opmærksomheden.