Kunstmatige intelligentie en geavanceerde materialen

Op Europees niveau is er een brede erkenning van de opkomende rol van Kunstmatige Intelligentie (Artificial Intelligence (AI)) en technieken als Machine Learning (ML) op het gebied van innovatieve ontwikkeling en toepassing van geavanceerde materialen. Dit blijkt ook uit het initiatief van de Europese Commissie om hiervoor een ‘Materials Commons’ op te zetten. Binnen dit platform kan informatie worden uitgewisseld over alle aspecten die van belang zijn voor de innovatie van nieuwe materialen. Als onderdeel van dit initiatief zal ook de focus gelegd worden op de toepassing van AI-tools om de gevaren- en risicobeoordeling te optimaliseren. Het uitgangspunt is de data op het platform vindbaar, toegankelijk, uitwisselbaar en herbruikbaar zijn (FAIR: Findable, Accessible, Interoperable, and Reusable).

Het RIVM ondersteunt deze ontwikkelingen, omdat daarmee de risicobeoordeling vanaf het begin van materiaalinnovatie de benodigde aandacht kan krijgen. Specifiek voor de toxiciteitsbeoordeling van geavanceerde materialen zijn inmiddels al initiatieven ondernomen om het potentieel van AI en ML te benutten bij het voorspellen van de toxiciteit van de materialen. Zolang de infrastructuur van de Materials Commons niet duidelijk is, blijft de rol ervan in risicobeoordeling echter onzeker.

Lees volledige tekst (in engels): Artificial Intelligence/Machine Learning and advanced materials

Nanomaterialen in regelgeving: biologisch of chemisch

De huidige regelgeving beoordeelt nanomaterialen voornamelijk als chemische stoffen. In een kritisch artikel pleiten twee wetenschappers ervoor om nanomaterialen te reguleren als biologische stoffen of materialen. Volgens de auteurs blijkt uit een aantal onderzoeken dat nanomaterialen zich in sommige opzichten gedragen als biologisch materiaal. Bijvoorbeeld als een nanomateriaal in een organisme komt (via inademing of voeding). Op het oppervlak vormt zich dan een biologisch laagje (van bijvoorbeeld eiwitten), de zogeheten corona. Ook kunnen ze binden aan receptoren van immuuncellen en in het lichaam worden afgebroken. Daarnaast benoemen de auteurs een aantal uitdagingen in het veiligheidsonderzoek die voor alle typen stoffen en materialen van toepassing zijn. Zoals het feit dat er bij het testen in celmodellen vaak geen aandacht is voor langdurige en herhaalde blootstelling. Bij testen in diermodellen, is daar wel aandacht voor. In sommige gevallen is dat zelfs een wettelijke verplichting (afhankelijk van hoeveel er wordt geproduceerd of geïmporteerd van een specifieke stof). 

Het RIVM onderschrijft de uitdagingen die worden benoemd en is hier mee bekend. Maar deze zijn niet specifiek voor nanomaterialen. Ook grotere deeltjes worden gecoat met een biologisch laagje in het lichaam en worden herkend door immuuncellen via receptoren. De auteurs onderbouwen volgens het RIVM onvoldoende waarom nanomaterialen zich voornamelijk zouden gedragen als biologische stoffen of materialen. Ook is het niet duidelijk hoe dit naar de regelgeving vertaald zou moeten worden. Het is helder dat er specifieke uitdagingen zijn met betrekking tot het testen van nanomaterialen. Het is echter logischer om hierbij uit te gaan van de fysische eigenschappen (zoals vorm of grootte) en de regelgeving daarop aan te passen. In de huidige REACH Registration, Evaluation, Authorisation and restriction of Chemicals (Registration, Evaluation, Authorisation and restriction of Chemicals )-verordening zijn de eerste stappen op dit vlak al gemaakt: als een geproduceerde of geïmporteerde stof als nanovorm kan voorkomen, gelden er specifieke vereisten aan een registratie.

Lees volledige tekst (in engels): Rethinking regulation: Should nanomaterials be considered biological entities?

Nieuw EFSA Europese Voedselveiligheidsautoriteit (Europese Voedselveiligheidsautoriteit)-richtsnoer voor nanomaterialen die oplossen in vet

In Juli 2024 publiceerde de Europese Autoriteit voor Voedselveiligheid (EFSA) een Bijlage bij het Richtsnoer over technische vereisten voor kleine deeltjes in toepassingen in voedsel uit 2021. Deze Annex B beschrijft hoe de 1-octanol-water partitie-coëfficiënt (K_OW) gebruikt kan worden voor organische nanomaterialen die oplosbaar zijn in vetten.

Als deze deeltjes al vóór hun consumptie oplossen in vetten, dan zijn nanospecifieke vereisten mogelijk niet nodig. Dit is vergelijkbaar met de situatie dat deeltjes oplossen in water. 

Bij een log-K_OW-waarde hoger dan 3, is het zeer waarschijnlijk dat de stof oplost in vet. EFSA geeft ook duidelijk aan dat dit niet voor alle organische nanomaterialen geldt. De K_OW-waarde is niet bruikbaar voor materialen met coatings, oppervlaktemodificatie, ingekapselde materialen of oppervlakte-actieve materialen. Ook voor mengsels is het gebruik van K_OW niet geschikt. Of het deeltje oplost hangt voor deze materialen namelijk niet alleen af van chemische identiteit van (de kern van) het deeltje.

Het RIVM ziet het belang van de verschillende beperkingen die EFSA aangeeft voor de toepassing in voedselwetgeving. Deze beperkingen maken het niet eenvoudig om het gebruik van K_OW te vertalen naar andere wetgeving. Toch kan deze aanpak van EFSA ook in andere wettelijke kaders richting geven in situaties waar gegevens van niet-nanomaterialen bruikbaar zijn voor risicobeoordeling. Een nanospecifieke beoordeling is dan niet altijd nodig.

Lees volledige tekst (in engels): EFSA introduces new guidance for evaluating dissolution of nanomaterials in fat

Geschatte inname van titaniumdioxide via medicijnen

De kleurstof titaniumdioxide (E171) is in 2022 verboden voor gebruik in levensmiddelen (en diervoeder). In medicijnen wordt titaniumdioxide als hulpstof gebruikt. Franse wetenschappers hebben de orale inname uit deze bron geschat. Deze lijkt lager te zijn dan de blootstelling via voedsel toen E171 daarin nog was toegestaan.

Toelating van voedseladditieven als hulpstof in medicijnen is gekoppeld aan de toelating ervan in levensmiddelen. Vanwege de unieke eigenschappen kan het lastig zijn om geschikte alternatieven voor titaniumdioxide in medicijnen te vinden. Daarom bestaat er momenteel een uitzondering voor het gebruik van E 171 in medicijnen. Deze uitzondering moet na drie jaar worden geëvalueerd. 

In medicijnen geeft titaniumdioxide niet alleen een witte kleur, maar beschermt bijvoorbeeld ook tegen uv ultraviolet (ultraviolet )-licht. Vergeleken met andere hulpstoffen zorgt titaniumdioxide ook voor een dunnere, minder kwetsbare buitenlaag van een tablet. 
Titaniumdioxide is dus belangrijk voor de kwaliteit van geneesmiddelen. Volgens het Europees Geneesmiddelenbureau (EMA) zou de vervanging van titaniumdioxide door alternatieven ernstige gevolgen kunnen hebben voor de beschikbaarheid van bepaalde geneesmiddelen. Er zijn dan nieuwe onderzoeken nodig naar kwaliteit, veiligheid en werkzaamheid van de gewijzigde formuleringen. Voor geneesmiddelen moet een baten-risicobeoordeling worden uitgevoerd. Daarom kunnen (mogelijke) risico's voor medicijnen aanvaardbaar zijn, terwijl voor levensmiddelenadditieven onzekerheid over een mogelijk risico al kan leiden tot een verbod op het gebruik ervan. 

In 2025 zal de Europese Commissie naar verwachting meer duidelijkheid geven over het gebruik van titaniumdioxide in medicijnen.

Lees volledige tekst (in engels): Estimated intake of titanium dioxide via medicines

Een nieuw model voor het vaststellen van mogelijke schadelijkheid van nanodeeltjes op de ontwikkeling van het ongeboren kind

Het goed functioneren van de placenta is belangrijk voor een gezonde ontwikkeling van het kind. Een verminderde placentafunctie kan bijvoorbeeld leiden tot zwangerschapscomplicaties en verstoring van de hersenontwikkeling van het kind. Er zijn aanwijzingen dat nanodeeltjes schadelijke effecten hebben op het ongeboren kind. Mogelijk heeft dit ook gevolgen voor de gezondheid later in het leven.

Onderzoekers uit Zwitserland, Nederland en Duitsland hebben stukjes placenta blootgesteld aan nanodeeltjes van titaniumdioxide (TiO₂) en silica (SiO₂), en dieselroetdeeltjes. Ze hebben onderzocht wat het effect daarvan is op de eiwitten die de placenta uitscheidt.  Hiervoor zijn placenta’s gebruikt uit het eerste trimester en na een voldragen zwangerschap.

Blootstelling van placentaweefsel aan nanodeeltjes beïnvloedde de uitscheiding van eiwitten betrokken bij de vorming van bloedvaten. Dit effect was groter in placenta’s uit het eerste trimester dan die na een voldragen zwangerschap. Ook waren er verschillen in effect tussen TiO₂- en SiO₂-nanodeeltjes.

Na blootstelling van het placentaweefsel gebruikten de onderzoekers het kweekmedium (inclusief uitgescheiden eiwitten maar zonder de cellen) in een in vitro model voor bloedvatvorming. In dit model zagen zij een remming van de vorming van nieuwe bloedvaten. Bloedvatvorming is van belang voor het goed functioneren van de placenta tijdens de zwangerschap. De onderzoekers vonden de effecten in deze studie bij concentraties nanodeeltjes die normaal voor kunnen komen door gebruik van voedsel en medicijnen.

Het beschreven model kan helpen bij het beoordelen van de ontwikkelingstoxiciteit van nanodeeltjes, maar er zijn nog wel wat haken en ogen. Het is niet haalbaar om dit model als standaardtest voor regelgevingsdoeleinden te gebruiken vanwege ethische bezwaren rond de beschikbaarheid van (met name het eerste trimester) placenta's. Met name die uit het eerste trimester. Een placenta-op-een-chip kan een goed alternatief zijn, maar bevindt zich in een vroege ontwikkelfase. Deze studie onderstreept het belang van verdere ontwikkeling van testmethoden voor het vaststellen van effecten op menselijke reproductie en ontwikkeling.

Lees volledige tekst (in engels): New study reveals impact of nanoparticles on placental function and vascular growth - implications for risk assessment