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Nanomateriali: il rischio di esposizione professionale

Il rischio di esposizione a nanomateriali rappresenta una questione tossicologica ancora in esplorazione dalla scienza medica. L’approfondimento dell’esperto

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L’utilizzo e la fabbricazione dei nanomateriali (NM) rappresentano oggi uno sviluppo economico e tecnologico di grande interesse; essi hanno un impatto crescente in numerosi settori recenti o emergenti come l’informatica, l’elettronica, l’industria aerospaziale, le energie alternative, ma altrettanto importante è il loro continuo maggiore uso in settori tradizionali quali industria automobilistica, aeronautica, agro-alimentare, farmacia e cosmetica.

I nanomateriali permettono delle innovazioni in numerosi settori d’attività: vettorizzazione dei farmaci, calcestruzzi autopulenti, tessuti antibatterici, pitture antivegetative e molto altro. L’espansione di questo settore potrebbe interessare, nel 2015, circa il 10% degli operai dell’industria.
Si tratta tuttavia di tecnologie emergenti ed i rischi associati alla produzione e all’utilizzo di nanomateriali sono per lo più sconosciuti. C’è un sostanziale squilibrio di conoscenze tra applicazione delle nanotecnologie e il loro impatto sulla salute; le informazioni attualmente disponibili sugli effetti sulla salute e la valutazione del rischio da nanomateriali nei luoghi di lavoro sono limitate; non sono ancora note metodologie sistematiche per valutarne l’esposizione e, dato l’uso intensivo e altamente diversificato che l’industria fa dei nanomateriali, è difficile effettuare una stima del numero di lavoratori esposti.
Peraltro, solo l’1% del totale dei fi¬nanziamenti governativi e privati nella ricerca e sviluppo delle nanotecnologie è dedicato alla ricerca sui rischi per la salute connessi alle nanotecnologie e all’esposizione ai nanomateriali in ambiente di lavoro. Tale squilibrio riguarda anche la produzione scientifica: nel 2006 solo il 5% delle pubblicazioni su nanoparticelle, nanomateriali e nanotecnologie è stato focalizzato sugli aspetti connessi con la salute e l’esposizione lavorativa (Fonte ISI-Web of Sciences® 2007). La situazione a livello nazionale è fotografata nel “Secondo Censimento delle nanotecnologie in Italia”, realizzato da AIRI/Nanotec IT nel 2006. Il documento ha messo in evidenza l’esistenza nel Paese di un’attività consistente che coinvolge circa 180 tra strutture di ricerca pubbliche e imprese.

L’attività è distribuita su tutto il territorio nazionale, con circa il 57% di strutture situate al Nord, il 28% al Centro ed il restante 15% al Sud. Numerose iniziative sono state intraprese negli ultimi anni con l’obiettivo di migliorare l’uso delle risorse, aumentare l’efficienza operativa complessiva e rafforzare l’impegno: centri di eccellenza per le nanotecnologie sono stati creati in diverse Università; attività di ricerca, anche collocate in sedi diverse, sono state collegate indirizzandole verso obiettivi comuni; alcuni Distretti Tecnologici hanno fatto delle nanotecnologie un’area prioritaria di ricerca.
L’attività di ricerca e sviluppo in corso, a livello sia pubblico sia privato, riguarda un ampio spettro di ambiti tematici quali chimica e materiali (strutturali e funzionali), nanoelettronica e fotonica, bio(nano)scienze, medicale e strumentazione. Le potenziali ricadute applicative riguardano comparti produttivi fondamentali che vanno da quello della farmaceutica e sviluppo di dispositivi elettromedicali, alla cosmetica, all’elettronica e informatica, dai trasporti, all’ambiente e all’energia, ma anche a settori che interessano tipicamente le piccole e medie imprese, come il tessile e la moda, il calzaturiero, l’alimentare, i materiali da costruzione, la meccanica avanzate e la salvaguardia dei beni culturali.

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Inoltre, nanoscienze e nanotecnologie hanno un ruolo di rilievo nei programmi dei principali Enti di Ricerca e delle Università italiani, nell’ambito dei quali sono presenti strutture e competenze riconosciute a livello internazionale. Riguardo ad aspetti trasversali relativi alle nanotecnologie, quali la metrologia e la caratterizzazione dei NM ed i potenziali rischi associati a questi, sono attivi il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), l’Istituto Superiore di Sanità (ISS), l’istituto nazionale di fisica nucleare (INFN), l’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (I.N.RI.M) e l’Istituto Nazionale Infortuni sul Lavoro (INAIL).Infine, un recente studio condotto dall’Associazione Italiana per la Ricerca Industriale(AIRI) nel 2009, fornisce un’indicazione sufficientemente ampia circa le esigenze di sviluppo in termini tecnologici della parte più innovativa del sistema industriale e dei servizi avanzati del Paese per sostenere le proprie istanze di sviluppo.
Alle nanotecnologie viene attribuito un ruolo particolarmente importante nei settori microelettronica e semiconduttori, chimica, farmaceutica e biotecnologie energia, ambiente, in un’ottica di sviluppo a breve-medio termine (normalmente 3 anni).

Esempi di esposizioni professionali
– Trasferimento, campionamento, pesatura, sospensione e incorporazione in una matrice minerale o organica delle nanopolveri (formazione di aerosol)
– Travaso, agitazione, miscelazione essiccazione di una sospensione liquida contenente delle nanoparticelle (formazione di goccioline)
– Caricamento o svuotamento di un reattore
– Lavorazione dei nano composti (decapaggio, lucidatura, foratura, ecc.)
– Confezionamento, imballaggio, stoccaggio e trasporto dei prodotti
– Pulizia delle attrezzature dei locali, pulizia di un reattore, di una scatola guanti, ecc.
– Manutenzione dei macchinari e dei locali, montaggio di un reattore, cambiamento dei filtri utilizzati, ecc.
– Raccolta, condizionamento, conservazione e trasporto dei rifiuti
– Anomalie o incidenti: perdita da un reattore o da un sistema chiuso.

Rischi per la salute e per la sicurezza
Le conoscenze sulla tossicità dei nano-oggetti fabbricati sono ancora incomplete; la maggior parte dei dati tossicologici deriva da studi, generalmente di portata limitata, realizzati su cellule in coltura o su animali e quindi difficilmente estrapolabili sull’uomo. È stato però già dimostrato che le particelle ultra fini dovute all’inquinamento atmosferico, prodotte soprattutto dalle officine e dai motori diesel, presentano delle proprietà tossiche che sono suscettibili di avere effetti nocivi sulla salute umana (patologie allergiche respiratorie, disturbi cardiovascolari, tumori); queste proprietà specifiche potrebbero applicarsi anche ai nano-oggetti fabbricati.

Vie di penetrazione nell’organismo
I rischi tossicologici dei nano-oggetti e dei nanomateriali sono collegati a tre vie di esposizione potenziale: l’inalazione, l’ingestione e contatto cutaneo.
L’apparato respiratorio rappresenta la principale via di penetrazione dei nano-oggetti nell’organismo umano, sia nell’individuo sano, sia nell’individuo che presenti delle funzioni polmonari alterate. I nano-oggetti una volta inalati possono sia essere ispirati, sia depositarsi nelle diverse regioni dell’albero respiratorio; questo deposito non è uniforme in tutte le vie respiratorie, varia notevolmente in funzione del diametro, del grado di aggregazione, del comportamento nell’aria dei nano-oggetti.
Le particelle di diametro compreso tra 10 e 100 nm si depositano principalmente negli alveoli polmonari, in una proporzione nettamente superiore a quelle delle particelle micrometriche. Peraltro le particelle più piccole, sotto i 10 nm, si depositano principalmente nelle vie aeree superiori e, in minor misura nella regione tracheobronchiale.
I nano-oggetti possono ritrovarsi ugualmente nel sistema gastrointestinale, dopo essere stati ingeriti o dopo la loro deglutizione quando sono inalati e successivamente riportati nel cavo oro-faringeo dai sistemi di clearance muco-ciliare.
La penetrazione transcutanea dei nano-oggetti è un’ipotesi ancora allo studio; è stato tuttavia dimostrato che essi sono capaci di penetrare più profondamente degli oggetti di dimensioni micrometriche, tanto meglio quanto le loro dimensioni sono ridotte. Le proprietà di superficie e l’elasticità dei nano-oggetti, così come il sebo, il sudore, i pori, le irritazioni locali e le pieghe ripetute della pelle sono parimenti dei fattori che possono favorire la loro penetrazione percutanea.
Gli effetti tossici rilevati da diversi studi possono essere di tipo genotossico-ossidativo, citotossico, respiratorio, cutaneo, cardiovascolari, immunologi e anche sul sistema nervoso centrale.

Rischi di esplosione
Anche se i dati non sono numerosi, si suppone che il comportamento delle nubi di polveri ultra fini sia simile a quello delle nubi di gas; modelli teorici indicano che la velocità della fiamma può essere non solamente più elevata ma anche meno prevedibile. In genere la diminuzione della taglia delle particelle è direttamente proporzionale alla sensibilità all’incendio da scintille, inoltre è quasi sistematica la comparsa di elettricità statica nei processi di fabbricazione delle nanoparticelle. Questi due fattori rendono il rischio di innesco di esplosioni elevato e necessitano lo sviluppo di mezzi di prevenzione specifici, ad esempio effettuare procedimenti di produzione in atmosfera controllata di gas inerti. I metalli, quali alluminio, magnesio, litio, zirconio, come molti prodotti organici sono particolarmente a rischio.

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