Dall’inizio del 21° secolo le nanotecnologie si sono sviluppate in modo esponenziale. Queste nuove tecnologie trovano applicazione in vari settori, tra cui sanità, biotecnologie, produzione di energia pulita, informazione e comunicazioni, chimica, industrie elettroniche e militari, agricoltura ed edilizia. L’International Labour Oganization (ILO) prevede che entro il 2020 il 20% circa di tutti i prodotti fabbricati nel mondo impiegheranno una certa quota di nanotecnologie.
I lavoratori che producono, utilizzano, trasportano o manipolano nanoparticelle (NP) sono potenzialmente i primi esposti ai nanomateriali (NM) in forma di fibre o polveri, nel ciclo di vita dei prodotti nanotecnologici. I NM possono contaminare gli ambienti di lavoro e rappresentare un pericolo per la salute.
Alcune delle proprietà che rendono i NM così unici per le applicazioni tecnologiche (forma, piccole dimensioni, composizione chimica, struttura ed elevata area superficiale) possono però indurre effetti dannosi per la salute. Più piccole sono le particelle, più ampia è l’area superficiale per unità di massa, il che rende i NM molto reattivi nei sistemi cellulari.
Le nanotecnologie offrono grandi opportunità di sviluppo sociale ed economico in vari settori. Tuttavia rimangono ancora molte questioni aperte sul loro attuale e futuro potenziale con particolare riguardo agli effetti sulla salute umana. Nonostante la comunità scientifica abbia concentrato i propri sforzi per colmare le lacune nelle conoscenze e promuovere la ricerca tenendo in considerazione i rischi potenziali delle nanotecnologie, siamo ancora lontani da un approccio condiviso. E’ necessario pertanto promuovere uno sviluppo sostenibile delle nanotecnologie ed un approccio responsabile a questo rischio emergente in ambito lavorativo.
In questo quadro la comunità scientifica del settore della salute e sicurezza del lavoro dovrebbe unire gli sforzi per fornire una opinione condivisa sulla sicurezza e la salute dei lavoratori che utilizzano, manipolano o producono NM. La collaborazione in ambito nazionale ed internazionale risulta cruciale per valutare e gestire correttamente questo rischio emergente.
In questo ambito il laboratorio Rischio agenti cancerogeni e mutageni del Dipartimento di medicina, epidemiologia, igiene del lavoro e ambientale (Dimeila) effettua attività di monitoraggio dell’esposizione a NM nei luoghi di lavoro e studi in vitro sulla valutazione degli effetti tossici di alcuni NM selezionati tra quelli di maggiore interesse occupazionale quali nanotubi di carbonio e NP di ossidi di titanio e cobalto e di silice amorfa.
In particolare da diversi anni si effettuano studi su linee cellulari umane di origine alveolare (A549) e bronchiale (BEAS-2B) per valutare i potenziali effetti tossici sul polmone che rappresenta uno dei principali organi bersaglio dei suddetti NM. Uno degli obiettivi di questi studi è quello di identificare e realizzare un modello sperimentale che utilizza metodiche complementari in grado di testare i nanomateriali selezionati valutandone gli effetti genotossici, citotossici e infiammatori.
Relativamente all’attività di monitoraggio dell’esposizione a NM nei luoghi di lavoro, il laboratorio utilizza una metodologia di monitoraggio ambientale, in accordo con gli standard ISO e OECD. Questa prevede un approccio multi-parametrico e per livelli successivi di indagine mediante l’utilizzo di strumentazione real time (per la misura della concentrazione, distribuzione dimensionale, area superficiale, inquinanti atmosferici e parametri climatici) e analisi off line per la caratterizzazione chimico fisica e morfologica dei NM aerodispersi.
Tutte le informazioni raccolte vengono integrate al fine di ottenere indicazioni utili per la gestione del rischio nei luoghi di lavoro.
Nanomateriali
Progetti
Progetti nazionali
Nano-Lab
Nell’ottica di promuovere la creazione di strumenti pratici di supporto alla gestione del rischio, l’Inail ha finanziato nel 2015 il progetto Metodologia di analisi dell’esposizione ai nanomateriali ingegnerizzati integrata alle tecniche di control banding per la gestione del rischio nei luoghi di lavoro (Nano-Lab): tale progetto, coordinato dalla Scuola normale superiore di Pisa (SNS), ha come partner il Center for nanotechnology innovation della fondazione Istituto italiano di tecnologia (IIT), l’Istituto di nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche (CNR) e l’Associazione italiana per la ricerca industriale (AIRI-Nanotec) e si propone di realizzare uno studio pilota su tre casi di sviluppo di nanomateriali (nanoparticelle, nanofili e grafene) individuati presso i laboratori del NEST (National enterprise for nanoscience and nanotechnology) di Pisa.
Il progetto si pone l’obiettivo di utilizzare gli standard di riferimento ISO e OECD, sviluppando una metodologia che integra la valutazione del rischio con tecniche di control banding e le misure quantitative effettuate durante il processo produttivo, al fine di individuare misure di gestione del rischio più appropriate per ogni singola fase oggetto di studio e valutare la loro efficacia. Tale approccio è stato applicato a tre casi studio in laboratori di ricerca e sviluppo su tipologie di nanomateriali (NM) molto diverse tra di loro a dimensionalità differenti, (2D grafene, 1D nanofili e 0D nanoparticelle) per coprire in modo esaustivo tutti gli aspetti legati non solo alla dimensione spaziale dei materiali in esame ma anche al loro fattore di forma, che risultano essere aspetti cruciali nel definire l’entità del rischio potenziale. I risultati dello studio hanno permesso di sviluppare un approccio innovativo alla comunicazione del rischio ed al trasferimento delle conoscenze in un’ottica di prevenzione, attraverso una piattaforma web (www.nano-lab.it) basata su un approccio flessibile e modulare, con l’obiettivo di restituire un sistema dinamico che nel tempo possa adattarsi allo sviluppo delle competenze e delle attività dei soggetti destinatari e che, in successive fasi, possa essere implementato anche in realtà diverse dai casi studio considerati.
Progetto finalizzato del Ministero della salute (PMS54/2009) NanO I-LuCaS
L’Inail ha coordinato un progetto di ricerca triennale dal titolo Integrated approach to evaluate biological effects on lung, cardiovascular system and skin of occupational exposure to nanomaterials 'NanO I-LuCaS' finanziato dal Ministero della salute.
Il progetto prevedeva la valutazione degli effetti tossici di alcuni NM di interesse occupazionale (nanotubi di carbonio, nanoparticelle di ossido di titanio e di ossido di cobalto) su cellule di organi bersaglio (polmone, cute e sistema cardiovascolare) dei NM stessi.
In particolare sono stati valutati: assorbimento, citotossicità, genotossicità, danno ossidativo, espressione genica dei mediatori pro-infiammatori e cambiamenti funzionali della cellula in seguito all’esposizione a NM. Le due Unità operative interne all’Istituto, nello specifico il Dipartimento di medicina, epidemiologia, igiene del lavoro e ambientale (Dimeila) e il Dipartimento innovazioni tecnologiche e sicurezza degli impianti, prodotti e insediamenti antropici (Ditspia), hanno valutato la cito-genotossicità dei NM sul sistema respiratorio mediante metodiche innovative, complementari e multidisciplinari.
I risultati ottenuti suggeriscono diversi meccanismi di tossicità per i nanotubi di carbonio (CNT) testati con diversa sensibilità per i due tipi di cellule polmonari e bronchiali utilizzati, evidenziando una maggiore responsività delle cellule bronchiali agli effetti cito-genotossici dei CNT funzionalizzati e maggiori effetti cito-genotossici per i CNT pristini nelle cellule polmonari con evidenti cambiamenti morfologici della superficie cellulare indicatori di effetti citotossici.
I risultati ottenuti per le NP di TiO2 mostrano una maggiore sensibilità da parte delle cellule bronchiali (BEAS-2B) agli effetti citotossici e una maggiore sensibilità delle cellule alveolari (A549) alla genotossicità e alla risposta infiammatoria.
Anche i risultati ottenuti per le nanoparticelle (NP) di Co3O4 mostrano un comportamento molto diverso nei due tipi cellulari, nelle cellule A549 non si hanno effetti cito-genotossici e ossidativi significativi, se non alle alte concentrazioni, mentre nelle cellule BEAS-2B effetti citotossici ed ossidativo-infiammatori sono stati trovati anche a concentrazioni basse.
Nel complesso i risultati ottenuti suggeriscono la necessità di effettuare ulteriori studi sugli effetti tossici dei NM testati avvalendosi anche di più linee cellulari e di più end-point complementari.
Progetto strategico del Ministero della salute 2006 'Ambiente e salute' sottoprogetto 'Metodologie innovative per la valutazione del rischio da esposizione occupazionale a nanomateriali' (PMS40/2006)
L’Inail ha coordinato il progetto strategico di ricerca triennale che includeva il sottoprogetto dal titolo Metodologie innovative per la valutazione del rischio da esposizione occupazionale a nanomateriali.
Obiettivi dello studio sono stati la messa a punto di un modello di studio in-vitro su linee cellulari umane per valutare gli effetti citotossici, genotossici ed ossidativi di NM opportunamente prodotti, caratterizzati e funzionalizzati, valutare i possibili meccanismi d’azione dei NM a livello cellulare e molecolare ed individuare indicatori di effetto precoce da utilizzare nella valutazione dei rischi per la salute umana derivanti dall’esposizione a NM di nuova sintesi. I risultati di questa ricerca mostrano un effetto genotossico precoce dei CNT nelle cellule del sistema respiratorio, particolarmente di tipo diretto al DNA, che tende ad essere riparato nel tempo, e la mancanza di effetti ossidativi significativi.
Progetti europei
NanoCode
Il Dimeila ha partecipato al Progetto finanziato dalla Commissione europea nell’ambito del 7° Programma Quadro denominato NanoCode, che si è concluso nel 2011 con il risultato di proporre l’implementazione del Codice di condotta europeo delle nanotecnologie e di definire raccomandazioni utili per promuovere la sua adozione, nell’ottica dello sviluppo responsabile della ricerca su nanotecnologie e nanomateriali.
NANoREG
Il Dimeila ha partecipato a un progetto europeo nell’ambito del 7° Programma Quadro denominato A common European approach to the regulatory testing of nanomaterials (NANoREG), coordinato da Tom van Teunenbroek (Ministerie van Infrastructuur en Milieu, NL). Scopo del progetto era fornire le risposte necessarie all'industria, ai regolatori e ai legislatori a questioni legate alla sicurezza ambientale e per la salute dei NM, collegandole a una valutazione scientifica dei dati e dei metodi di prova. In particolare il progetto intendeva: fornire risposte e soluzioni a partire dalle conoscenze esistenti complementate da nuove conoscenze; fornire strumenti per la valutazione del rischio, la caratterizzazione, i test di tossicità e le misure di esposizione a NM; sviluppare sul lungo termine nuove strategie di test adatte alle richieste di innovazione; stabilire una stretta collaborazione tra autorità, industria e mondo scientifico che porti ad efficienti e applicabili approcci di gestione del rischio per i NM o prodotti che contengono NM.
In questo contesto, nell’ambito delle attività del task 5.5 Inhalation toxicity modelling/in vitro, il Laboratorio Rischio agenti cancerogeni e mutageni ha eseguito, in collaborazione con l’Istituto superiore di sanità, studi di genotossicità su cellule bronchiali umane (Beas-2B) esposte a 2 diverse forme di silice amorfa (NM200 e NM203) e 2 di NP di ossido di titanio (NM100 e NM101) fornite dal JRC (Joint Research Center) utilizzando condivise procedure operative standardizzate (SOPs) e condizioni sperimentali concordate che consentano di comparare i risultati ottenuti con quelli di altri partners che eseguono gli stessi test.
Nano-Lab
Nell’ottica di promuovere la creazione di strumenti pratici di supporto alla gestione del rischio, l’Inail ha finanziato nel 2015 il progetto Metodologia di analisi dell’esposizione ai nanomateriali ingegnerizzati integrata alle tecniche di control banding per la gestione del rischio nei luoghi di lavoro (Nano-Lab): tale progetto, coordinato dalla Scuola normale superiore di Pisa (SNS), ha come partner il Center for nanotechnology innovation della fondazione Istituto italiano di tecnologia (IIT), l’Istituto di nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche (CNR) e l’Associazione italiana per la ricerca industriale (AIRI-Nanotec) e si propone di realizzare uno studio pilota su tre casi di sviluppo di nanomateriali (nanoparticelle, nanofili e grafene) individuati presso i laboratori del NEST (National enterprise for nanoscience and nanotechnology) di Pisa.
Il progetto si pone l’obiettivo di utilizzare gli standard di riferimento ISO e OECD, sviluppando una metodologia che integra la valutazione del rischio con tecniche di control banding e le misure quantitative effettuate durante il processo produttivo, al fine di individuare misure di gestione del rischio più appropriate per ogni singola fase oggetto di studio e valutare la loro efficacia. Tale approccio è stato applicato a tre casi studio in laboratori di ricerca e sviluppo su tipologie di nanomateriali (NM) molto diverse tra di loro a dimensionalità differenti, (2D grafene, 1D nanofili e 0D nanoparticelle) per coprire in modo esaustivo tutti gli aspetti legati non solo alla dimensione spaziale dei materiali in esame ma anche al loro fattore di forma, che risultano essere aspetti cruciali nel definire l’entità del rischio potenziale. I risultati dello studio hanno permesso di sviluppare un approccio innovativo alla comunicazione del rischio ed al trasferimento delle conoscenze in un’ottica di prevenzione, attraverso una piattaforma web (www.nano-lab.it) basata su un approccio flessibile e modulare, con l’obiettivo di restituire un sistema dinamico che nel tempo possa adattarsi allo sviluppo delle competenze e delle attività dei soggetti destinatari e che, in successive fasi, possa essere implementato anche in realtà diverse dai casi studio considerati.
Progetto finalizzato del Ministero della salute (PMS54/2009) NanO I-LuCaS
L’Inail ha coordinato un progetto di ricerca triennale dal titolo Integrated approach to evaluate biological effects on lung, cardiovascular system and skin of occupational exposure to nanomaterials 'NanO I-LuCaS' finanziato dal Ministero della salute.
Il progetto prevedeva la valutazione degli effetti tossici di alcuni NM di interesse occupazionale (nanotubi di carbonio, nanoparticelle di ossido di titanio e di ossido di cobalto) su cellule di organi bersaglio (polmone, cute e sistema cardiovascolare) dei NM stessi.
In particolare sono stati valutati: assorbimento, citotossicità, genotossicità, danno ossidativo, espressione genica dei mediatori pro-infiammatori e cambiamenti funzionali della cellula in seguito all’esposizione a NM. Le due Unità operative interne all’Istituto, nello specifico il Dipartimento di medicina, epidemiologia, igiene del lavoro e ambientale (Dimeila) e il Dipartimento innovazioni tecnologiche e sicurezza degli impianti, prodotti e insediamenti antropici (Ditspia), hanno valutato la cito-genotossicità dei NM sul sistema respiratorio mediante metodiche innovative, complementari e multidisciplinari.
I risultati ottenuti suggeriscono diversi meccanismi di tossicità per i nanotubi di carbonio (CNT) testati con diversa sensibilità per i due tipi di cellule polmonari e bronchiali utilizzati, evidenziando una maggiore responsività delle cellule bronchiali agli effetti cito-genotossici dei CNT funzionalizzati e maggiori effetti cito-genotossici per i CNT pristini nelle cellule polmonari con evidenti cambiamenti morfologici della superficie cellulare indicatori di effetti citotossici.
I risultati ottenuti per le NP di TiO2 mostrano una maggiore sensibilità da parte delle cellule bronchiali (BEAS-2B) agli effetti citotossici e una maggiore sensibilità delle cellule alveolari (A549) alla genotossicità e alla risposta infiammatoria.
Anche i risultati ottenuti per le nanoparticelle (NP) di Co3O4 mostrano un comportamento molto diverso nei due tipi cellulari, nelle cellule A549 non si hanno effetti cito-genotossici e ossidativi significativi, se non alle alte concentrazioni, mentre nelle cellule BEAS-2B effetti citotossici ed ossidativo-infiammatori sono stati trovati anche a concentrazioni basse.
Nel complesso i risultati ottenuti suggeriscono la necessità di effettuare ulteriori studi sugli effetti tossici dei NM testati avvalendosi anche di più linee cellulari e di più end-point complementari.
Progetto strategico del Ministero della salute 2006 'Ambiente e salute' sottoprogetto 'Metodologie innovative per la valutazione del rischio da esposizione occupazionale a nanomateriali' (PMS40/2006)
L’Inail ha coordinato il progetto strategico di ricerca triennale che includeva il sottoprogetto dal titolo Metodologie innovative per la valutazione del rischio da esposizione occupazionale a nanomateriali.
Obiettivi dello studio sono stati la messa a punto di un modello di studio in-vitro su linee cellulari umane per valutare gli effetti citotossici, genotossici ed ossidativi di NM opportunamente prodotti, caratterizzati e funzionalizzati, valutare i possibili meccanismi d’azione dei NM a livello cellulare e molecolare ed individuare indicatori di effetto precoce da utilizzare nella valutazione dei rischi per la salute umana derivanti dall’esposizione a NM di nuova sintesi. I risultati di questa ricerca mostrano un effetto genotossico precoce dei CNT nelle cellule del sistema respiratorio, particolarmente di tipo diretto al DNA, che tende ad essere riparato nel tempo, e la mancanza di effetti ossidativi significativi.
Progetti europei
NanoCode
Il Dimeila ha partecipato al Progetto finanziato dalla Commissione europea nell’ambito del 7° Programma Quadro denominato NanoCode, che si è concluso nel 2011 con il risultato di proporre l’implementazione del Codice di condotta europeo delle nanotecnologie e di definire raccomandazioni utili per promuovere la sua adozione, nell’ottica dello sviluppo responsabile della ricerca su nanotecnologie e nanomateriali.
NANoREG
Il Dimeila ha partecipato a un progetto europeo nell’ambito del 7° Programma Quadro denominato A common European approach to the regulatory testing of nanomaterials (NANoREG), coordinato da Tom van Teunenbroek (Ministerie van Infrastructuur en Milieu, NL). Scopo del progetto era fornire le risposte necessarie all'industria, ai regolatori e ai legislatori a questioni legate alla sicurezza ambientale e per la salute dei NM, collegandole a una valutazione scientifica dei dati e dei metodi di prova. In particolare il progetto intendeva: fornire risposte e soluzioni a partire dalle conoscenze esistenti complementate da nuove conoscenze; fornire strumenti per la valutazione del rischio, la caratterizzazione, i test di tossicità e le misure di esposizione a NM; sviluppare sul lungo termine nuove strategie di test adatte alle richieste di innovazione; stabilire una stretta collaborazione tra autorità, industria e mondo scientifico che porti ad efficienti e applicabili approcci di gestione del rischio per i NM o prodotti che contengono NM.
In questo contesto, nell’ambito delle attività del task 5.5 Inhalation toxicity modelling/in vitro, il Laboratorio Rischio agenti cancerogeni e mutageni ha eseguito, in collaborazione con l’Istituto superiore di sanità, studi di genotossicità su cellule bronchiali umane (Beas-2B) esposte a 2 diverse forme di silice amorfa (NM200 e NM203) e 2 di NP di ossido di titanio (NM100 e NM101) fornite dal JRC (Joint Research Center) utilizzando condivise procedure operative standardizzate (SOPs) e condizioni sperimentali concordate che consentano di comparare i risultati ottenuti con quelli di altri partners che eseguono gli stessi test.
Ultimo aggiornamento: 01/12/2017
