Voor ontwikkelaars van nanomaterialen en nanoproducten kan het lastig zijn om de veiligheid van hun product te bepalen. Maar nu is er een speciale vragenlijst gemaakt door onderzoekers van het RIVM en het Duitse INM-Leibniz Instituut. Deze vragenlijst helpt ontwikkelaars mogelijke gezondheidsrisico’s voor de mens al vroeg in het innovatieproces te bepalen.

Zeventien vragen 

De vragenlijst heeft zeventien vragen. Het is één van de resultaten van het Horizon 2020 NanoReg2-project van de Europese Unie. De vragen helpen ontwikkelaars te bepalen welk type informatie nodig is in de verschillende fasen van het innovatieproces. De vragen gaan over het mogelijk in contact komen met het nanomateriaal. En over de gevaarseigenschappen tijdens de hele levensloop van het nanomateriaal. De vragen gaan alleen over gezondheidsrisico’s voor de mens. Voor milieurisico’s moet een zelfde soort aanpak nog worden ontwikkeld. Daar zijn nog geen projecten voor gepland. 

Voorbeelden

Voorbeelden van vragen in de vragenlijst zijn: 

• Lost het nanomateriaal makkelijk op?
• Wat zijn gevaareigenschappen van de chemische stoffen waaruit het nanomateriaal bestaat?
• Hoe kunnen mensen met het nanomateriaal in contact komen (bijvoorbeeld inademen, inslikken of via de huid)? 
• Hoe kan het nanomateriaal veranderen (bijvoorbeeld oplossen of samenklonteren) tijdens de levensloop?
• Is het mogelijk om gegevens van een nanomateriaal wat ongeveer hetzelfde is te gebruiken voor de risicobeoordeling?

Praktische toepasbaarheid

Samen met een aantal ontwikkelaars uit het NanoReg2-project bekeken de onderzoekers de praktische toepasbaarheid van deze aanpak. Dit deden ze aan de hand van een aantal voorbeeldstudies. Hieruit bleek dat sommige ontwikkelaars hulp nodig hadden om met de vragen de mogelijke gezondheidsrisico’s te bepalen. Ook moet je letten op de mogelijkheid dat het nanomateriaal in de eerste fasen van de ontwikkeling nog kan veranderen. Dit heeft invloed op de beslissing op welk moment in het innovatieproces ontwikkelaars nieuwe veiligheidstesten uitvoeren.

Hoe nu verder?

De toepasbaarheid van de vragenlijst is maar voor een aantal voorbeeldstudies bekeken. Het is daarom nog te vroeg om een conclusie te trekken of de vragenlijst ook voor andere soorten nanoproducten werkt. Daarvoor is meer ervaring en onderzoek naar de toepasbaarheid voor een breder soort van nanoproducten nodig. Dit kan door de resultaten van dit onderzoek in andere Europese projecten over Safe-by-Design en nanomaterialen, zoals SAbyNA  en Gov4Nano, te gebruiken en verder te ontwikkelen.

De keramische industrie gebruikt veel verschillende ingrediënten, ook in nanovorm. De nanomaterialen maken keramisch materiaal bijvoorbeeld sterker of dienen als deklaag, of zorgen voor vuurbestendigheid van keramische producten. Maar ze kunnen ook tot nadelige gezondheidseffecten leiden bij werknemers tijdens de verschillende stappen in het productieproces.

Processen in de keramische industrie

Nederland kent een actieve keramische industrie. Deze bedrijven gebruiken in verhouding veel poedervormige ingrediënten, die ook in de lucht kunnen komen. Hierbij is er een risico dat de ongeveer 2500 werknemers van deze bedrijven nanodeeltjes inademen. Ook kunnen er nanodeeltjes in de lucht terechtkomen door hoogenergetische processen zoals machinaal zagen, boren, vermalen en verhitten. Dit noemen we ‘proces-gegenereerde nanodeeltjes’.

Nanomaterialen in de keramische industrie

Een nieuw overzichtsartikel beschrijft de kennis van nu over beroepsmatige blootstelling aan nanomaterialen in keramische bedrijven. Portugese en Spaanse onderzoekers werkten hiervoor samen met het RIVM. Dit onderzoek maakt deel uit van het Europese project CERASAFE. De schrijvers geven een overzicht van gebruikte stoffen in keramiek. Voor een groot deel zijn dit veelgebruikte nanomaterialen, zoals grafeen, koolstofnanobuisjes, silica, titaniumdioxide, zinkoxide en ceriumoxide. Daarnaast worden ook nanodeeltjes van wolfraam, boor, magnesium, tin, zirkonium en yttrium gebruikt.
De onderzoekers vonden dat nanodeeltjes vooral kunnen vrijkomen bij:

• Verhitten van keramiek
• Oppervlaktebehandeling van keramiek met een laser
• Sprayen van keramische coatings
• Gebruiken en verpakken van keramiekpoeder

Bij al deze activiteiten komen grote aantallen nanodeeltjes in de lucht voor. Soms tot pieken van 10 miljoen deeltjes per milliliter lucht.

Mogelijke gezondheidseffecten van nanodeeltjes

De onderzoekers presenteren ook een overzicht van nadelige gezondheidseffecten door contact met nanodeeltjes. De informatie over mogelijke gezondheidseffecten komt uit studies bij mensen, proefdieren en gekweekte cellen. Voorbeelden van effecten zijn longkanker, stoflong en ontstekingen in de longen. Het is niet bekend of deze gezondheidseffecten ook voorkomen bij werknemers in keramische bedrijven.

Wat betekent dit voor werknemers in keramische bedrijven?

De onderzoekers van het artikel zien dat we nog veel niet weten over mogelijke nadelen van deze nanodeeltjes voor de gezondheid van de werknemers in keramische bedrijven. Zij wijzen op de hoge concentraties aan nanodeeltjes die in een aantal onderzoeken gemeten zijn. Ook zijn er (nog) geen geaccepteerde grenswaarden. De onderzoekers bevelen daarom aan om voor nu de Nanoreferentiewaarden te gebruiken.

Het is nog niet duidelijk of werknemers in de keramische industrie een risico lopen op gezondheidseffecten. Daarom is het belangrijk dat ze uit voorzorg goed beschermd worden tegen blootstelling aan nanodeeltjes.

Een groep Deense wetenschappers heeft gegevens over effecten van nanomaterialen op voortplanting en ontwikkeling op een rij gezet. Het Europees Agentschap voor chemische stoffen (ECHA European Chemicals Agency (European Chemicals Agency)) had om dit onderzoek gevraagd. De onderzoekers zien een aantal belangrijke kennishiaten.

Aanpak van het onderzoek

De onderzoekers hebben 111 wetenschappelijke artikelen geanalyseerd. Al deze artikelen beschrijven gegevens uit dierstudies naar effecten van nanomaterialen op voortplanting en ontwikkeling. De manieren van toedienen in deze studies zijn ook belangrijk voor de manier waarop de mens in aanraking komt met nanomaterialen. In totaal zijn in deze studies 19 verschillende nanomaterialen getest. De resultaten zijn verschenen in een openbaar rapport.

Voorwaarden voor de studies

De onderzoekers keken bij alle artikelen naar de kwaliteit van de studie. Is het nanomateriaal goed gekarakteriseerd? Is de studie-opzet betrouwbaar en met voldoende kwaliteit uitgevoerd? Uit de geselecteerde studies haalden ze daarna de gegevens over voortplanting en ontwikkeling. De onderzoekers verzamelden ook extra gegevens. Bijvoorbeeld de verdeling van nanomaterialen over de weefsels en de gebruikte diersoort (rat of muis). Ook de gebruikte manier van toedienen hebben de onderzoekers apart genoemd (inslikken of inademen).

Niet genoeg studies volgens OESO Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling (Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling)-testrichtlijnen

Van de 111 gevonden artikelen zijn maar 6 studies uitgevoerd volgens OESO-testrichtlijnen. Hierbij slikten ratten nanomaterialen in. Geen van deze zes studies gaven duidelijke aanwijzingen voor effecten op voortplanting of ontwikkeling. OESO is de Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling. OESO-testrichtlijnen beschrijven methoden om studies uit te voeren die voor veiligheidsbeoordeling gebruikt kunnen worden. Gegevens van studies die op deze manier zijn uitgevoerd, worden wereldwijd geaccepteerd om aan wettelijke eisen te voldoen.

Studies die geen OESO-richtlijnen volgen lieten soms wel effecten zien op voortplanting of ontwikkeling. Het gaat dan bijvoorbeeld om een verminderde reactie van de bloedvaten om te verwijden of vernauwen. Dit heeft invloed op de doorbloeding van de placenta. En het geeft een verminderde levensvatbaarheid van de nakomelingen. Ook lieten nakomelingen zien dat de ontwikkeling van zenuwstelsel en hart en bloedvaten soms was verstoord. In een deel van deze studies ademden ratten nanomaterialen in. Dit is een zeer relevante blootstellingsroute voor nanomaterialen in de mens.

Kanttekeningen bij de studies

Veel van de studies onderzochten alleen het nanomateriaal. Om de afhankelijkheid van deeltjesgrootte vast te stellen moet daarnaast de niet-nanovorm worden getest. Het niveau van deeltjeskarakterisering was erg wisselend. Gegevens over chemische samenstelling, deeltjesgrootte, vorm en oppervlaktechemie zijn essentieel. Slechts een paar studies hadden hier gegevens over.

Conclusies van het onderzoek

De onderzoekers concluderen dat er nog te weinig gegevens zijn over effecten van nanomaterialen op voortplanting en ontwikkeling. Met name na inademing. Deze route kan veel belangrijker zijn voor de schadelijkheid van nanomaterialen dan inname via de mond. Daarnaast is er een bijna volledig gebrek aan onderzoek naar gevolgen van nanomaterialen voor de vrouwelijke vruchtbaarheid. In de meeste gevallen zijn alleen de mannelijke dieren onderzocht.

Adviezen voor onderzoek

De onderzoekers geven de volgende adviezen voor onderzoek naar gevolgen van nanomaterialen op voortplanting en ontwikkeling:

• Doe meer studies naar inademing van nanomaterialen.
• Doe meer studies naar effecten op de vrouwelijke vruchtbaarheid.
• Onderzoek of deeltjes over barrières, zoals de placenta, komen. En hoe komen deeltjes in het bloed of in de voortplantingsorganen?
• Kijk naar afwijkingen in het nageslacht, bijvoorbeeld in het zenuwstelsel en hart en bloedvaten. En kijk naar hoe het immuunsysteem zich ontwikkelt. En hoe vruchtbaar is het nageslacht?
• Doe nader onderzoek als eerdere resultaten aanleiding gaven tot zorg.
• Identificeer de onderliggende werking van nanomaterialen op schadelijkheid. Dit kan helpen in het groeperen van materialen en daarmee verminderen van het aantal testen.
• Coördineer het testen om een algemene aanpak voor het testen te krijgen. Dit zou in testprogramma’s kunnen.

Wat vindt het RIVM?

Dit literatuuroverzicht heeft een aantal belangrijke kennishiaten blootgelegd. Een aantal studies vond effecten die wijzen op gevolgen voor voortplanting en ontwikkeling. Maar deze studies zijn niet volgens de gestandaardiseerde OESO-testrichtlijnen uitgevoerd. Hierdoor zijn verschillen in opzet van de studies niet altijd duidelijk. Dit maakt vergelijken van studies moeilijk. De algemene conclusies voor de onderzochte nanomaterialen worden dan ook onzeker.
De huidige OESO-testrichtlijnen voor het testen van effecten op voortplanting en ontwikkeling leggen de nadruk op het inslikken van nanomaterialen. Andere manieren waarbij je in contact komt met nanomaterialen zijn ook toegestaan om te testen. Maar de testrichtlijnen beschrijven dat niet in detail. Inademing is een belangrijke manier om in contact te komen met nanomaterialen. Het RIVM onderschrijft daarom de adviezen van de Deense onderzoekers. Leg meer de focus op testen na inademing van nanomaterialen en ga het testen beter coördineren.

Een gefocust testprogramma zou kunnen helpen om de kennishiaten uit dit rapport aan te pakken. Bij dit alles is ook het vergelijken met de niet-nanovorm nodig. De OESO-richtlijnen voor testen van effecten op voortplanting en ontwikkeling zouden hiervoor als uitgangspunt moeten dienen. Daarbij kunnen bestaande richtlijnen voor studies na inademing van chemische stoffen verder richting geven.

De OESO Testrichtlijnen 412 en 413 voor studies na inademing zijn al aangepast. Dat geldt ook voor het begeleidende OESO Guidance Document 39. Deze zijn nu ook geschikt voor het testen van schadelijkheid van nanomaterialen, niet alleen voor chemische stoffen.
 

Er is dringend behoefte aan nieuwe testmethoden om de veiligheid van nieuwe nanomaterialen te testen. Dierstudies – tot op heden veel gebruikt – stuiten op ethische bezwaren en hoge kosten. Mogelijk leidt het concept van Adverse Outcome Pathways (AOP) tot versnelde ontwikkeling van een nieuw soort test.

Wat is een AOP?

Een AOP is een manier om alle stappen die uiteindelijk leiden tot schadelijke gevolgen van chemische stoffen voor de gezondheid te beschrijven. Toxicologen en risicobeoordelaars gebruiken AOP’s om uiteindelijke gezondheidsschade van een chemische stof te voorspellen.

Een voorbeeld van een AOP

Sommige nanomaterialen veroorzaken na inademing longfibrose. Een groep onderzoekers beschrijft dit voorbeeld in detail in een overzichtsartikel. Longfibrose is dan de uiteindelijke gezondheidsschade die ze willen voorspellen, de ‘adverse outcome’. De weg naar de longfibrose toe is het ‘pathway’. Hierbij beschrijven onderzoekers wat er op verschillende niveaus gebeurt. Van cellen naar weefsels en organen tot uiteindelijk de hele mens. Hierbij is kennis over de werking van het menselijk lichaam en gegevens uit eerder uitgevoerde dierstudies nodig.

Hoe werkt dit in de praktijk?

Met deze AOP hebben de onderzoekers testmethoden gevonden die belangrijke stappen in de weg naar longfibrose kunnen meten. Een voorbeeld hiervan is een test om ontsteking in cellen vast te stellen. Als nanomaterialen in geen van deze testen schade laten zien, kun je aannemen dat ze geen longfibrose veroorzaken. Wanneer de nanomaterialen wel schade in testen laten zien, is verder onderzoek nodig.

Wat is de rol van AOP’s in de risicobeoordeling van nanomaterialen?

De onderzoekers geven aan dat AOP’s geschikt zijn om andere testmethoden te ontwikkelen. Risicobeoordelaars hebben vertrouwen nodig in deze andere methoden, voordat ze deze durven te gebruiken. De methode moet aantoonbaar tot veilig gebruik van nanomaterialen leiden. AOP’s zijn een geschikte manier om de keuze voor andere methoden te onderbouwen. Door belangrijke stappen in een ziekteproces te kennen, weten onderzoekers welke schadelijke gevolgen belangrijk zijn om te bepalen. Deze gevolgen meet je vervolgens in celtesten. Of je probeert ze te schatten met computermodellen.

Hoe ver zijn we met de ontwikkeling van AOP’s voor nanomaterialen?

De Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling (OESO Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling (Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling)) werkt aan een project om AOP’s voor nanomaterialen verder te ontwikkelen. Binnen dit project worden verschillende voorstellen voor AOP’s voor nanomaterialen bekeken. Onderzoekers werken aan zes verschillende AOP’s. Samen brengen deze het mechanisme in kaart dat leidt tot schade door het inademen van nanomaterialen. De meest belangrijke gevolgen van blootstelling aan nanomaterialen zijn celschade, ontsteking en oxidatieve stress.

Worden AOP’s nu al toegepast?

De AOP’s voor nanomaterialen die er nu zijn, zijn vooral kwalitatief. Hierin is nog niet meegenomen hoeveel nanomateriaal er nodig is om gezondheidsschade te veroorzaken. De hoeveelheid nanomateriaal in een celtest vertaalt zich lastig naar een hoeveelheid die gevolgen heeft in dier of mens. De metingen van de tussenstappen kunnen daarom nog niet direct worden gebruikt voor de risicobeoordeling van nanomaterialen. Het geeft wel zicht op welke nanomaterialen geen reden tot zorg geven en welke wel. Deze laatste nanomaterialen onderzoek je dan verder.

Wat vindt het RIVM?

Onderzoekers bij het RIVM zien dat het gebruik van AOP’s zeker een meerwaarde heeft. AOP’s kan je nu al gebruiken om testmethoden te selecteren. Je kiest dan methoden voor het testen van de belangrijke tussenstappen die leiden tot gezondheidsschade. Daarnaast kan je AOP’s gebruiken om sommige nanomaterialen voorrang te geven in verder, meer diepgaand onderzoek. Bijvoorbeeld als ze reden geven tot zorg in een stap van de AOP. Hiervan kunnen onderzoekers nog veel meer gebruik maken dan ze nu doen.

AOP’s zijn nu nog niet te gebruiken in de risicobeoordeling van nanomaterialen. Hopelijk lukt het in de toekomst wel. In verschillende Europese Horizon2020 onderzoeksprojecten, zoals PATROLS en Smartnanotox, worden AOP’s voor nanomaterialen ontwikkeld. De grote uitdaging voor wetenschappers is het controleren of andere testmethoden goed werken. Je moet aantonen dat celtesten of computermodellen een voorspelling doen die klopt. Dit kost veel tijd.

Daarnaast ontbreekt nu kwantitatieve informatie in de AOP’s. Dit is nodig om hoeveelheden nanomateriaal in celsystemen om te rekenen naar veilige hoeveelheden voor mensen. Verschillende wetenschappers werken aan manieren om dit te doen, zowel voor nanomaterialen als voor chemische stoffen. Nu wordt de hoeveelheid nanomateriaal die nodig is om naar een volgende stap in het proces te gaan niet meegenomen in een AOP. Voor een betere voorspelbaarheid is dat wel gewenst. We verwachten dat in de komende vijf jaar een aantal kwantitatieve AOP’s ontwikkeld zal worden.

In consumentenproducten zoals cosmetica kunnen verschillende nanodeeltjes zitten. Helaas weten we nog steeds niet goed of nanodeeltjes ook via de huid in het lichaam kunnen komen. Dit blijkt uit een literatuuronderzoek door RIVM en Triskelion B.V. Er wordt gewerkt aan betere testrichtlijnen voor het meten van huidopname van nanodeeltjes.

Wat was het onderzoek?

Het RIVM heeft, samen met Triskelion B.V., een uitgebreid literatuuronderzoek gedaan naar de huidopname van nanodeeltjes. Dit was in opdracht van de EU Europese Unie (Europese Unie) Observatory for Nanomaterials (EUON). In 2013 voerden onderzoekers van het Deense milieuagentschap al eerder een vergelijkbaar literatuuronderzoek uit. Daarom zochten het RIVM en Triskelion B.V. vooral naar onderzoeken die na 2013 gepubliceerd zijn.
Het RIVM heeft voor dit literatuuronderzoek eisen opgesteld. Zo konden we de kwaliteit en de relevantie van de gevonden onderzoeken beoordelen. De onderzoekers moeten bijvoorbeeld de eigenschappen van hun nanodeeltjes goed gemeten hebben. Ook moet de testmethode geschikte informatie geven over de opname van deeltjes door huid van de mens. Minder dan twintig studies voldeden aan alle eisen.

Wat levert de nieuwe informatie op?

Tussen dit literatuuronderzoek en het Deense onderzoek uit 2013 zit ongeveer 7 jaar. Toch hebben de nieuwe studies nauwelijks nieuwe inzichten of meer zekerheid opgeleverd. Het nieuwe literatuuronderzoek bevestigt wat we al vermoedden. De onderzochte nanodeeltjes gaan nauwelijks door de huid heen. Sommige nanodeeltjes gaan zelfs helemaal niet door de huid heen.
Kleinere nanodeeltjes lijken makkelijker door de huid heen te gaan dan grotere deeltjes, maar niet altijd. Dit heeft te maken met de eigenschappen van het oppervlak van de deeltjes. En de kans dat deeltjes gaan samenklonteren. Nanodeeltjes gaan wel door de huid heen als de huid beschadigd is. Bijvoorbeeld bij een wondje of bij een heel droge huid. Sommige nanodeeltjes hopen zich op in de haarfollikels.

Welke informatie ontbreekt nog?

Helaas kunnen we nog niet voorspellen of een bepaald nanodeeltje door de huid heen zal gaan. Zelfs met de nieuw gevonden informatie. Er zijn te weinig verschillende nanodeeltjes onderzocht. De manier waarop de huidopname van nanodeeltjes het beste bekeken kan worden is ook nog onduidelijk. Het maakt veel uit waar de nanodeeltjes in zitten. Bijvoorbeeld of je ze op de huid brengt in een crème of in een zoutoplossing.
Er zijn nog te weinig gegevens beschikbaar van verschillende nanodeeltjes om te zeggen dat huidcontact van nanodeeltjes geen gezondheidsrisico vormt. Bovendien kunnen nanodeeltjes na langdurig contact stapelen in het lichaam. Dit kan ook gebeuren als de opname via de huid klein is.

Hoe geschikt zijn de standaard testmethoden voor huidopname van nanodeeltjes?

Er bestaat een standaardtest om de huidopname van gewone chemische stoffen (niet in nanovorm) te testen. In deze test breng je de stof aan op de huid van ratten. Het is niet duidelijk of deze test ook geschikt is voor nanodeeltjes. Maar we denken dat de huidopname van nanodeeltjes anders gaat dan bij gewone stoffen. Daarnaast bestaan er ook veel verschillen tussen de huid van knaagdieren en die van mensen. We weten niet of daardoor de huid van knaagdieren meer of minder nanodeeltjes doorlaat dan mensenhuid.
Voor het testen van stoffen in cosmetica mogen al een paar jaar geen proefdieren meer worden gebruikt. Daarom zijn er proefdiervrije testen ontwikkeld. Deze werken met gekweekte huid van mensen of met huid van varkens. Het RIVM en Triskelion B. V. denken dat deze testen geschikter zijn voor het onderzoeken van de huidopname van nanodeeltjes bij de mens dan testen met knaagdieren. Varkenshuid lijkt meer op die van de mensen.

Hoe komen we aan nieuwe geschikte informatie?

Om geschikte informatie over huidopname van nanodeeltjes te krijgen, moet een nieuwe standaardtest worden ontwikkeld:

• In deze test moet gekweekte mensenhuid of varkenshuid gebruikt worden.
• De onderzoekers moeten rekening houden met de eigenschappen van de nanodeeltjes. Bijvoorbeeld met grootte, vorm en het oppervlak van de deeltjes.
• In de test moet zowel intacte als beschadigde huid worden onderzocht. In de huidige regelgeving wordt dit niet gevraagd, maar het is wel belangrijk.
• De nanodeeltjes moeten in verschillende oplossingen of crèmes op de huid worden aangebracht.

Als er genoeg deeltjes zijn getest met dezelfde standaardtest, zal het gemakkelijker worden om de huidopname van nanodeeltjes te voorspellen.

Werken aan betere protocollen om huidopname van nanodeeltjes te testen

Het testen van de huidopname van nanodeeltjes moet gebeuren volgens een zogenaamd testprotocol. De Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling (OESO Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling (Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling)) is een belangrijke organisatie voor het opstellen van zulke testprotocollen. Binnen de OESO werken landen wereldwijd samen. Wanneer onderzoekers nanodeeltjes testen met deze protocollen, kunnen ze de gevonden gegevens makkelijker met elkaar vergelijken.

Het RIVM is betrokken bij het aanpassen van de bestaande OESO-protocollen voor nanomaterialen. In het Malta Initiatief bekijkt het RIVM welke protocollen aangepast moeten worden. Het protocol voor het testen van huidopname van nanomaterialen is ook kandidaat voor aanpassing.
 

In de afgelopen 10 tot 20 jaar is het aantal consumentenproducten met nanodeeltjes sterk gestegen. Onderzoekers kijken meestal naar de veiligheid van nanodeeltjes in pure vorm. De veiligheid van de nanodeeltjes zoals ze in het product zitten of eruit komen, is onderbelicht. Onderzoekers in Oostenrijk keken hier wel naar.

Waarom is onderzoek naar deeltjes in het product zo belangrijk?

Nanodeeltjes kunnen veranderen nadat producenten ze aan hun product toevoegen. De deeltjes die een consument tegenkomt, kunnen anders zijn dan de deeltjes die erin zijn gestopt. De nanodeeltjes kunnen bijvoorbeeld reageren met andere ingrediënten van het product. Ook kunnen de eigenschappen van de deeltjes veranderen doordat ze in een andere omgeving zitten. Nanodeeltjes in een spuitbus veranderen bijvoorbeeld doordat ze bij het spuiten van een vloeistof in een gas terechtkomen. Daardoor kunnen de eigenschappen van de deeltjes veranderen.

Nieuw onderzoek naar nanodeeltjes in lifestyleproducten

De Oostenrijkse onderzoekers hebben gekeken of er een wisselwerking is tussen nanodeeltjes en andere ingrediënten van lifestyleproducten. Zij hebben hennatatoeages, cosmetica en huidverzorgingsproducten onderzocht. Zij testten of het toevoegen van titaniumdioxide nanodeeltjes invloed had op de schadelijkheid van andere ingrediënten in het product. Ook hebben zij andersom gekeken: zijn titaniumdioxide nanodeeltjes schadelijker na toevoegen aan zo’n product?

Wat is er onderzocht?

De onderzoekers wilden nanodeeltjes in veelgebruikte producten testen. Op verschillende middelbare scholen in Oostenrijk onderzochten ze welke hedendaagse lifestyleproducten scholieren veel gebruiken. Daarna maakten ze een keuze van ingrediënten. Samen met de nanodeeltjes kunnen deze ingrediënten op de huid terechtkomen. De onderzoekers bekeken de volgende producten en ingrediënten:

• Hennatatoeages met 2-hydroxy-1,4-naftoquinon(HNQ), en p-fenyleendiamine als kleurstof
• Parfums met butylfenyl-methylpropional (beter bekend als Lilial) als geurstof
• Cosmetica en huidverzorgingsproducten met vier verschillende parabenen (methyl-, ethyl-, propyl-, en butylparabeen) als conserveermiddelen

Eerst keken ze of er een wisselwerking was tussen titaniumdioxide nanodeeltjes en de andere ingrediënten in een testoplossing. Daarna keken ze naar de schadelijkheid van de afzonderlijke ingrediënten van het product Dit deze de onderzoekers in aan- en afwezigheid van titaniumdioxide nanodeeltjes. Hiervoor gebruikten ze gekweekte huidcellen. Huidcontact is namelijk de belangrijkste blootstellingsroute bij gebruik van deze producten. De onderzoekers keken ook naar aanwijzingen voor stress en schadelijkheid in de huidcellen, maar niet naar allergische reacties.

Wat kwam er uit het onderzoek?

Alleen in combinatie met ingrediënt HNQ uit hennatatoeages zagen de onderzoeers een verandering in de titaniumdioxide nanodeeltjes. Ze gingen sterker samenklonteren, maar de schadelijkheid veranderde niet. Tussen titaniumdioxide nanodeeltjes en de andere ingrediënten bleek er nauwelijks een wisselwerking te zijn. Andersom veranderde het toevoegen van titaniumdioxide nanodeeltjes de schadelijkheid van de verschillende ingrediënten voor de huidcellen niet.

Wat vindt het RIVM?

Het RIVM vindt het idee achter dit onderzoek goed. Het is belangrijk om uit te zoeken of nanodeeltjes van invloed zijn op de mogelijke schadelijkheid van ingrediënten van een consumentenproduct. Hierdoor kunnen producenten beter besluiten of het mogelijk schadelijk is om nanodeeltjes aan een product toe te voegen. De keuze om dit onderzoek te doen met titaniumdioxide nanodeeltjes is logisch, omdat deze nanodeeltjes veel voorkomen in producten voor de huid.

Maar het RIVM vindt dat het onderzoek geen volledig antwoord geeft op de vraag. Dit komt door de manier van testen. Het lijkt erop dat titaniumdioxide nanodeeltjes samen met andere ingrediënten niet leiden tot schadelijke effecten. Maar hier kunnen we niet zeker van zijn. De gekozen testmethode houdt onvoldoende rekening met het volgende:

• De onderzoekers gebruikten de titaniumdioxide in een waterige testoplossing. De meeste huidproducten zijn vettig.
• Producten zijn vaak een mengsel van veel verschillende ingrediënten . In dit Oostenrijkse onderzoek is de invloed van nanodeeltjes steeds op één ingrediënt getest. In werkelijkheid zullen verschillende ingrediënten samen reageren. En mogelijk reageren met verschillende nanodeeltjes op de huid.

Als een mengsel van ingrediënten meer lijkt op het product, zal een test hiermee ook een beter beeld van de veiligheid van zo’n product geven. Zulke testen zijn nog in ontwikkeling.

Voor een beter klimaat zoeken vernieuwende bedrijven naar andere vormen van winning en opslag van energie. Er is bijvoorbeeld veel onderzoek naar nieuwe, geavanceerde nanomaterialen in batterijen. Een nieuw wetenschappelijk onderzoek maakt duidelijk dat deze geavanceerde nanomaterialen ook nadelige effecten in het milieu kunnen veroorzaken. Bacteriën kunnen bijvoorbeeld resistent worden door contact met de nanodeeltjes.

Steeds meer nanodeeltjes in batterijen en accu’s

In batterijen en accu’s van elektrische auto’s worden steeds meer lithium-nikkel-mangaan-kobaltoxide (NMK-nanodeeltjes) gebruikt. Naar schatting bevat de accu van één elektrische auto ongeveer 50 kg kilogram (kilogram) van deze nanodeeltjes. Als zo’n elektrische auto een ongeluk krijgt, kunnen de deeltjes uit de accu vrijkomen in het milieu. Ook als afgeschreven accu’s verkeerd verwerkt worden, kunnen de deeltjes in het milieu terechtkomen.

Effecten op bacteriën

Amerikaanse onderzoekers testten de invloed van NMK-nanodeeltjes op bacteriën van de algemene soort Shewanella oneidensis. Deze bacteriën komen veel voor in meren en zijn niet ziekteverwekkend. Uit het onderzoek bleek dat deze bacteriën langzamer groeiden wanneer ze in contact waren gekomen met NMK-nanodeeltjes. Dit effect was tijdelijk. Nadat de nanodeeltjes waren weggehaald, gingen de bacteriën na een tijdje weer normaal groeien. De onderzoekers geven twee mogelijke verklaringen voor deze waarnemingen:

• De NMK-nanodeeltjes verliezen na een tijdje hun giftigheid. Dit kan gebeuren doordat de deeltjes langzaam oplossen in het milieu. Ook kunnen de nanodeeltjes te veel verspreid raken in het milieu. Het aantal nanodeeltjes waarmee de bacteriën in contact komen, wordt dan minder.
• De bacteriën passen zich na een tijdje aan, zodat ze geen last meer hebben van de nanodeeltjes.

Resistentie van bacteriën

Als bacteriën zich aanpassen, kunnen ze ongevoelig worden voor de stoffen waarmee ze in contact komen, zoals antibiotica. Dit heet resistentie.

De onderzoekers wilden weten of de bacteriën echt resistent werden. Ze hebben dit getest door gekweekte kolonies van de bacterie S. oneidensis meerdere keren in contact te brengen met NMK-nanodeeltjes. Ook testten ze de losse metaalionen van nikkel, mangaan en kobalt. Hiermee bootsten ze de situatie na waarin de nanodeeltjes oplossen in het milieu.

Uit de testen bleek dat de bacteriën inderdaad resistent werden tegen de nanodeeltjes. En ook tegen de ionen. De bacteriën gaven deze resistentie ook via hun DNA deoxyribonucleic acid (deoxyribonucleic acid) door aan nieuwe generaties. De resistente bacteriën konden hierdoor blijven groeien bij steeds grotere aantallen NMK-nanodeeltjes. De onderzoekers zagen ook dat de bacteriën meer resistent waren voor blootstelling aan de metaalionen dan voor blootstelling aan de deeltjes zelf.

Bijwerkingen van resistentie

Als “bijwerking” van het ontwikkelen van resistentie werden de S. oneidensis bacteriën langer. Dit langer worden is een algemeen bekend verschijnsel. Het komt vaker voor bij bacteriën als reactie op stress door blootstelling aan stoffen zoals bijvoorbeeld antibiotica. De lange bacteriën zijn moeilijker eetbaar voor bacterie-eters die algemeen in het milieu voorkomen. Het resistent worden van bacteriën tegen nanodeeltjes in het milieu kan daardoor ook effecten hebben op de voedselketen.

Wat vindt het RIVM?

Dit onderzoek brengt een nieuw probleem aan het licht. Nanodeeltjes die niet antibacterieel zijn, kunnen in het milieu toch bacteriën resistent maken. In sommige producten worden nanodeeltjes van zilver, koperoxide of zinkoxide expres gebruikt voor een antibacterieel effect.
Het resistent worden van bacteriën tegen deze antibacteriële nanodeeltjes en/of de metalen daarin is een bekende zorg. Maar dit onderzoek laat zien dat ook andere nanodeeltjes dit effect ook kunnen veroorzaken als ze in het milieu terechtkomen. Ook als de nanodeeltjes niet voor een antibacterieel effect worden gebruikt in producten.

Het is niet bekend of de bacteriën die zich aangepast hebben aan NMK-nanodeeltjes ook anders zullen reageren op andere nanodeeltjes. Of op antibiotica. De aanpassing van de bacteriën aan de NMK-nanodeeltjes zou in theorie ook kunnen zorgen voor resistentie tegen antibiotica. Maar de onderzoekers hebben dat niet getest. Het is ook niet bekend, of andere soorten bacteriën op dezelfde manier zullen reageren op deze NMK-nanodeeltjes. Dat de bacteriën resistent worden en daarbij ook langer worden, kan zorgen voor problemen in het milieu.

Dit onderzoek laat zien dat er meer aandacht moet komen voor schadelijke effecten door nanomaterialen in batterijen voor het milieu. Zeker nu er meer batterijen nodig zijn voor de energietransitie. Het is niet bekend of er ook problemen in het menselijk lichaam kunnen optreden. Het is belangrijk dat innovatie en schadelijkheidsonderzoek elkaar weten te vinden en samen werken aan veilige nieuw producten.

Nanogeneesmiddelen hebben soms bijwerkingen voor het immuunsysteem. Ze kunnen bijvoorbeeld ontstekingsreacties veroorzaken of zorgen dat het immuunsysteem niet goed reageert op ziekteverwekkers. Het RIVM heeft de afgelopen jaren bestudeerd wat voor testen je kunt gebruiken om dit te onderzoeken. Een bijbehorende strategie geeft aan hoe de testen ingezet kunnen worden. Het is nu aan de onderzoekers om deze testen en de strategie verder te ontwikkelen en te standaardiseren.

Waarom moeten de testen verder ontwikkeld worden?

De extra ontwikkeling en standaardisatie van de testen en de strategie is een belangrijke volgende stap. Die is namelijk nodig om te laten zien dat een geneesmiddel veilig is. De International Council for Harmonisation of Technical Requirements for Pharmaceuticals for Human Use (ICH) raadt hiervoor alleen gestandaardiseerde testen aan.

Waarom extra testen voor nanogeneesmiddelen?

Op dit moment hoeven fabrikanten vaak niet veel onderzoek te doen naar de invloed van hun medicijn op het immuunsysteem. Om te laten zien dat het veilig is, is een standaard dierproef meestal genoeg. Maar van nanogeneesmiddelen weten we dat ze bijna allemaal worden opgenomen door cellen van het immuunsysteem. Dit gebeurt voor nanogeneesmiddelen meer dan voor de meeste ‘gewone’ medicijnen. Daarom is het belangrijk om te weten of ze het immuunsysteem niet beschadigen.

Hoe zien de testen eruit?

Met vrij simpele testen kom je snel meer te weten over de invloed van een nanogeneesmiddel op het immuunsysteem. De testen die het RIVM aanraadt zijn allemaal in-vitrotesten. Dit betekent dat ze menselijke cellen van het immuunsysteem gebruiken die je in het laboratorium kunt kweken. Er komt dus geen proefdier aan te pas. Zo is het ook niet nodig om rekening te houden met de verschillen tussen mensen en proefdieren.

Hoe gebruik je de in-vitrotesten?

De verschillende in-vitrotesten behandelen allemaal een net iets ander deel van het immuunsysteem. Het is niet altijd nodig om voor ieder nanogeneesmiddel alle testen te doen. Dit hangt af van hoe het nanogeneesmiddel gebruikt wordt.
In sommige gevallen zijn in-vitrotesten niet genoeg en kun je niet om een dierstudie heen. Sommige delen van het immuunsysteem zijn te ingewikkeld om alleen in celsystemen te onderzoeken. Dan kun je de uitslag van de in-vitrotest gebruiken om een betere studie met proefdieren te ontwerpen. De strategie die het RIVM ontwikkeld heeft, laat zien hoe je de in-vitrotesten het beste kunt gebruiken. En wat de uitslag betekent.

Waar vind ik deze teststrategie?

Het tijdschrift Nanomedicine and Nanobiotechnology heeft de teststrategie gepubliceerd die het RIVM heeft bedacht. RIVM heeft dit artikel geschreven in samenwerking met het College ter Beoordeling van Geneesmiddelen.

Waar kunnen de testen van nut zijn?

Het immuunsysteem van de mens is heel ingewikkeld. Verschillende cellen van het immuunsysteem werken samen om een ziekte te bestrijden. Het is dus niet mogelijk om de invloed van nanogeneesmiddelen heel precies te onderzoeken in in-vitrotesten. Toch kunnen de testen dit best goed voorspellen. Deze informatie waarschuwt artsen of ze bijwerkingen kunnen verwachten als ze een nanogeneesmiddel voor het eerst in patiënten gebruiken. Het RIVM pleit ervoor dat testen op het immuunsysteem een vast onderdeel worden van de veiligheidsdata die fabrikanten van nanogeneesmiddelen moeten leveren.

Kun je andere nanomaterialen op dezelfde manier testen?

Niet alleen nanogeneesmiddelen worden opgenomen door cellen van het immuunsysteem. Dit gebeurt ook met andere nanomaterialen die mensen binnenkrijgen. Het is dus mogelijk om (een deel van) dezelfde testen te gebruiken. Toch zijn er belangrijke verschillen tussen nanogeneesmiddelen en nanomaterialen om rekening mee te houden.

Nanogeneesmiddelen spuit men meestal in via een naald van een spuit of infuus. Daardoor komen er in korte tijd heel veel nanodeeltjes in het bloed. Medicijnen moeten zuiver zijn, dus we weten veel over hoe ze eruitzien. Ook weten we hoeveel er in het lichaam terechtkomt en waar het blijft. Daar moeten fabrikanten namelijk onderzoek naar doen.

Een nanomateriaal uit de omgeving, in consumentenproducten of in ons voedsel is vaak niet zuiver. Aan het oppervlak van een nanomateriaal blijft van alles plakken en het is niet altijd bekend wat. We weten ook niet altijd hoe nanomaterialen het lichaam binnenkomen.

Dit kan bijvoorbeeld via de longen na inademing of door de darmen via eten. Ze komen meestal niet direct in het bloed zoals dat via een naald gebeurt. Daardoor weten we vaak niet hoeveel er in het lichaam terechtkomt. Maar ze kunnen wel langzaam in het lichaam ophopen.

Hoe nu verder?

In het H2020 EU Europese Unie (Europese Unie) project REFINE werkt men al aan het verder standaardiseren van een aantal van de testen voor nanogeneesmiddelen. Ook RIVM doet mee aan dit project. Het zal niet lukken om alle testen te standaardiseren. Daar duurt het project niet lang genoeg voor. Maar het consortium denkt al na over stappen hierna.

Ook brengen ze de ontwikkelingen van het project onder de aandacht van de autoriteiten die zich bezighouden met geneesmiddelen. Voor nanomaterialen is eerst meer onderzoek nodig naar de testen: welke testen voorspellen de invloed op het immuunsysteem het beste?. Het immuunsysteem krijgt steeds meer aandacht in projecten die onderzoek doen naar nanomaterialen. Maar een standaard teststrategie is er nog niet.

REACH Registration, Evaluation, Authorisation and restriction of Chemicals (Registration, Evaluation, Authorisation and restriction of Chemicals) is de Europese wetgeving voor chemische stoffen die in Europa op de markt komen. Deze wetgeving verplicht bedrijven om veiligheidsgegevens te leveren. Deze gegevens moeten laten zien dat chemische stoffen die bedrijven op de markt zetten veilig worden gebruikt. Sinds 1 januari 2020 moeten bedrijven die nanomaterialen op de markt zetten daar speciaal gegevens over leveren. Zo laten zij zien aan de REACH-wetgeving te voldoen. Maar op 1 januari hadden bedrijven nog maar weinig gegevens over nanomaterialen geleverd.

Niet geregistreerd? Dan mogelijk illegaal

Op 1 januari was maar zo’n 10% van de verwachte 300 stoffen met nanovormen geregistreerd. Het Europese Agentschap voor chemische stoffen (ECHA European Chemicals Agency (European Chemicals Agency)) waarschuwt dat nanomaterialen zonder registratie mogelijk illegaal op de markt zijn. Een fabrikant mag een nanovorm niet op de markt brengen, als deze niet eerst is geregistreerd. Voor registratie levert het bedrijf gegevens over veilig gebruik aan ECHA. Samen met vertegenwoordigers van Europese lidstaten, beoordeelt ECHA de gegevens die bedrijven hiervoor leveren.

300 stoffen met nanovormen moeten geregistreerd

ECHA verwacht dat bedrijven ongeveer 300 verschillende stoffen met nanovormen moeten registreren. Dit getal baseert ECHA op verschillende beschikbare lijsten. Dit zijn de gegevens vanuit België en Frankrijk waar nationaal wordt geregistreerd hoeveel nanomaterialen op de markt komen. Daarnaast gebruikt ECHA de Europese lijst van nanomaterialen in cosmetica.

Campagne voor registratie nanomaterialen

Om bedrijven te helpen hun nanomaterialen te registreren, onderneemt ECHA een aantal acties. Allereerst stelt het agentschap een video beschikbaar. Hierin geeft ECHA advies over het registreren van nanovormen. Daarnaast probeert ECHA met brancheorganisaties en lidstaten bekendheid te geven aan de noodzaak van registratie.

ECHA ondersteunt bij leveren gegevens

Voor een deel van de benodigde gegevens zijn op dit moment nog geen goede methoden voor handen. Daarom past ECHA dit jaar de handleidingen voor REACH verder aan voor toepassingen van nanovormen. Dit moet verder duidelijk maken hoe bedrijven de gegevens voor nanomaterialen moeten leveren. Ook heeft ECHA een voorbeeld gegeven. Hiermee helpt ECHA de registranten om te laten zien dat ze alle mogelijkheden hebben gebruikt om aan hun verplichtingen te voldoen. Het voorbeeld laat zien waar de registrant een argumentatie moet geven voor het ontbreken van geschikte methoden.

Kritiek op beleid van ECHA

In mei reageerden verschillende organisaties op het bericht van ECHA. De ngo European Environmental Bureau (EEB) roept op tot strengere handhaving van de regel “geen gegevens, geen markt”. Deze regel staat in Artikel 5 van de REACH-wetgeving. EEB plaatst ook kanttekeningen bij de rol van ECHA. Het agentschap zou zich teveel richten op het helpen van bedrijven bij het leveren van hun gegevens.

Bedrijven vragen om begrip

Vertegenwoordigers van bedrijven die nanomaterialen op de markt zetten, vragen echter om begrip en wijzen op de moeilijkheden: 

• Een deel van de gevraagde karakterisering van nanomaterialen willen fabrikanten niet delen met hun concurrenten. Dat maakt het erg lastig om het eens te worden over het delen van gegevens over veilig gebruik. Dit delen van gegevens is een van de pijlers van REACH om het aantal dierproeven te verminderen.
• Bedrijven hebben computersystemen en handleidingen nodig om hun gegevens aan te leveren. ECHA zorgt voor deze systemen en handleidingen. Aanpassingen hiervan kwamen pas laat beschikbaar voor bedrijven.

Over het verwachte aantal van 300 stoffen hebben bedrijven ook twijfels. Ze geven aan dat ze een deel van deze stoffen niet onder REACH hoeven te vermelden. Bijvoorbeeld omdat de toepassing onder een andere wetgeving valt. Ook geven bedrijven aan dat een deel niet onder de definitie van nanovorm in REACH valt. Bijvoorbeeld omdat het vloeistoffen zijn.

Wat vindt het RIVM?

ECHA geeft geen mogelijke oorzaken voor het lage aantal registraties. We kunnen hier wel speculeren over mogelijke oorzaken.

Een deel van de verklaring ligt mogelijk in wat ECHA verwacht. Zijn er inderdaad registratieverplichtingen voor zo’n 300 stoffen in nanovorm? De REACH-Verordening verplicht registratie van stoffen als een bedrijf deze per jaar in hoeveelheden van 1000 kilogram of meer produceert, of op de markt brengt. België en Frankrijk registreren al veel kleinere hoeveelheden, vanaf 100 gram. Het is dus goed mogelijk dat deze nationale lijsten stoffen bevatten die onder REACH geen registratieverplichtingen hebben. Bedrijven delen deze mening.

Hierbij moet wel opgemerkt dat nanovormen vaak onderdeel zijn van een stofregistratie. Als een bedrijf een stof in zowel nanovorm(en) als andere vormen op de markt brengt, moet het de hoeveelheden optellen. Dat betekent dat bedrijven mogelijk ook kleinere hoeveelheden nanomateriaal moeten registreren. Dat zijn ze verplicht als ze ook andere vormen van de stof producerenen en het totaal boven de 1000 kilogram per jaar komt.

Er zijn geen goede handleidingen. Pas in december 2019 zette ECHA de nieuwe handleiding op de website. Hierin staat hoe een bedrijf een nanovorm moet identificeren. Hierin lijkt de optie om “verzamelingen van vergelijkbare nanovormen” te registreren niet duidelijk uitgelegd. ECHA gaf kort geleden aan dat bijna de helft van de registraties hier niet voldoende gegevens voor levert. Dat deed het Agentschap in een overleg met lidstaten. Bedrijven geven vaak geen goede beschrijving van de reden om deze “verzamelingen” te vormen.

Als bedrijven meer ervaring krijgen met de nieuwe regels en met de handleiding zal dit waarschijnlijk verbeteren. Toch is extra aanpassing van handleidingen zeker ook nodig. Eerder al heeft ECHA de handleidingen aangepast voor nanomaterialen. De belangrijkste zijn die voor hoofdstukken R7a, R7b en R7c. Deze hoofdstukken beschrijven welke gegevens nodig zijn om veilig gebruik aan te tonen. Ook helpen ze om deze gegevens aan te leveren.

De laatste aanpassingen van de REACH-wetgeving, specifiek voor nanomaterialen (Verordening (EU) 2018/1881) maken nieuwe aanpassing noodzakelijk. Namens Nederland zal het RIVM ECHA helpen bij deze aanpassingen.