Les chercheurs ont consacré beaucoup de temps et d’argent à la recherche de nouvelles applications de la nanotechnologie, mais relativement peu a été consacré à la recherche sur les effets de ces particules sur la santé humaine et l’environnement. Les éléments se comportent différemment lorsqu’ils sont fabriqués à une échelle extrêmement petite, de sorte qu’ils peuvent réagir à leur environnement de manière inattendue. Ils peuvent être capables de pénétrer dans le corps d’une manière qu’ils ne pouvaient pas auparavant, affectant le cerveau ou d’autres tissus ; étant donné que bon nombre de ces éléments ne peuvent pas briser la barrière hémato-encéphalique lorsqu’ils sont sous leur forme standard, personne ne sait vraiment ce qui se passera lorsqu’ils le feront. Les formes des nanoparticules peuvent également être très différentes de ce qui est habituel pour l’élément, amenant potentiellement les systèmes vivants à ne pas savoir comment y réagir ou à y répondre négativement.
Qu’est-ce que la nanotechnologie?
La nanotechnologie est un domaine de la science et de l’ingénierie qui implique l’étude et la manipulation de particules de 1 à 100 nanomètres. Un nanomètre correspond à un milliardième de mètre, un mètre mesurant environ 39 pouces. Les particules de cette taille ont souvent des propriétés inhabituelles, et on espère qu’elles pourront être exploitées pour apporter d’énormes avantages dans des domaines tels que la science, l’ingénierie, la médecine et l’informatique.
Le comportement des nanoparticules
Selon les experts, le problème est que les éléments à l’échelle nanométrique se comportent différemment des particules de plus grande taille dans lesquelles ils sont normalement rencontrés. Par exemple, les propriétés du graphite sont bien connues : il occupe une position spécifique dans les directives toxicologiques et n’est pas considéré comme un matériau dangereux ou réactif dans des circonstances normales. Le physicien lauréat du prix Nobel Richard Smalley de l’Université Rice a découvert des nanotubes de carbone et des fullerènes (buckyballs) – des nanoparticules de carbone – qui sont classées comme des formes de graphite en raison de la façon dont les atomes de carbone sont disposés. Ces particules, cependant, se comportent différemment du graphite, ce qui rend leur classification potentiellement dangereuse.
Les scientifiques savent que les substances deviennent plus réactives à mesure que leurs particules deviennent plus petites parce que la surface est plus grande par rapport au volume, offrant une plus grande surface sur laquelle des réactions chimiques peuvent se produire pour une quantité donnée de la substance. Un exemple concerne l’élément fer. Un clou de fer ne brûlera pas, mais la même quantité de l’élément sous forme d’une poudre extrêmement fine s’enflammera spontanément lorsqu’elle est exposée à l’air. De même, des substances normalement assez inertes peuvent subir des réactions chimiques inattendues dans le corps humain ou dans l’environnement lorsqu’elles sont sous forme de nanoparticules.
Comment les nanoparticules interagissent avec les systèmes vivants
Toute évaluation des dangers de la nanotechnologie est compliquée par le fait que la taille et la forme des nanoparticules peuvent affecter leur bioactivité et leur toxicité. En conséquence, une simple catégorisation basée sur les propriétés connues des éléments peut ne pas être possible. Leur capacité à interagir avec les systèmes vivants augmente car ils peuvent souvent pénétrer dans la peau, pénétrer dans la circulation sanguine via les poumons et traverser la barrière hémato-encéphalique. Une fois à l’intérieur du corps, il peut y avoir d’autres réactions biochimiques, telles que la création de radicaux libres qui endommagent les cellules et l’ADN. Un autre problème est que, bien que le corps ait des défenses intégrées contre les particules naturelles qu’il rencontre, la nanotechnologie introduit des substances entièrement nouvelles que le corps ne reconnaîtrait pas ou ne serait pas en mesure de traiter.
Parfois, les propriétés physiques, par opposition aux propriétés chimiques, des particules peuvent à elles seules les rendre dangereuses de manière inattendue. L’amiante en est un exemple. Puisqu’il est chimiquement assez inerte, il a d’abord été considéré comme inoffensif et a été largement utilisé, mais lorsqu’il est coupé ou cassé, ce matériau produit de minuscules fibres en suspension dans l’air qui peuvent être inhalées. Il est maintenant établi que ces fibres peuvent provoquer le cancer lorsqu’elles se logent dans les poumons, et il semble que l’effet soit dû à leur taille et à leur forme, ainsi qu’à la façon dont elles interagissent mécaniquement avec les cellules pulmonaires.
Une étude scientifique a révélé que certains types de nanotubes de carbone ressemblent étroitement aux fibres d’amiante dans leurs dimensions et leur forme, et des tests sur des animaux ont montré que les nanotubes provoquent une inflammation et des lésions dans les tissus qui y sont exposés. Aucun lien avec le cancer n’a encore été prouvé, mais dans le cas de l’amiante, la maladie ne peut se développer que plusieurs décennies après l’exposition. Aujourd’hui, 3,000 XNUMX décès par an sont encore attribués à l’amiante résultant d’une utilisation vieille de plusieurs décennies. Ceux qui s’inquiètent des dangers possibles de la nanotechnologie espèrent éviter un scénario futur similaire ou pire, surtout compte tenu du marché croissant des nanoparticules dans des produits aussi divers que la peinture automobile, les raquettes de tennis et le maquillage.
Études sur les effets des nanoparticules
En mars 2004, des tests menés par la toxicologue environnementale Eva Oberdörster, Ph.D., de la Southern Methodist University au Texas, ont révélé des lésions cérébrales importantes chez les poissons exposés aux fullerènes pendant une période de seulement 48 heures à une dose relativement modérée de 0.5 partie par million. — comparables aux niveaux d’autres polluants trouvés dans des environnements similaires. Les poissons présentaient également des marqueurs génétiques modifiés dans leur foie, indiquant que toute leur physiologie était affectée. Dans un test simultané, les fullerènes ont tué les puces d’eau, un maillon important de la chaîne alimentaire marine.
Oberdörster n’a pas pu dire si les fullerènes provoqueraient également des lésions cérébrales chez l’homme, mais elle a averti que d’autres études sont nécessaires et que l’accumulation de fullerènes au fil du temps pourrait être une préoccupation, en particulier s’ils étaient autorisés à entrer dans la chaîne alimentaire. Des études antérieures menées en 2002 par le Centre de nanotechnologie biologique et environnementale (CBEN) indiquaient que des nanoparticules s’accumulaient dans le corps des animaux de laboratoire, et d’autres études encore montraient que les fullerènes se déplacent librement dans le sol et pourraient être absorbés par les vers de terre. Il s’agit d’un maillon potentiel de la chaîne alimentaire à l’homme et présente l’un des dangers possibles de la nanotechnologie.
Il a également été démontré que d’autres nanoparticules ont des effets indésirables. Des recherches menées par l’Université de Californie à San Diego au début de 2002 ont révélé que les nanoparticules de séléniure de cadmium, également appelées points quantiques, peuvent provoquer un empoisonnement au cadmium chez l’homme. Le cadmium est toxique sous toutes les formes qui peuvent être absorbées par le corps, mais la petite taille de ces particules peut augmenter le risque d’exposition accidentelle. En 2004, le scientifique britannique Vyvyan Howard a publié les premières conclusions indiquant que les nanoparticules d’or pourraient traverser le placenta d’une femme enceinte jusqu’à son fœtus. Dès 1997, des scientifiques d’Oxford ont découvert que les nanoparticules utilisées dans les écrans solaires créaient des radicaux libres qui endommageaient l’ADN.
L’avenir
Il ne fait aucun doute que les nanoparticules ont des propriétés intéressantes et utiles et peuvent apporter de grands avantages, mais la recherche sur leurs éventuels effets indésirables est toujours en cours et les gens y sont déjà exposés. Les travailleurs employés dans la fabrication de produits contenant des nanoparticules sont les plus à risque : l’Institut national américain pour la sécurité et la santé au travail (NIOSH) rapporte que plus de 2 millions d’Américains sont exposés à des niveaux élevés de ces particules, et ils pensent que ce chiffre passera à 4 millions. dans le futur proche. Un certain nombre de groupes ont proposé un moratoire sur la fabrication et la commercialisation de produits contenant des nanoparticules et exhortent la recherche à précéder la fabrication plutôt qu’à la suivre. Certains craignent que les fortes motivations économiques et la concurrence sur le marché ne prennent le pas sur la prudence scientifique en matière de santé publique et des dangers potentiels de la nanotechnologie.