Tillverkare har använt grafen som härrör från nanoteknik i ansiktsmasker - nu finns det säkerhetsrisker. Varningar om potentiell "tidig lungtoxicitet" i samband med ansiktsmasker som innehåller grafen väcker allvarliga frågor om säkerhetskontroller och balanser.

Ansiktsmasker

Ansiktsmasker ska skydda dig, inte utsätta dig för större fara. I fredags avslöjade dock Radio Canada att invånarna i Quebec och Ottawa råddes att inte använda vissa typer av masker som innehåller grafen eftersom de kan vara skadliga. Läs här.

Det felande materialet i maskerna är grafen - en form av kol som består av nanoskopiskt tunna flingor av hexagonalt ordnade kolatomer. Det är ett material som har ett antal potentiellt fördelaktiga egenskaper, bland annat förmågan att döda bakterier och virus när de utsätts för det.

Men trots att jagtTrots de många potentiella användningsområdena är det fortfarande inte klart hur säkert materialet är.

Som med alla material beror de potentiella hälsoriskerna med grafen på om det kan komma in i kroppen, vart det tar vägen om det kan, vad det gör när det kommer dit och hur mycket av det som behövs för att orsaka tillräckligt med skada för att det ska vara ett problem. Även om detta är ganska grundläggande frågor finns det tyvärr inte många svar när det gäller ämnets användning i ansiktsmasker.

Nya problem

(Inlagd 26 mars 2021) Den nuvarande oron för användningen av grafen i ansiktsmasker härrör från ett memo som Health Canada skickade till hälsovårdsministerierna i de kanadensiska provinserna och territorierna den 25 mars. Detta memo har, såvitt jag vet, inte offentliggjorts ännu, även om det nämns planer på att göra ett offentligt uttalande.

I meddelandet rekommenderar Health Canada användarna att "sluta köpa och använda ansiktsmasker som innehåller nanoform grafen" - ett uttalande som omfattar ett växande antal kommersiellt tillgängliga ansiktsmasker.

Som stöd för detta står det:

• Health Canada har genomfört en preliminär riskbedömning som identifierade en potential för tidig lungtoxicitet i samband med inandning av grafen i nanoform. Hittills har Health Canada inte fått några uppgifter som stöder säkerheten och effektiviteten hos ansiktsmasker som innehåller grafen i nanoform.
• I avsaknad av tillverkarens bevis för säker och effektiv användning av nanoformgrafenbelagda masker anser hälsokommissionen att risken med dessa medicintekniska produkter är oacceptabel.

Utöver detta finns det ännu inga detaljer om vilka uppgifter som låg till grund för den preliminära riskbedömningen.

Hur giftigt är grafen?

De första farhågorna kring grafen väcktes av tidigare forskning om en annan form av kol - kolnanorör. Det visar sig att vissa former av dessa fiberliknande material kan orsaka allvarliga skador om de andas in. Efter denna forskning är det naturligt att ställa sig frågan om kolnanorörens nära kusin grafen ger upphov till liknande farhågor. Läs här.

Eftersom grafen saknar många av de fysikaliska och kemiska aspekter som gör kolnanorör till skadliga ämnen (t.ex. att de är långa, tunna och svåra för kroppen att göra sig av med), tyder allt på att materialet är säkrare än sina kusiner med nanorör. Men säkrare betyder inte säkert. Och den nuvarande forskningen tyder på att detta inte är ett material som bör användas där det potentiellt kan inhaleras, utan att först genomföra en rejäl mängd säkerhetstester.

Under de senaste åren har det gjorts ett antal omfattande granskningar av grafenets potentiella toxicitet, bland annat den här artikeln från 2018 av Bengt Fadeel och medarbetare och den här av Vanesa Sanches och medarbetare. Båda är gedigna granskningar av mycket respekterade forskargrupper. Och båda visar att även om grafenets toxicitet är komplex och kan vara låg i vissa fall, är den inte försumbar. Läs här.

När det gäller inandning av grafen visar den nuvarande vetenskapliga kunskapsläget att om materialet kan komma in i de nedre delarna av lungorna (den andningsbara eller alveolära regionen) kan det leda till en inflammatorisk reaktion vid tillräckligt höga koncentrationer.

Det finns vissa bevis för att de negativa reaktionerna är relativt kortvariga och att grafenpartiklar kan brytas ner och tas om hand av lungornas försvarssystem. Detta är goda nyheter eftersom det innebär att det är mindre troligt att inandning av materialet kommer att få långsiktiga hälsoeffekter.

Det finns också bevis för att grafen, till skillnad från vissa former av tunna, raka kolnanorör, inte migrerar till lungornas yttre lager där det skulle kunna göra mycket mer skada. Återigen är detta uppmuntrande eftersom det tyder på att grafen sannolikt inte kommer att leda till allvarliga långsiktiga hälsoeffekter som mesoteliom.

Forskningen visar dock också att detta inte är ett godartat material. Trots att det är tillverkat av kol - och det är frestande att tro att kol är ofarligt bara för att vi känner till det - finns det bevis för att de ojämna kanterna på vissa grafenpartiklar kan skada cellerna, vilket leder till lokala skador när kroppen reagerar på de skador som materialet orsakar.

Det finns också farhågor om att vissa former av grafen kan vara bärare av nanometerstora metallpartiklar som kan vara mycket destruktiva i lungorna, även om de är mindre väl utforskade i litteraturen. Detta är definitivt fallet med vissa kolnanorör, eftersom de metalliska katalysatorpartiklar som används för att tillverka dem blir inbäddade i materialet och bidrar till dess giftighet.

Den korta slutsatsen är att även om det fortfarande finns många luckor i vår kunskap om hur mycket grafen det är säkert att andas in, är det förmodligen ingen bra idé att andas in små grafenpartiklar om det inte finns omfattande tester som visar på motsatsen.

Detta för oss till ansiktsmasker som innehåller grafen.

Notera

Kan grafen i ansiktsmasker utgöra en hälsorisk?

En allmän tumregel är att konstruerade nanomaterial inte bör användas i produkter där de oavsiktligt kan inhaleras och nå de känsliga nedre delarna av lungorna. Men släpper ansiktsmasker som innehåller grafen ut grafeninnehållande partiklar som är tillräckligt små för att inhaleras och deponeras i känsliga områden i lungorna?

Här måste jag erkänna att jag har hamnat i en återvändsgränd i mitt sökande efter bevis för eller emot att grafeninnehållande partiklar släpps ut i de ansiktsmasker som Radio Canada nämner. Men detta är i sig självt en röd flagga.

Med tanke på allt vi vet om lungtoxicitet hos konstruerade nanopartiklar och osäkerheten om riskerna med grafen vid inandning borde någon säkert ha ställt den här frågan när man utvecklade masker som innehåller grafen.

När luftburna nanopartiklar inhaleras och tränger in i de nedre delarna av lungorna (alveolärregionen) kan de framkalla en reaktion som är närmare förknippad med partiklarnas antal eller yta än med deras massa. Och på grund av detta har mycket små mängder material potential att orsaka mycket skada - mycket mer än vad man kan föreställa sig enbart på grund av materialets massa.

En konsekvens av detta är att ju mindre eller tunnare partiklarna är, desto mer skada kan de skapa.

Grafen består vanligtvis av plattliknande partiklar som bara är några få atomer tjocka och hundratals till tusentals nanometer breda (en nanometer är en miljarddel av en meter). Om dessa plattor släpptes ut i luften från ansiktsmasker när en bärare andas in, skulle många av dem nå lungornas alveolära region.

Vi vet naturligtvis inte om de släpps eller inte. Jag har inte sett några uppgifter om detta, och de kan vara så fast knutna till maskmaterialet att de stannar kvar. Och utifrån vad vi vet om nanopartiklars fysik är det osannolikt att enskilda blodplättar lossnar eftersom de krafter som håller dem på plats helt enkelt skulle vara för starka.

Men det finns en rimlig chans att klumpar av blodplättar kan frigöras - särskilt om masktillverkaren inte har tänkt igenom konstruktionen ordentligt. I det här fallet kan alla frigjorda luftburna partiklar med en diameter på upp till 5-10 µm potentiellt utgöra en hälsorisk.

Och det är här som mer information behövs - särskilt som det finns ett växande antal grafenbaserade masker som säljs runt om i världen.

Om Radio Canada har rätt i att Health Canada har varnat för "risken för 'tidig lungtoxicitet'" i samband med ett visst märke av ansiktsmasker som innehåller grafen, skulle det innebära att det finns en rimlig risk för att grafeninnehållande partiklar frigörs och inhaleras när någon bär dessa masker. Och om så är fallet måste allvarliga frågor ställas om de potentiella hälsoriskerna och problemets omfattning.

Här är det viktigt att betona att vi ännu inte vet om grafenpartiklar släpps ut och om de i så fall släpps ut i tillräckliga mängder för att orsaka hälsoeffekter. Och det finns indikationer på att om det finns hälsorisker kan dessa vara relativt kortvariga - helt enkelt för att grafenpartiklar kan brytas ner effektivt av lungornas försvar.

Samtidigt verkar det ytterst oansvarigt att inkludera ett material med okända inhalationsrisker i en produkt som är intimt förknippad med inhalation. Särskilt när det finns ett växande antal ansiktsmasker tillgängliga som påstår sig använda grafen.

Vem tillverkar ansiktsmasker av grafen?

Radio Canada hävdar att de ansiktsmasker av grafen som folk uppmanas att inte använda tillverkas av den Quebec-baserade tillverkaren Métallifer. Det verkar dock som om maskerna kommer från det kinesiska holdingbolaget Jinan Shengquan Group Share Holding Co., Ltd.

Inom Shengquan Group tillverkar Shandong Shengquan New Materials Co., Ltd. en rad ansiktsmasker och andningsskydd som använder grafen. Och en snabb sökning på Amazon visar att ett stort antal företag verkar sälja ansiktsmasker som innehåller Shandongs flaggskeppsteknik "biomass graphene". Läs här.

Enligt information på nbgenerator.com är Shandongs biomassagrafen "härrör från naturliga strån som råmaterial, som använder pyrolysmetoden baserad på gruppdeposition av koldeposition". På webbplatsen hänvisas också till det kinesiska patentet ZL 2015 1 0819312.x.

Detta patent ger lite mer insikt i materialet, men tyvärr inte mycket. Vad det dock visar är att produkten innehåller spår av olika katalytiska metaller, bland annat järn och nickel - möjligen i form av nanopartiklar. Och för att återgå till vad som är känt om andra former av kols giftighet vid inandning kan förekomsten av katalytiska metaller vara ett problem.

Intressant nog utförde USA:s Centers for Disease Control and Prevention National Personal Protective Technology Laboratory (NPPTL) tester på en respirator av grafen från Shandong biomassa redan i juni 2020. Andningsmaskinen klarade sig bra i tester som är utformade för att utvärdera dess förmåga att förhindra exponering för luftburna partiklar i luften utanför den. Men dessa tittar inte uttryckligen på partiklar som kan ha släppts ut från maskens inre. Läs här.

Den goda nyheten här är att den höga filtreringshastigheten (över 97% effektiv) tyder på att det fanns lite intern avskiljning av fina partiklar. Testerna visar dock inte uttryckligen att potentiellt skadliga grafenpartiklar inte släpptes ut.

Shandong är inte den enda producenten av grafenbaserade ansiktsmasker. Under det senaste året har ett antal forskare utforskat hur man kan lägga till materialet i maskerna - detta Hong Kong-baserade forskarlag är bara ett exempel. Och fler företag har börjat använda tekniken. Faktum är att en snabb sökning på Amazon avslöjar en lång lista med produkter och tillverkare, som alla hävdar att de erbjuder bättre skydd eftersom de innehåller grafen.

Vad kommer härnäst?

Trots att det saknas tydliga bevis för hälsorisker i samband med ansiktsmasker som innehåller grafen (även om Health Canada kan ha uppgifter som ännu inte släppts) måste jag erkänna att jag är oroad över vad jag ser.

I över 20 år har jag stått i spetsen för forskning om nanomaterials risker och utvecklat metoder för säker och ansvarsfull användning. Under denna tid har det blivit tydligt att man måste ta en säker och ansvarsfull användning av alla nya produkter som kan leda till att nanomaterial hamnar i människokroppen på allvar.

Lyckligtvis är många nanotekniska produkter relativt säkra - eller kan göras säkra med lite försiktighet. Men vi vet tillräckligt mycket - och har gjort det i flera år - för att ha en god uppfattning om vilka frågor vi bör ställa när det finns en produkt där nanopartiklar kan frigöras och inhaleras.

Detta är grundläggande frågor som inte är svåra att ställa: Kan materialet komma in i kroppen? Om det gör det, kan det bete sig på ett sätt som kan orsaka skada? Om så är fallet, vilken typ av skada och hur orsakas den? Och hur mycket material behövs för att orsaka problem?

Slutsats

Vissa av dessa frågor är svåra att besvara när det gäller nanomaterial som grafen, eftersom vi inte alltid vet vad det är för material som stör vår biologi och vilka konsekvenserna är. Men det är här som forskning och en god dos av försiktighet kommer in enligt den universella regeln "hellre säkra än ledsna".

Det ironiska är att hundratals miljoner dollar har lagts på att studera riskerna med konstruerade nanomaterial under de senaste decennierna. Men när det gäller verkliga produkter och verkliga risker verkar ingen ställa de frågor som räknas, eller ge svar!

Shandong är inte den enda tillverkaren av ansiktsmasker av grafen. Det finns miljontals ansiktsmasker och andningsskydd av grafen som säljs och används runt om i världen. Även om nyheterna fokuserar på Quebec och en viss typ av ansiktsmask, skapar detta osäkerhet om säkerheten hos alla masker som innehåller grafen och som säljs.

Denna osäkerhet kommer att kvarstå tills tillverkare och tillsynsmyndigheter tillhandahåller uppgifter som visar att de har testat produkterna med avseende på utsläpp och inandning av fina grafenpartiklar, och visat att riskerna är försumbara.

Om dessa uppgifter inte finns tillgängliga är detta oansvarig innovation i stor skala - även om riskerna visar sig vara försumbara. Det visar på en nivå av naivitet och förakt för tidigare riskforskning som hotar att undergräva förtroendet för användningen av masker. Dessutom riskerar det att öka oron hos dem som har använt ansiktsmasker på ett ansvarsfullt sätt och nu undrar om de riskerar sin hälsa på grund av detta.

Och om riskerna inte är försumbara har vi ett problem som sträcker sig långt utanför Quebec!

Jag hoppas innerligt att eventuella risker med att använda grafen i ansiktsmasker är försumbara och att uppgifter som visar detta snabbt kommer fram.

Men när det gäller riskerna med att använda ny teknik räcker det inte med hopp. Det är inte heller att naivt använda ett nytt material och ignorera de potentiella riskerna.