Risques associés au graphène
Risques associés au graphène
Par l’équipe AVICENN – Dernier ajout mai 2023
- En 2013, une équipe britannique de chercheurs préconisait une grande prudence dans l’utilisation du graphène1Cf. Safety considerations for graphene: lessons learnt from carbon nanotubes. Accounts of Chemical Research, 46(3), 692–701, 2013 (voir le résumé ici)., afin de tirer les leçons des connaissances développées sur les risques associés aux nanotubes de carbone dont il se rapproche en partie.
- En 2014, le SCENIHR alertait la Commission en ces termes2La traduction en français: « Des revues suggèrent que le graphène pourraient avoir une toxicité considérable et qu’une émission considérable de graphène provenant des dispositifs électroniques et de composites est possible à l’avenir. Il est également suggéré que le graphène est à la fois persistant et hydrophobe. Bien que ces résultats indiquent que le graphène peut avoir des effets néfastes sur l’environnement et la santé, ils montrent surtout qu’il reste de nombreuses lacunes à combler en matière de connaissances sur les risques. »: « Reviews3Voir par exemple : – Bianco, A. Graphene: Safe or Toxic? The Two Faces of the Medal, Bianco, A. Angew. Chem. Int. Ed., 52, 4986-4997, 2013
– Review of Potential Environmental and Health Risks of the Nanomaterial Graphene, Arvidsson, R et al., Human and Ecological Risk Assessment, 19: 873-887, 2013.suggest that graphene nanomaterials could exert a considerable toxicity and that considerable emission of graphene from electronic devices and composites are possible in the future. It is also suggested that graphene is both persistent and hydrophobic. Although these results indicate that graphene may cause adverse environmental and health effects, the results foremost show that there are many riskrelated knowledge gaps to be filled »4Position Statement on emerging and newly identified health risks to be drawn to the attention of the European Commission, Vermeire T, SCENIHR, 2014. - En 2015, des chercheurs français et européens se voulaient plus rassurants5Cf. Le graphène est-il toxique?, CNRS, Le Journal, mars 2015 même si les études de toxicité n’en étaient encore qu’à leurs débuts.
- Des articles publiés plus récemment sont venus nuancer le tableau en pointant des risques non négligeables, tout particulièrement en ce qui concerne l’oxyde de graphène6Voir les références listées dans la bibliographie ci-dessous (rubrique « ailleurs sur le web »).
- En mars 2018, Andrew Maynard a alerté sur les promesses hâtives de certains scientifiques de Northwestern University qui promeuvent l’utilisation de graphène dans les teintures pour cheveux7Cf. Eager to dye your hair with ‘nontoxic’ graphene nanoparticles? Not so fast !, Andrew Maynard, The Conversation, 20 mars 2018.
- Fin 2018, un « Validation Service » du programme européen Flagship Graphene a été mis en place : le LNE, et l’Instituto de Nanociencia de Aragón – Universidad de Zaragoza, des laboratoires nationaux de métrologie et infrastructures indépendants mettent à la disposition des acteurs académiques et industriels du domaine leur expertise de la mesure, dans le but d’augmenter la qualité et la confiance dans les matériaux à base de graphène et apparentés (performances et maîtrise des risques, tout au long des chaînes de valeur jusqu’aux produits finis). Le programme Flaghsip a duré 10 ans (2013-2023), et les lessons tirées de cette décennie de recherches ont notamment été publiées.
- Entre mars et mai 2021, les autorités canadiennes, espagnoles et françaises ont annoncé, par précaution, le retrait des masques contenant du graphène en raison du potentiel de toxicité pulmonaire liée à l’inhalation de ce graphène.
- En avril, plusieurs fabricants et leurs représentants ont insisté sur le fait qu’il existe de nombreux types de graphènes et de procédés pour les intégrer dans les masques ; tous les masques de graphène ne sont pas identiques, il ne faut donc pas céder à la « panique », mais accorder une attention particulière aux préoccupations sanitaires. En l’occurrence, pour savoir quels types précis de graphène ont été intégrés aux masques sur le marché, l’information des fabricants est essentielle ; à défaut des tests sont nécessaires afin de mener à bien une évaluation du risque (quel relargage ? quelle toxicité ? …).
- Ce manque de données toxicologiques sur le graphène a également été souligné par l’ANSES dans un rapport publié en décembre 2021, qui conclut que « des masques sans graphène respectant les normes et ayant démontré leur efficacité de filtration particulaire étant également disponibles sur le marché, (…) il n’est pas pertinent que soient mis sur le marché des masques contenant du graphène, aussi bien pour le grand public que pour les professionnels »8Cf. Companies respond to graphene masks « health hazard » scare, Graphene Info, 6 avril 2021 et Statement from the Graphene Council on face masks with graphene, 9 avril 2021..
- En mai 2021 est également parue une étude alertant sur le développement d’applications de produits oculaires à base de graphène, dans la mesure où les risques sont encore très insuffisamment étudiés9Cf. Graphene Family Nanomaterials in Ocular Applications: Physicochemical Properties and Toxicity, Borandeh S et al., Chem. Res. Toxicol., 34, 6, 1386–1402, mai 2021.
- Le 16 juillet 2021, l’agence européenne des produits chimiques (ECHA) a lancé un appel d’offres pour réaliser une étude « Évaluation de l’impact sanitaire et environnemental du graphène, de l’oxyde de graphène et d’autres matériaux 2D sur la santé et l’environnement », réalisée dans le cadre de l’Observatoire européen des nanomatériaux (EUON) → Le rapport, réalisé par Innovamol Consulting et daté de juin 2022, a été publié en décembre 2022 : Assessment of the potential impact of graphene, graphene oxide and other 2D materials on health, and the environment ; il propose une revue de la littérature sur le sujet en se basant sur les informations publiques existantes.
- En 2023, le programme de recherche Graphene Flagship a conclu ses activités, marquant la fin du plus vaste programme de recherche européen. Dans une « Nano opinion » publié sur le site de l’Observatoire européen des nanomatériaux, des chercheurs reviennent sur les leçons à tirer de ces 10 ans de recherches sur le graphène et les autres matériaux 2D ; parmi elles, la nécessité d’une approche multidisciplinaire en nano sécurité, l’importance du financement continu pour le développement de nouvelles méthodes d’évaluation, l’étude des risques tout au long du cycle de vie des produits contenant du graphène, la nécessité de financer davantage de recherche fondamentale pour mieux comprendre les interactions biologiques, et le besoin pressant de protocoles de test harmonisés et validés pour soutenir la réglementation.
- En français :
– Les dangers du graphène pris au sérieux, L’Usine nouvelle, 23 juin 2022
– Les masques jetables gris contenant des nanoparticules de graphène sont-ils dangereux pour la santé?, IRRST, 26 mai 2021
- En anglais :
– Fishing for novel interactions between nanomaterials and the immune system, EUON, mai 2023
– Assessment of the potential impact of graphene, graphene oxide and other 2D materials on health, and the environment, EUON, juin 2022 (mis en ligne en décembre 2022)
– Nanosafety Analysis of Graphene-Based Polyester Resin Composites on a Life Cycle Perspective, Aznar Mollá, F et al., Nanomaterials, 12, 2036, 2022
– Understanding the Health Risks of Graphene, AzoNano, mai 2022
– Pro-inflammatory response and genotoxicity caused by clay and graphene nanomaterials in A549 and THP-1 cells, Di Ianni E et al., Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, 872, 503405, décembre 2021
– Ex vivo exposure to different types of graphene-based nanomaterials consistently alters human blood secretome, Ballesteros S et al., Journal of Hazardous Materials, 414, juillet 2021
– Like a Trojan horse, graphene oxide can act as a carrier of organic pollutants to fish, Campusa (University of the Basque country), mai 2021 et Uptake and effects of graphene oxide nanomaterials alone and in combination with polycyclic aromatic hydrocarbons in zebrafish, Martinez-Alvarez I et al., Science of The Total Environment, 775, juin 2021
– Comparative cytotoxicity of kaolinite, halloysite, multiwalled carbon nanotubes and graphene oxide, Rozhina E et al., Applied Clay Science, 205, Mai 2021
– Graphene oxide induces dose‑dependent lung injury in rats by regulating autophagy, Zhang L et al., Experimental and Therapeutic Medicine, 21(5), mai 2021
– Is Graphene in Face Masks Safe? Professor Andrew Maynard Explains, Maynard A, Risk Bites, 4 avril 2021
– Graphene-Based Nanomaterials Modulate Internal Biofilm Interactions and Microbial Diversity, Evariste L et al., Frontiers in Microbiology, 12, mars 2021
– Similar toxicity mechanisms between graphene oxide and oxidized multi-walled carbon nanotubes in Microcystis aeruginosa, Crucesa E et al., Chemosphere, 265, février 2021
– A transcriptomic overview of lung and liver changes one day after pulmonary exposure to graphene and graphene oxide, Poulsen SS et al., Toxicology and Applied Pharmacology, 410, janvier 2021
– Altered gut microbiome accompanying with placenta barrier dysfunction programs pregnant complications in mice caused by graphene oxide, Liu X et al., Ecotoxicology and Environmental Safety, 207, janvier 2021
– Beyond graphene oxide acidity: Novel insights into graphene related materials effects on the sexual reproduction of seed plants, Carniel FC et al., Journal of Hazardous Materials, 393, 2020
– Assessment of graphene oxide ecotoxicity at several trophic levels using aquatic microcosms, Evariste L et al., Carbon, 156 : 261-271, 2020
– Graphene-Based Nanomaterials in Soil: Ecotoxicity Assessment Using Enchytraeus crypticus Reduced Full Life Cycle, Mendonça MCP et al., Nanomaterials, 9(6), 858, 2019
– Safety Assessment of Graphene-Based Materials: Focus on Human Health and the Environment, Fadeel B et al., ACS Nano, 12, 11, 10582-10620, 2018
– Safety Assessment of Graphene-Based Materials: A Graphene Flagship Perspective, Bengt Fadeel, HSPH-NIEHS Nanolecture series, 18 octobre 2018
– An overview of graphene materials: Properties, applications and toxicity on aquatic environments, De Marchi L et al., Science of the total environment, 631–632 : 1440-1456, août 2018
– Graphene oxide impairs the pollen performance of Nicotiana tabacum and Corylus avellana suggesting potential negative effects on the sexual reproduction of seed plants, Carniel FC et al., Environmental science Nano, 2018
– Ecotoxicology of manufactured graphene oxide nanomaterials and derivation of preliminary guideline values for freshwater environments, Markovic M et al., Environmental Toxicology, 37(5) : 1340-1348, mai 2018
– A Review on Graphene-Based Nanomaterials in Biomedical Applications and Risks in Environment and Health, Thabitha P. Dasari Shareena, Nano-Micro Letters, 2018
– Molecular Mechanisms of Developmental Toxicity Induced by Graphene Oxide at Predicted Environmental Concentrations, Zhang X et al., Environ Sci Technol., 18;51(14):7861-7871, 2017
– A review of toxicity studies on graphene-based nanomaterials in laboratory animals, Ema M et al., Regul Toxicol Pharmacol., 85:7-24, 2017
– Toxicity of graphene-family nanoparticles: a general review of the origins and mechanisms, Ou L et al., Particle and Fibre Toxicology, 13:57, 2016
– Applications and toxicity of graphene family nanomaterials and their composites, Singh Z, Nanotechnol Sci Appl., 9: 15–28, 2016
– Evaluation of toxicity of nanoclays and graphene oxide in vivo: a Paramecium caudatum study, Marina Kryuchkova et al., Environmental Science: Nano, 2016
– Potential Toxicity of Graphene to Cell Functions via Disrupting Protein–Protein Interactions, Binquan Luan et al., ACS Nano, 2015
– Biological Interactions of Graphene-Family Nanomaterials: An Interdisciplinary Review, Sanchez VC et al., Chem. Res. Toxicol., 25, 1, 15-34, 2012 (Liste non exhaustive).
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Les actualités sur le sujet
Les prochains RDV nanos
- 5ème conférence internationale en sciences des matériaux et nanotechnologies
- Organisateur: GED Biomedical Innovations AB
- Site internet : https://materialsconference.yuktan.com
- Premier Symposium National pour la Recherche et l’Innovation en Nanosciences
- Organisateurs : Université Autonome de San Luis Potosí,
- Site internet : www.fc.uaslp.mx/simposiumnanociencias/…
- 13tème conférence internationale sur les Nanostructures, Nanomatériaux et Nanoengineering (ICNNN 2024).
- Du 6 au 8 novembre 2024
- Organisateur: The Science and Engineering Institute (SCIEI)
- Site internet : https://icnnn.org
Fiche initialement mise en ligne en juin 2016
Notes and references
- 1Cf. Safety considerations for graphene: lessons learnt from carbon nanotubes. Accounts of Chemical Research, 46(3), 692–701, 2013 (voir le résumé ici).
- 2La traduction en français: « Des revues suggèrent que le graphène pourraient avoir une toxicité considérable et qu’une émission considérable de graphène provenant des dispositifs électroniques et de composites est possible à l’avenir. Il est également suggéré que le graphène est à la fois persistant et hydrophobe. Bien que ces résultats indiquent que le graphène peut avoir des effets néfastes sur l’environnement et la santé, ils montrent surtout qu’il reste de nombreuses lacunes à combler en matière de connaissances sur les risques. »
- 3Voir par exemple : – Bianco, A. Graphene: Safe or Toxic? The Two Faces of the Medal, Bianco, A. Angew. Chem. Int. Ed., 52, 4986-4997, 2013
– Review of Potential Environmental and Health Risks of the Nanomaterial Graphene, Arvidsson, R et al., Human and Ecological Risk Assessment, 19: 873-887, 2013. - 4
- 5Cf. Le graphène est-il toxique?, CNRS, Le Journal, mars 2015
- 6Voir les références listées dans la bibliographie ci-dessous (rubrique « ailleurs sur le web »)
- 7Cf. Eager to dye your hair with ‘nontoxic’ graphene nanoparticles? Not so fast !, Andrew Maynard, The Conversation, 20 mars 2018
- 8Cf. Companies respond to graphene masks « health hazard » scare, Graphene Info, 6 avril 2021 et Statement from the Graphene Council on face masks with graphene, 9 avril 2021.
- 9Cf. Graphene Family Nanomaterials in Ocular Applications: Physicochemical Properties and Toxicity, Borandeh S et al., Chem. Res. Toxicol., 34, 6, 1386–1402, mai 2021