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"Caractéristiques physico-chimiques" et toxicité des nanomatériaux

Par MD, SD et l'équipe Avicenn - Dernier ajout février 2017

Cette fiche a vocation à être complétée et mise à jour avec l'aide des adhérents et veilleurs de l'Avicenn. Vous pouvez vous aussi contribuer à l'améliorer en nous envoyant vos remarques à l'adresse redaction(at)veillenanos.fr.

"Tout est poison, rien n'est poison : c'est la dose qui fait le poison" : cette phrase du médecin et alchimiste Paracelse a fondé la toxicologie et est très souvent invoquée pour évaluer les risques liés aux substances chimiques de synthèse. Scientifiquement, elle est pourtant désormais remise en question, notamment par le cas spécifique de la toxicité des nanomatériaux sur laquelle influent fortement les caractéristiques physico-chimiques des nanomatériaux considérés, et notamment :

  • leur composition chimique (identité de la substance ; ex "argent" / "dioxyde de titane" / etc.) :
    • on peut extrapoler les connaissances que l’on a sur la substance à l’état macro, dont les propriétés (et parfois la toxicité) connues peuvent être décuplées du fait de la réactivité de surface
    • de nouvelles propriétés (ou une toxicité nouvelle) peuvent également apparaître spécifiquement à l’échelle nanométrique ; elles sont nettement plus difficiles à prévoir, et on en sait encore souvent trop peu.
    • attention toutefois, les nanomatériaux d'une même famille ne peuvent pas être considérés comme une "monosubstance" : au sein de la même famille, différentes substances peuvent présenter une toxicité et une génotoxicité différentes1

  • leur dimension (taille et distribution de tailles) : c’est leur taille nanométrique qui permet aux nanomatériaux de pénétrer la cellule, mais certaines particules très petites pénètrent moins facilement que de plus grosses ; la taille des nanomatériaux n'est donc pas le seul qui rentre en ligne de compte ; la liste qui suit est également déterminante.

  • leur forme (ou morphologie) :
    • il existe une grande diversité de formes de nanoparticules : des nanotubes, des nanofils, des nanofeuillets, des nanocubes, etc.
    • il semble que les structures fibreuses ou à multiples facettes présentent une toxicité plus importante que les structures lisses (comme les sphères), en lien avec la réactivité de surface ; l’action toxique peut également se révéler plus importante sur l'une des facettes, par exemple pour les nanomatériaux de forme et nature complexes (mais là encore, cela dépendra du type de nanomatériau).Structure-Nano-ZnO-small
      Différentes formes de nanostructures d'oxyde de zinc - Source : Zhong Lin Wang, Materials Today, 2004

  • leur surface spécifique : il s'agit de la surface d'une particule ou d'un matériau rapportée à son volume ; elle a un rôle important pour expliquer certaines modifications du comportement d'un même matériau (par exemple du sucre en poudre va fondre plus rapidement dans un thé chaud qu'un gros morceau de sucre)

  • leur réactivité de surface / chimie de surface (et le cas échéant, leur revêtement : enrobage ou encapsulation)

  • leur état de charge

  • leurs degrés d’agglomération / agrégation :
    • agglomérat : amas de particules (nano-objets ou agrégats associées par des liaisons physiques faibles ou enchevêtrées ; à la différence des agrégats dont les liaisons entre les particules sont fortes
    • agrégat : amas de particules fortement associées par des liaisons chimiques (liaisons covalentes) ou fusionnées.

  • leur solubilité (dans l'eau, les fluides biologiques, ...)

  • leur cristallinité

  • leur pulvérulence


LIRE aussi :

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En anglais :


NOTES ET REFERENCES

1 - Résultats du programme européen Nanogenotox sur la génotoxicité des nanomatériaux, présentés en français à l'ANSES, lors de la Restitution du programme national de recherche environnement santé travail : Substances chimiques et nanoparticules : modèles pour l’étude des expositions et des effets sanitaires : Dossier du participant et Diaporama, novembre 2013. Et "L'évaluation toxicologique des nanomatériaux doit évoluer, selon un projet européen de recherche", APM International, 14 novembre 2013
Sur la génotoxicité des nanomatériaux, voir également : Genotoxicity of Manufactured Nanomaterials : Report of the OECD expert meeting, OCDE, décembre 2014


Fiche créée en novembre 2013
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