Jak sklasyfikować nanomateriały do celów skutecznej oceny zagrożeń i ryzyka?
Nanotechnologie i MNM są często postrzegane jako rewolucyjne rozwiązania ze względu na ich różnorodne zastosowania w medycynie, transporcie, energetyce, bezpieczeństwie żywności, zapewnianiu bezpieczeństwa, TIK i naukach o środowisku. Dzięki ulepszonym właściwościom, takim jak większa wytrzymałość, mniejsza waga, zwiększona przewodność elektryczna i reaktywność chemiczna, MNM są coraz częściej stosowane w wielu produktach, w tym w telefonach komórkowych, układach scalonych wykorzystywanych w komputerach, akumulatorach, kosmetykach, farbach i odzieży sportowej. MNM mają wiele niewątpliwych zalet, ale stwarzają też nowe wyzwania dotyczące bezpieczeństwa dla zdrowia i środowiska. Organizmy żywe mogą być narażone na kontakt z nanomateriałami (NM) drogą wziewną, co sprawia, że ocena ryzyka tych materiałów ma kluczowe znaczenie. W obliczu szybko zmieniających się technologii MNM systemy regulacyjne muszą być wystarczająco sprawne, aby poradzić sobie z dywersyfikacją materiałów w odpowiednim czasie, a zasada bezpieczeństwa na etapie projektowania (SbD – ang. safe-by-design) jest bardzo użyteczna. Naukowcy finansowanego przez UE projektu NanoREG II postanowili przyjrzeć się tej kwestii i stworzyli zbiór zasad wspierających modyfikację istniejących przepisów dotyczących nanobezpieczeństwa. Zespół opracował bardziej efektywny proces oceny ryzyka poprzez grupowanie i strategie testowania łączące koncepcję SbD, która obejmuje trzy filary: bezpieczne projektowanie, bezpieczną produkcję i bezpieczne użytkowanie. „Praktycznie niemożliwe jest przetestowanie teoretycznie nieograniczonej liczby wariantów NM w odniesieniu do wszystkich istotnych toksykologicznych punktów końcowych. Dlatego nieodzowny jest rozwój podejścia opartego na grupowaniu NM w celu skuteczniejszej oceny”, zauważył zespół naukowców projektu, w którym udział biorą również naukowcy z niemieckiego Federalnego Instytutu Oceny Ryzyka, który niedawno opublikował opracowanie w czasopiśmie „Particle and Fibre Toxicology”.
Grupowanie nanomateriałów
W tym samym artykule w czasopiśmie naukowcy twierdzą, że grupowanie NM jest trudniejsze niż grupowanie konwencjonalnych substancji chemicznych. „Kategoria chemiczna obejmuje grupę chemikaliów, których właściwości fizyczno-chemiczne i (eko-) toksykologiczne lub środowiskowe są prawdopodobnie podobne lub wykazują regularny wzorzec wynikający z podobieństwa strukturalnego”, wyjaśniają uczeni. „Grupowanie NM stanowi dużo większe wyzwanie, ponieważ na przykład wykazanie podobieństwa strukturalnego wymaga większej ilości parametrów. Ponadto, kilka właściwości fizyko-chemicznych NM zmienia się w trakcie cyklu życia z powodu aglomeracji, rozpuszczania, starzenia się lub interakcji z biomolekułami”. Według badaczy, „naukowo uzasadnione podejścia do grupowania NM powinny uwzględniać ich sposób działania [ang. MoA – mode of action]”, w przypadku którego korzystne może okazać się zastosowanie zintegrowanego podejścia multiomicznego. W ramach badania naukowcy zidentyfikowali NM z podobnymi sposobami działania, stosując podejście multiomiczne. Pojęcie omiki odnosi się do technologii, które mierzą pewne cechy charakterystyczne dla dużej rodziny cząsteczek komórkowych, takich jak geny, białka lub małe metabolity. Jak napisano w badaniu, „proteomika jest wybraną metodą analizy zmian na poziomie białek”. „Metabolomika jest metodą omiczną najbliższą fenotypowi systemu biologicznego. Mimo to, stosowanie metabolomiki w nanotoksykologii jest stosunkowo rzadkie”, dodają naukowcy. „Pojedyncza metoda omiczna przekazuje pojedynczą informację o stanie komórki lub tkanki, ale połączenie tych technik pozwala na ogólny przegląd odpowiedzi komórkowych. Dlatego też integracja wyników w wielu warstwach odpowiedzi komórkowej z różnych podejść omicznych skutkuje większą pewnością i pozwala na odkrywanie sposobów działania nanomateriałów, ustalanie ścieżek toksyczności i identyfikowanie kluczowych zdarzeń”. W badaniu multiomicznym przebadano 12 istotnych z przemysłowego punktu widzenia nanomateriałów, w tym krzemionkę i dwutlenek tytanu. Zespół wykorzystał również model komórki szczura „do porównania wyników tego badania z dostępnymi danymi in vivo uzyskanymi u szczurów”. Projekt NanoREG II (Development and implementation of Grouping and Safe-by-Design approaches within regulatory frameworks) zakończył się w lutym 2019 roku. Więcej informacji: strona internetowa projektu NanoREG II
Kraje
Francja
