I materiali correlati al grafene (GRM) sono spesso usati per rinforzare i polimeri. In piccole concentrazioni fino al cinque percento in peso, i GRM possono aumentare significativamente la resistenza, la conduttività elettrica e il trasporto termico dei compositi per una varietà di applicazioni. Tuttavia, essendo un insieme relativamente nuovo di materiali, il grafene e i GRM devono essere valutati attentamente per identificare potenziali effetti negativi prima della commercializzazione.

In un nuovo studio, un ampio team interdisciplinare di scienziati finanziato dal progetto Graphene Flagship dell'UE ha preparato un composito di poliammide 6 (PA6, noto anche come Nylon-6), un polimero termoplastico utilizzato in diversi settori come quello automobilistico e delle attrezzature sportive, con 2,5% di ossido di grafene ridotto (rGO), una forma di grafene che migliora il rinforzo del polimero. Quindi hanno abraso questo materiale imitando ulteriori elaborazioni o scenari di fine vita, creando particelle con un diametro medio di 1,9 μm rispettivamente per rGO-PA6 o 3,2 μm con PA6 puro.

Materiali aerotrasportati

I ricercatori hanno analizzato e confrontato gli effetti delle particelle abrase costituite da PA6-rGO, PA6 da solo o rGO puro lungo le vie di esposizione più probabili. Pertanto, hanno utilizzato modelli cellulari che rappresentano i polmoni umani, il tratto gastrointestinale, la pelle e il sistema immunitario, nonché un modello murino in vivo per l'esposizione polmonare.

Il ricercatore ha trovato solo risposte acute limitate dopo l'esposizione a PA6-rGO nei diversi modelli cellulari. Solo rGO ha indotto sostanziali effetti avversi, in particolare nei macrofagi, un tipo di cellule immunitarie. Poiché l'inalazione di materiali sospesi nell'aria è una preoccupazione professionale fondamentale, il team ha condotto un unico studio sull'esposizione nei topi. In accordo con i dati in vitro acuti, PA6-rGO ha indotto un'infiammazione polmonare modesta e transitoria. Nel complesso, questo studio completo suggerisce un probabile rischio basso per la salute umana in condizioni di esposizione acuta di rGO-PA6. Tuttavia, sarebbero necessari ulteriori studi per valutare gli effetti cronici o l'impatto sui pazienti affetti da broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO) o asma.

"Miriamo ad anticipare il 'e se?' scenario prima dell'ampio uso di questi materiali emergenti per evitare futuri inconvenienti sociali ed economici", afferma Peter Wick, scienziato dell'Empa, autore principale dello studio. "Abbiamo anticipato le domande, che diventeranno rilevanti per la 'Strategia chimica per la sostenibilità verso un ambiente privo di sostanze tossiche' della Commissione europea, facilitando l'uso sicuro e sostenibile dei materiali rinforzati con GRM. Ciò è stato possibile solo grazie a un team multidisciplinare di esperti in polimeri, grafene e nanosicurezza, favoriti dall'ecosistema Graphene Flagship."

Andrea C. Ferrari, Science and Technology Officer del Graphene Flagship e Chair of its Management Panel, aggiunge:"Questo studio completo sulla possibile tossicità dei frammenti compositi di grafene-polimero evidenzia il ruolo centrale che la salute e la sicurezza svolgono nel Graphene Flagship sin dalla sua all'inizio. Quando questi compositi vengono trasformati in parti industriali, è necessario considerare seriamente le possibili implicazioni per la salute dovute alle particelle emesse/abrase. È rassicurante vedere che questo studio mostra effetti trascurabili, confermando così la fattibilità del grafene per applicazioni di massa". + Esplora ulteriormente

Grafene e sicurezza dei materiali correlati:salute umana e ambiente