La peur est une mauvaise conseillère. Dans la série de bandes dessinées "Astérix, " le chef gaulois Vitalstatistix a peut-être peur que le ciel ne lui tombe sur la tête. Dans le monde réel, cependant, les risques doivent être évalués avec un esprit clair. Pour s'assurer que les évaluations des risques ne sont pas effectuées émotionnellement mais conduisent à des décisions appropriées, les scientifiques utilisent des modèles pour analyser le potentiel de danger des substances ou des technologies. Des chercheurs de l'Empa étudient actuellement les risques d'une classe relativement nouvelle de substances fabriquées à partir de matériaux minuscules :les médicaments fabriqués à partir de nanomatériaux. Il est déjà connu que les produits pharmaceutiques conventionnels peuvent être libérés dans l'environnement après avoir été administrés ou ingérés. Dans le monde animal, par exemple, les substances de type hormonal peuvent conduire à des œufs d'oiseaux à coquille mince, troubles de la fertilité chez les poissons et déclin des populations de loutres.

Petites particules, grandes tâches

Nanomédecine, d'un autre côté, rapporte déjà des résultats prometteurs avec de nouveaux médicaments. Avec des nano-diamants, les médecins franchissent la barrière hémato-encéphalique, et avec des nanoparticules d'or, ils combattent le cancer. Aucune tâche ne semble trop grande pour les minuscules particules. Les risques de ce type de nanomatériaux dès leur rejet dans l'environnement sont mal connus.

Des chercheurs de l'Empa dirigés par Bernd Nowack du laboratoire "Technology &Society" de Saint-Gall calculent actuellement les risques de ces nanomédicaments. Entre autres activités, l'équipe est impliquée dans le projet international de recherche et d'innovation « BIORIMA ». Le projet interdisciplinaire développe la gestion des risques des nanobiomatériaux pour l'homme et l'environnement et est financé par « Horizon2020, " Programme de financement de la recherche et de l'innovation de l'UE.

Le destin dans le corps

Les analyses de risques sont essentiellement fonction du potentiel de danger et de l'exposition. En d'autres termes, une substance très dangereuse à laquelle personne n'est jamais exposé présente tout aussi peu de risque qu'une substance inoffensive avec laquelle vous entrez constamment en contact. Afin de cartographier avec précision les risques des nouvelles substances, les chercheurs déterminent d'abord la valeur seuil, à laquelle une substance n'a plus d'effets nocifs, ainsi que la quantité attendue qui est rejetée dans l'environnement. Ces données ne sont pas faciles à obtenir, car le sort du médicament dans l'organisme et son acheminement vers la station d'épuration des eaux usées et de là vers les rivières et les lacs – et donc vers la biosphère – doivent d'abord être déterminés.

Une fois rejeté dans l'environnement, les polymères sont altérés par décomposition biologique ou physico-chimique en composants plus petits. En plus des études pharmacologiques, les chercheurs utilisent des analyses de flux de matières et des modèles environnementaux mathématiques. "Pour la plupart des nanobiomatériaux, il n'y a pas d'estimations fiables sur la quantité de particules libérées, " dit Nowack. Ces lacunes dans les connaissances doivent être comblées par tous les moyens.

Aucun problème avec le nano-or

Nowack a comblé les premières lacunes il y a quelque temps, quand lui et son équipe ont évalué le risque des nanoparticules d'or dans l'environnement. "Actuellement, on peut supposer que les nanoparticules d'or ne posent aucun problème lorsqu'elles sont utilisées dans des applications médicales, " dit le chercheur. Dans leur nouvelle étude, L'équipe de Nowack a analysé d'autres nanomatériaux médicaux. Les particules de taille comprise entre 1 et 100 nanomètres sont intéressantes car elles sont relativement faciles à produire et utilisables, par exemple, pour l'imagerie médicale, revêtements antimicrobiens ou libération de médicaments.

Certains nanomatériaux fréquemment utilisés pourraient maintenant être étudiés pour la première fois sur la base des données disponibles. Ceux-ci inclus, par exemple, nano-chitosane, un dérivé d'un polysaccharide naturel, qui se trouve dans la carapace des crustacés et favorise la cicatrisation. Les autres substances à l'étude étaient le polyacrylonitrile, PAN pour faire court, qui est utilisé en thérapie antibactérienne, et l'hydroxyapatite (HAP), un minéral naturel qui est utilisé dans le cadre de la libération de médicaments ou de la régénération du tissu osseux.

Les analyses ont montré que le chitosane sous sa forme conventionnelle est plus toxique pour les micro-organismes aquatiques que sous sa forme nanométrique. Le nanopolymère était ainsi significativement moins nocif que les médicaments conventionnels qui sont rejetés dans l'environnement, comme des antibiotiques ou des analgésiques. Le deuxième nanopolymère, LA POÊLE, ainsi que le minéral HAP ont fait encore mieux. "Ces substances sont pratiquement non toxiques dans l'eau, " dit Nowack.

Cependant, la situation est différente pour les nanoparticules d'argent, qui sont utilisés en médecine pour leur effet antibactérien. Dans la biosphère, le nanomatériau inorganique exerce le même effet toxique sur les micro-organismes qui sont importants pour l'équilibre d'un écosystème.

Immense superficie

« On peut supposer que le biologique, les propriétés chimiques et physiques de nombreux nanomatériaux peuvent différer considérablement de celles d'autres médicaments, " explique Nowack. L'une des raisons en est le nombre extraordinairement élevé de particules et leur surface beaucoup plus grande. Il est important de noter qu'il est actuellement possible d'évaluer le danger environnemental de certaines substances. Pour des analyses de risques complètes, cependant, il faut d'abord établir l'étendue, auxquels la flore et la faune – et finalement les humains – entrent en contact avec ces nanomatériaux. L'équipe de l'Empa travaille actuellement sur ces données d'exposition pour la classe relativement nouvelle des nanomatériaux dans le cadre du projet « BIORIMA ».

Les données qu'ils obtiennent sont également utilisées dans le processus de développement de nouveaux produits médicaux. Claudia Som, chercheuse de l'Empa, évoque l'approche "safe by design" :" explique le chercheur. Les analyses de risques de l'Empa soutiennent ainsi l'innovation durable dans le domaine de la nanomédecine.