SUNDHEDSEFFEKTER AF NANOPARTIKLER Risikovurdering Herman Autrup, Professor PhD Institut for Folkesundhed, Aarhus Universitet

EXPOSUREHAZARD RISK RISIKOVURDERINGS PARADIGME

ER DET NØDVENDIGT MED ET NYT PARADIGME FOR NANOPARTIKLER ?  Overflade vs. Mængde  Fordeling i kroppen  Akkumulering  Nyt og usynligt  Flere forskningsmidler

Bulk Nano i 1D,2D og 3D Nano Bulk Nano 1D thin films 2D Nanowires 3D Nanoparticles

Relative størrelse 60nm Gold nanoshell 2nm x 400nm Carbon nanotubes 40nm PEG-Qdot 5nm hemoglobin 5nm wide: Lipid bilayer 5nm G5 dendrimer 14 nm x 81nm Rutile nano Ti0 2 1um 1nm C60 60nm Nano-C60 18nmx 300nm Tobacco mosaic virus 120nm HIV Slide courtesy of Nigel Walker NIEHS/NTP

Anvendelse - Nanoteknologi Sporting Equipment Food Packaging Targeted Drug & Nutrient Delivery Textiles & Fabrics Consumer Electronics Nanotechnology Cosmetics & Personal Products

Small is different: Gold is golden? Rillaton Gold Cup Bulk gold 70nm Nanoparticles of gold embedded in glass Lycurgus Cup Roman 4th Century AD

NANOPARTIKLER

ER DER ET SUNDHEDSPROBLEM ? Ambient air partikler – PM 2.5, ultrafine partikler Øget dødelighed – hjertekar sygdomme Problem: kemi er mere kompleks, organiske forbindelser, metalioner

FORVENTEDE EFFEKTER  LUFTVEJSLIDELSER  Hjertekar sygdomme  Neurologiske effekter  Kræft

PARTIKEL EGENSKABER - TOXICITET Kemisk sammensætning, krystalstruktur, vandopløselighed Morfology, partikel størrelse og størrelsesfordeling, form ratio (længde/tykkelse) Overflade – areal, kemi, ladning,topografi Stabilitet

RISIKOVURDERING  Hazard identifikation  Dose-respons sammenhæng  Eksponerings vurdering  Risiko karakterisering

HAZARD IDENTIFIKATION Epidemiologi Experimentielle undersøgelser In vitro mutagenicity Forsøgsdyr

MUTAGENICITET og GENOTOXICITY Forbindelser absorberet til partikelkernen Bioavailability – opløselighed Reaktive oxygen molekyler Carcinogenecitet – tærskelværdi (masse)

DOSE-RESPONSE KURVE Response Dose – Mængde, antal, overflade NOEL LOEL Maximum response True threshold

Per 10 ug/m 3 airborne particulates Diameter antal overfladeareal Environ Health Perspectives 113: , 2005 OVERFLADE vs STØRRELSE

EKSPONERING - eksponeringsveje Arbejdsmiljø Forbruger - Nanopartikler integreret i forbrugsprodukter ( partikler per dag) Inhalation - Næseepithel Hudoptagelse Oral optagelse

Airways Alveolus Particle deposition and removal by mucociliar clearance Particle phagocytosis by macrophage release of mediators INFLAMMATION Particles translocates to circulation reduced phagocytosi s Fine particlesUltrafine particles Diam. < 0.1  m PARTIKEL STØRRELSE OG BIOLOGISK EFFEKT recruite activate Chemo/cytokines TNF, MIP, ILs etc. iNOS, MPO: ROS ROS

RISIKO KARAKTERISERING Vil nanopartikler blive frigjort fra productet Stabilitet af nanopartikler i atmosphere – agglomeration og nedbrydning Relevans af eksponeringsveje Translokation i kroppen og nedbrydning Toksikologisk mekanisme

GIFTIGHED AF NANOPARTIKLER, SÅVEL SOM EVNEN TIL AT INDUCERE OKSIDATIVT STRESS OG INFLAMMATION ER AFHÆNGIG AF OVERFLADE AREAL OG KEMISK REAKTIVITET

EU EVALUERINGER SCENIHR (2007) The appropriateness of the risk assessment methodology in accordance with the Technical Guidance documents for new and existing substances for assesssing the risks of nanomateerials. SCCP (2007) Safety of nanomaterials in cosmetic products EFSA Working group etableret 2007/8

Nanopartikler can deles i to grupper labile partikler der disintegreres til deres molekylære komponenter - ved risikovurdering skal der anvendes vægt som eksponeringsmål uopløselige partikler - antal, overflade og fordeling SCCP anbefalinger:

ÆNDRINGER i Techical Guidance Document (TGD) ” Current TGD are likely to be able to identify the hazards associated with the use of nanoparticles” Opmærksom på at ikke alle nanopartikler er mere farlige end the normale produkt Hvorledes skal man udtrykke eksponering – areal, antal, masse Vurdering skal finde sted på en case-case situation

Evaluering af Fordele og ulemper ?