Miljöforskning Nummer #3-4 augusti 2009

Utvecklingen av nanoteknologin ger oss nu snabbt nya typer av material i våra dagliga liv. Det gäller tillämpningar i hälso- och sjukvårdsprodukter, kosmetika, färg, rengöringsmedel, katalysatorer, antibakteriella beläggningar, självrengörande ytor, bekämpningsmedel, näringstillskott och livsmedelsförpackningar. Det öppnar sig många nya tekniska möjligheter och man kan se stora mervärden och nyttor med de nya tillämpningarna, men det finns också potentiella risker för hälsa och miljö. Ska vi våga öppna Pandoras ask, eller är det säkrast att låta den förbli stängd? Hur väl kan då dessa nya nanomaterial hanteras av den nuvarande kemikalielagstiftningen?

Så sent som förra året, efter många års förberedelse och förhandling, trädde den nya kemikalielagstiftningen REACH i kraft inom EU. REACH ska täcka in allmänna industriella kemikalier, som produceras eller importeras till EU. Det har slagits fast av EU kommissionen att nanopartiklar skall falla under definitionen av ett ämne, en substans, enligt REACH. Kommissionens budskap är att samtliga delmoment av REACH (registrering, informationshantering, riskreduktion, auktorisering etc.) också skall gälla nanomaterial. Låt oss därför kort diskutera hur nanomaterial kan hanteras inom REACH och vilka anpassningar som eventuellt behövs.

Liten mängd stort antal

För det första så styrs lagstiftningens krav att leverera information om substansen och dess risker av produktionsvolymen (ton/producent eller importör och år), och många nanomaterial tillverkas ännu i relativt små kvantiteter. Det är dock så att även mycket små mängder (mätt i vikt) kan innehålla ett mycket stort antal nanopartiklar. Koncentrationen (som antal partiklar/volym) ökar snabbt, liksom den specifika ytarean, med minskande diameter. Som exempel har tio nanometers partiklar en ytarea på flera hundra kvadratmeter per gram. Således kan man producera nanomaterial med betydande antal partiklar och stora reaktiva ytor utan att kvala in till de ”tonnage-triggers”, som avgör om man behöver rapportera in information i REACH.

Mer kemisk än fysikalisk beskrivning

För att kunna bedöma miljö eller hälsorisker för en substans måste den kunna definieras klart och tydligt. I REACH är sådana beskrivningar huvudsakligen kemiskt baserade snarare än fysikaliskt. Eftersom det ännu saknas adekvata och vetenskapligt överenskomna begrepp för att beskriva ett antal egenskaper på nanonivå finns dessa begrepp heller inte med i REACH:s ordlista. Därför finns det en risk att olika nanomaterial, och dess makroskopiska motsvarigheter med samma kemiska sammansättning (stökiometri), inte kommer att kunna beskrivas riktigt utan kan komma att anses som ett och samma ämne. Detta trots att dessa skiljer sig åt på en nanoskala och kan ha drastiskt olika karaktär, reaktivitet och potentiellt olika beteende i miljön och ge olika biologiska effekter. Inom nanoområdet går den tekniska utvecklingen så fort för tillfället att olika fenomen utnyttjas i produkter innan man kommit fram till hur man skall beskriva de underliggande molekyl-, partikel- och ytstrukturerna.

Ej relevant för nanomaterial

Det är vedertaget att man försöker beskriva kemikaliers beteende i miljön med kemiska jämviktskoncept, till exempel för att kunna förutspå hur en kemikalie fördelar sig mellan luft och vatten eller mellan vatten och akvatiska organismer. Ett motsvarande urval av kemiska deskriptorer, till exempel molekylvikt, ångtryck och vattenlöslighet, efterfrågas därför som bas för den bedömning av fördelningen i miljön, som skall göras enligt anvisningar under REACH.

Dessa konventionella kriterier är relativt irrelevanta för nanomaterial och ett nytt set av relevanta deskriptorer, exempelvis storleksfördelning, ytarea, ytladdning och kristallstruktur, måste därför tas fram och implementeras. Detta arbete har påbörjats både inom akademisk forskning och i internationella standardiseringsorganisationer såsom OECD och ISO där olika aktörer finns representerade. Vidare har det visat sig att ytfunktionaliseringen av nanopartiklar är ytterligare en parameter, som är en mycket viktig deskriptor för både beteende i miljön och för upptag i organismer.

Ett annat exempel från vår forskning har visat att partiklarnas ytladdningsdynamik till stor del styr beteendet vid ihopklumpning av till exempel titandioxid-nanopartiklar. Detta belyser vikten av ytladdning, som ett relevant kriterium för att förutspå nanomaterialens fördelningsprocesser i miljön. Detta kommer i sin tur att påverka i vilken grad människor och andra organismer kommer att exponeras. Dessutom har både experiment och modellering visat att ytladdningsegenskaperna i sin tur påverkas av partikelstorleken, vilket ytterligare pekar på vikten av en adekvat fysisk-kemisk karaktärisering av nanopartiklarna.

En liknande bild framträder vid utvärdering av upptaget av nanopartikar. Nanopartiklarnas olika ytor (och därmed olika reaktiviteter), olika storlekar och form gör att det är klart otillräckligt att endast förlita sig till en masskoncentration för att beskriva ”halten” av nanopartiklar i ett människligt målorgan eller i ett visst scenario för miljöexponering. Det finns alltså ett skriande behov av vidare utveckling och utvärderingar av förbättrade dosimetriska mått såsom antal per koncentration, ytarea eller till och med vagare definierade koncept såsom ”biotillgänglig ytarea”.

Figuren illustrerar de viktigaste lagstiftningarna för kemikaliereglering ur det europeiska perspektivet, och hur nanomaterial i olika kategorier kan behöva hanteras. Fokus på denna artikel är på REACH som är det första ”filtret” men mer specifika lagstiftningar bör ses över avseende tillämplighet för nanomaterial, till exempel i livsmedel, läkemedel, kosmetika och bekämpningsmedel. Konsumentprodukterna illustrerar exempel på produkter på marknaden som redan innehåller olika former av nanomaterial.

Nanoanpassade kriterier krävs

Endast ett set av deskriptorer, som är anpassat för nanopartiklar, kan forma en gedigen bas för efterföljande beskrivningar av toxicitet och eko-toxicitet för nanomaterial, till exempel i form av dos-respons förhållanden eller (eko)toxikologiska gränsvärden.

I nuläget saknar vi alltså fundamental kunskap om upptag, fördelning, eliminering och farmako-dynamiska interaktioner för nanopartiklar i ett antal potentiellt exponerade organismer. Mycket beroende på att det saknas adekvat terminologi och en uppbyggd vetenskaplig kunskap. Detta begränsar utvecklingen av adekvata testprocedurer; inbegripet val av testarter, biologiska effektmått, och lämpliga exponeringsregimer. Vi är långt ifrån tester, som å ena sidan skyddar människors hälsa och miljön och å andra sidan tar en optimerad användning av tillgängliga resurser i anspråk och minimerar behovet av djurförsök.

Sammanfattningsvis, REACH och dess instruktioner för att göra riskbedömningar tar ej tillräcklig hänsyn till de specifika egenskaper, som ämnen på nanoskala uppvisar. Det blir alltså problematiskt att utvärdera eventuella hälso- och miljörisker med endast de konventionella kemi-centriska tillvägagångssätten. EU-parlamentet belyste nyligen vissa av dessa aspekter med försiktighetsprincipen genom att med stor majoritet stödja en resolution från den svenske parlamentsledamoten Carl Schlyter (MP), vilken i realiteten efterfrågar ett moratorium för nanoteknologi innan adekvat riskvärderingsmetodik har utvecklats. (Se länk 1 efter artikeln). Hittills har kommissionen inte svarat på denna rapport men de har utlyst en allmän konsultation för riskbedömning av nanoteknologi vilken är öppen för alla europeiska organisationer samt medborgare tom 19e Juni 2009. (Se länk 2 efter artikeln).

Nästa logiska steg i denna utvärdering blir att se över andra delar av lagstiftningen för kemikalie- och riskbedömning, som svarar mot mer specifika produkter eller användningsområden. Då bör man titta på huruvida dessa är tillämpbara på nanomaterial, till exempel med avseende på märkningskrav och regleringar.

• Tipsa en vän
• Gilla
• Pusha Delicious Digg

Läs tidigare nummer