Fabrikanten hebben van nanotechnologie afgeleid grafeen gebruikt in gelaatsmaskers - nu zijn er zorgen over de veiligheid. Waarschuwingen voor mogelijke "vroege pulmonale toxiciteit" in verband met grafeen bevattende gelaatsmaskers doen ernstige vragen rijzen over de veiligheidscontroles en -balansen.

Gezichtsmaskers

Gelaatsmaskers moeten je beschermen, niet je in groter gevaar brengen. Afgelopen vrijdag onthulde Radio Canada echter dat inwoners van Quebec en Ottawa werd geadviseerd bepaalde soorten grafeen bevattende maskers niet te gebruiken omdat ze mogelijk schadelijk zouden kunnen zijn. Lees hier.

Het materiaal in de maskers is grafeen - een vorm van koolstof die bestaat uit nanoscopisch dunne vlokken van zeshoekig gerangschikte koolstofatomen. Het is een materiaal dat een aantal potentieel gunstige eigenschappen heeft, waaronder het vermogen om bacteriën en virussen te doden wanneer zij eraan worden blootgesteld.

Maar ondanks ikts vele gebruiksmogelijkheden, is de wetenschappelijke jury er nog niet over uit hoe veilig het materiaal is.

Zoals bij alle materialen hangen de potentiële gezondheidsrisico's van grafeen af van de vraag of het in het lichaam terecht kan komen, waar het naartoe gaat als dat het geval is, wat het doet als het daar terechtkomt, en hoeveel er van nodig is om genoeg schade aan te richten om zorgwekkend te zijn. Hoewel dit vrij elementaire vragen zijn, zijn er helaas niet veel antwoorden voorhanden als het gaat om het gebruik van de stof in gezichtsmaskers.

Opkomende bezorgdheid

(Toegevoegd op 26 maart 2021) De huidige bezorgdheid over het gebruik van grafeen in gezichtsmaskers komt voort uit een memo dat op 25 maart door Health Canada naar de Canadese Provinciale en Territoriale Ministeries van Volksgezondheid is gestuurd. Dit memo is, voor zover ik weet, nog niet openbaar gemaakt, hoewel het wel melding maakt van plannen om een publieke verklaring uit te brengen.

In de nota beveelt Health Canada gebruikers aan "te stoppen met het kopen en gebruiken van gezichtsmaskers die nano-vormig grafeen bevatten" - een verklaring die betrekking heeft op een groeiend aantal in de handel verkrijgbare gezichtsmaskers.

Om dit te ondersteunen, staat er:

• Health Canada heeft een voorlopige risicobeoordeling uitgevoerd, waaruit bleek dat de inhalatie van nano-vormig grafeen tot vroegtijdige pulmonale toxiciteit kan leiden. Tot dusver heeft Health Canada geen gegevens ontvangen die de veiligheid en doeltreffendheid van gezichtsmaskers met nano-vormig grafeen ondersteunen.
• Bij gebrek aan bewijzen van de fabrikant dat maskers met een laag nanografeen veilig en doeltreffend kunnen worden gebruikt, acht Health Canada het risico van deze medische hulpmiddelen dan ook onaanvaardbaar.

Afgezien daarvan zijn er nog geen details over de gegevens die in die voorlopige risicobeoordeling zijn verwerkt.

Hoe giftig is grafeen?

De bezorgdheid over grafeen werd aangewakkerd door eerder onderzoek naar een andere vorm van koolstof - koolstofnanobuizen. Het blijkt dat sommige vormen van deze vezelachtige materialen bij inademing ernstige schade kunnen veroorzaken. In het verlengde van dit onderzoek kan men zich natuurlijk afvragen of het nauwe neefje van koolstofnanobuisjes, grafeen, dezelfde problemen oplevert. Lees hier.

Omdat grafeen veel van de fysische en chemische aspecten mist die koolstofnanobuizen schadelijk maken (zoals dat ze lang en dun zijn en moeilijk door het lichaam kunnen worden afgebroken), zijn er aanwijzingen dat het materiaal veiliger is dan zijn neefjes in de nanobuizen. Maar veiliger betekent niet veilig. En het huidige onderzoek wijst uit dat dit geen materiaal is dat zou moeten worden gebruikt op plaatsen waar het mogelijk kan worden ingeademd, zonder eerst een flinke hoeveelheid veiligheidstests uit te voeren.

In de afgelopen jaren zijn er een aantal uitgebreide reviews geweest over de potentiële toxiciteit van grafeen, waaronder dit paper uit 2018 van Bengt Fadeel en collega's, en dit van Vanesa Sanches en collega's. Beide zijn solide reviews door zeer gerespecteerde onderzoeksteams. En beide geven aan dat, hoewel de toxiciteit van grafeen complex is en in sommige gevallen laag kan zijn, het niet te verwaarlozen is. Lees hier.

Wat het inademen van grafeen betreft, wijst de huidige stand van de wetenschap erop dat als het materiaal in de lagere delen van de longen (het respirabele of alveolaire gebied) terechtkomt, het bij voldoende hoge concentraties tot een ontstekingsreactie kan leiden.

Er zijn aanwijzingen dat schadelijke reacties van betrekkelijk korte duur zijn en dat grafeendeeltjes door het afweersysteem van de longen kunnen worden afgebroken en afgevoerd. Dit is goed nieuws, want het betekent dat het inademen van het materiaal waarschijnlijk minder gevolgen zal hebben voor de gezondheid op lange termijn.

Er zijn ook aanwijzingen dat grafeen, in tegenstelling tot sommige vormen van dunne, rechte koolstofnanobuisjes, niet migreert naar de buitenste lagen van de longen, waar het mogelijk veel meer schade kan aanrichten. Ook dit is bemoedigend, omdat het erop wijst dat grafeen waarschijnlijk niet zal leiden tot ernstige gezondheidseffecten op lange termijn, zoals mesothelioom.

Onderzoek toont echter ook aan dat dit geen goedaardig materiaal is. Hoewel het gemaakt is van koolstof - en het is verleidelijk om te denken dat koolstof veilig is, alleen maar omdat we ermee vertrouwd zijn - zijn er aanwijzingen dat de gekartelde randen van sommige grafeendeeltjes cellen kunnen beschadigen, wat kan leiden tot plaatselijke schade als het lichaam reageert op eventuele schade die het materiaal veroorzaakt.

Er bestaat ook bezorgdheid, hoewel die in de literatuur minder goed wordt onderzocht, dat sommige vormen van grafeen dragers kunnen zijn van metaaldeeltjes van nanometergrootte die in de longen behoorlijk destructief kunnen zijn. Dit is zeker het geval met sommige koolstofnanobuizen, aangezien de metalen katalysatordeeltjes die voor de fabricage ervan worden gebruikt, in het materiaal terechtkomen en bijdragen tot de toxiciteit ervan.

In het kort komt het erop neer dat, hoewel er nog veel leemten zijn in onze kennis over de hoeveelheid grafeen die veilig kan worden ingeademd, het inhaleren van kleine grafeendeeltjes waarschijnlijk geen goed idee is, tenzij uitvoerige tests het tegendeel hebben aangetoond.

En dit brengt ons bij grafeen-bevattende gezichtsmaskers.

Let op.

Kan grafeen in gezichtsmaskers een gezondheidsrisico inhouden?

Als algemene vuistregel geldt dat technisch vervaardigde nanomaterialen niet mogen worden gebruikt in producten waar ze onbedoeld kunnen worden ingeademd en de gevoelige lagere regionen van de longen kunnen bereiken. Maar kunnen grafeenhoudende gelaatsmaskers grafeenhoudende deeltjes afgeven die klein genoeg zijn om ingeademd te worden en in gevoelige delen van de longen terecht te komen?

Ik moet bekennen dat ik hier op een dood spoor ben beland in mijn zoektocht naar bewijs voor of tegen het vrijkomen van grafeenhoudende deeltjes in de door Radio Canada genoemde gelaatsmaskers. Maar dit op zich is al een rode vlag.

Gezien alles wat we weten over de longtoxiciteit van synthetische nanodeeltjes en de onzekerheid over de inhalatierisico's van grafeen, had iemand zich dit moeten afvragen toen hij maskers ontwikkelde die grafeen bevatten.

Wanneer nanodeeltjes in de lucht worden ingeademd en doordringen tot de lagere regionen van de longen (het alveolaire gebied), kunnen ze een reactie uitlokken die nauwer verbonden is met het aantal of het oppervlak van de deeltjes dan met hun massa. Hierdoor kunnen zeer kleine hoeveelheden materiaal veel schade aanrichten - veel meer dan je op grond van de massa van het materiaal alleen zou denken.

Een van de gevolgen hiervan is dat hoe kleiner of dunner de deeltjes zijn, hoe meer schade ze kunnen aanrichten.

Grafeen bestaat meestal uit plaatvormige deeltjes die slechts enkele atomen dik zijn en honderden tot duizenden nanometers breed (een nanometer is een miljardste van een meter). Als deze plaatjes bij het inademen van een masker in de lucht terecht zouden komen, zouden veel van deze deeltjes het longblaasje bereiken.

We weten natuurlijk niet of ze vrijkomen of niet. Ik heb daar geen gegevens over gezien, en misschien zitten ze zo stevig vast aan het materiaal van het masker dat ze blijven zitten. En van wat we weten over de fysica van nanodeeltjes is het onwaarschijnlijk dat individuele bloedplaatjes loskomen omdat de krachten die hen op hun plaats houden gewoon te sterk zouden zijn.

Maar er is een redelijke kans dat er klonters bloedplaatjes vrijkomen - vooral als de maskerfabrikant niet goed heeft nagedacht over het ontwerp. In dat geval kunnen in de lucht zwevende deeltjes met een diameter tot ongeveer 5-10 µm een potentieel gevaar voor de gezondheid vormen.

En op dit punt is meer informatie dringend nodig - vooral omdat er steeds meer op grafeen gebaseerde maskers over de hele wereld worden verkocht.

Als Radio Canada het bij het rechte eind heeft dat Health Canada heeft gewaarschuwd voor "de mogelijkheid van vroegtijdige pulmonale toxiciteit" in verband met een bepaald merk grafeenhoudende gezichtsmaskers, zou dit betekenen dat er een plausibel potentieel bestaat voor grafeenhoudende deeltjes die vrijkomen en ingeademd worden wanneer iemand deze maskers draagt. En als dat zo is, moeten er serieuze vragen worden gesteld over de potentiële gezondheidsrisico's en de omvang van het probleem.

Het is belangrijk hier te benadrukken dat we nog niet weten of er grafeendeeltjes vrijkomen en, zo ja, of dat in voldoende hoeveelheden gebeurt om gezondheidseffecten te veroorzaken. En er zijn aanwijzingen dat, als er al gezondheidsrisico's zijn, deze van betrekkelijk korte duur zijn - eenvoudigweg omdat grafeendeeltjes effectief kunnen worden afgebroken door het afweersysteem van de longen.

Tegelijkertijd lijkt het zeer onverantwoord om een materiaal met onbekende inhalatierisico's op te nemen in een product dat nauw verbonden is met inademing. Vooral wanneer er een groeiend aantal gezichtsmaskers beschikbaar is die beweren grafeen te gebruiken.

Wie produceert er grafeen gezichtsmaskers?

Radio Canada beweert dat de grafeenmaskers die de mensen wordt afgeraden te gebruiken, worden geproduceerd door de in Quebec gevestigde fabrikant Métallifer. Het blijkt echter dat deze maskers afkomstig zijn van de Chinese holding Jinan Shengquan Group Share Holding Co., Ltd.

Binnen de Shengquan Group maakt de Shandong Shengquan New Materials Co., Ltd. een reeks gezichtsmaskers en ademhalingsapparatuur waarin grafeen is verwerkt. En een snelle zoektocht op Amazon wijst uit dat een groot aantal bedrijven gezichtsmaskers lijkt te verkopen die Shandongs voornaamste technologie "biomassa-grafeen" bevatten. Lees hier.

Volgens informatie op nbgenerator.com is het biomassa-grafeen van Shandong "afgeleid van natuurlijke rietjes als grondstof, die de pyrolysemethode gebruiken op basis van groepsafzetting koolstofafzetting". De website verwijst ook naar het Chinese octrooi ZL 2015 1 0819312.x.

Dit octrooi geeft iets meer inzicht in het materiaal, maar helaas niet veel. Wat het wel aangeeft is dat het product sporen bevat van verschillende katalytische metalen, waaronder ijzer en nikkel - mogelijk in de vorm van nanodeeltjes. En om terug te komen op wat bekend is over de inhalatietoxiciteit van andere vormen van koolstof: de aanwezigheid van katalytische metalen kan een probleem vormen.

Interessant is dat de Amerikaanse Centers for Disease Control and Prevention National Personal Protective Technology Laboratory (NPPTL) in juni 2020 tests heeft uitgevoerd met een grafeenrespirator van Shandong biomassa. Het ademhalingstoestel presteerde goed in tests die bedoeld zijn om te beoordelen of het in staat is blootstelling aan deeltjes in de buitenlucht te voorkomen. Maar daarbij werd niet expliciet gekeken naar deeltjes die uit het masker kunnen zijn vrijgekomen. Lees hier.

Het goede nieuws hier is dat de hoge gemeten filtratiesnelheden (meer dan 97% effectief) suggereren dat er weinig interne uitscheiding van fijne deeltjes was. De tests tonen echter niet expliciet aan dat potentieel schadelijke grafeenpartikels niet vrijkwamen.

En Shandong is niet de enige producent van op grafeen gebaseerde gezichtsmaskers. Het afgelopen jaar heeft een aantal onderzoekers onderzocht hoe het materiaal aan maskers kan worden toegevoegd - dit onderzoeksteam uit Hongkong is daar slechts één voorbeeld van. En meer bedrijven zijn begonnen de technologie te gebruiken. Een snelle zoektocht op Amazon brengt een lange lijst van producten en fabrikanten aan het licht, die allemaal beweren een betere bescherming te bieden omdat ze grafeen bevatten.

Wat is het volgende?

Ondanks een gebrek aan duidelijk bewijs over gezondheidsrisico's in verband met grafeen bevattende gezichtsmaskers (hoewel Health Canada misschien over gegevens beschikt die nog niet zijn vrijgegeven), moet ik bekennen dat ik bezorgd ben over wat ik zie gebeuren.

Ik loop al meer dan 20 jaar voorop bij het onderzoek naar de risico's van nanomaterialen en de ontwikkeling van benaderingen voor een veilig en verantwoord gebruik. In die tijd is duidelijk geworden dat een veilig en verantwoord gebruik van nieuwe producten waarbij mogelijk nanomaterialen in het menselijk lichaam terechtkomen, serieus moet worden genomen.

Gelukkig zijn veel producten van de nanotechnologie relatief veilig - of kunnen ze veilig worden gemaakt als er goed wordt nagedacht. Maar we weten genoeg - en dat doen we al jaren - om een goed idee te hebben van de vragen die we moeten stellen als er een product is waarbij mogelijk nanoschaaldeeltjes vrijkomen en worden ingeademd.

Dit zijn simpele vragen: Kan het materiaal in het lichaam komen? Zo ja, kan het zich gedragen op een manier die schade kan veroorzaken? Zo ja, wat voor soort schade, en hoe wordt die veroorzaakt? En hoeveel materiaal is er nodig om bezorgdheid te veroorzaken?

Conclusie

Sommige van deze vragen zijn moeilijk te beantwoorden als het gaat om nanomaterialen zoals grafeen, omdat we niet altijd weten wat het aan het materiaal is dat met onze biologie knoeit, en wat de gevolgen zijn. Maar dit is waar onderzoek en een flinke dosis voorzichtigheid op hun plaats zijn volgens de universele regel "better safe than sorry".

De ironie is dat de afgelopen decennia honderden miljoenen dollars zijn gestoken in het bestuderen van de risico's van synthetische nanomaterialen. Maar als het om echte producten en echte risico's gaat, lijkt niemand de vragen te stellen die tellen, of antwoorden te geven!

Shandong is niet de enige fabrikant van grafeengelaatsmaskers. Er worden over de hele wereld miljoenen grafeenmaskers en -spuitmaskers verkocht en gebruikt. En hoewel het nieuws zich concentreert op Quebec en één bepaald type gezichtsmasker, is er onzekerheid ontstaan over de veiligheid van alle grafeenhoudende maskers die worden verkocht.

En deze onzekerheid zal blijven bestaan totdat fabrikanten en regelgevende instanties gegevens verstrekken waaruit blijkt dat zij de producten hebben getest op het vrijkomen en vervolgens inademen van fijne grafeendeeltjes, en dat de risico's verwaarloosbaar zijn gebleken.

Als deze gegevens niet bestaan, is dit onverantwoord innoveren op grote schaal - zelfs als de risico's te verwaarlozen blijken te zijn. Het getuigt van een mate van naïviteit en minachting voor risico-onderzoek uit het verleden die het vertrouwen in het gebruik van maskers dreigt te ondermijnen. Bovendien bestaat het gevaar dat mensen die maskers op verantwoorde wijze hebben gebruikt, zich ongerust gaan maken en zich nu afvragen of zij daardoor hun gezondheid in gevaar hebben gebracht.

En als de risico's niet te verwaarlozen zijn, hebben we een probleem dat veel verder reikt dan Quebec!

Ik hoop van harte dat de eventuele risico's van het gebruik van grafeen in gelaatsmaskers te verwaarlozen zijn, en dat de gegevens om dit aan te tonen snel aan het licht zullen komen.

Maar als het gaat om de risico's van het gebruik van nieuwe technologieën, is hoop alleen niet goed genoeg. Evenmin als het naïef gebruiken van een nieuw materiaal zonder rekening te houden met de potentiële risico's.