Les matériaux apparentés au graphène (GRM) sont souvent utilisés pour renforcer les polymères. Dans de petites concentrations allant jusqu'à cinq pour cent en poids, les GRM peuvent améliorer de manière significative la résistance, la conductivité électrique et le transport thermique des composites pour une variété d'applications. Cependant, étant un ensemble relativement nouveau de matériaux, le graphène et les GRM doivent être soigneusement évalués afin d'identifier les effets indésirables potentiels avant la commercialisation.

Dans une nouvelle étude, une grande équipe interdisciplinaire de scientifiques financée par le projet phare Graphene de l'UE a préparé un composite de polyamide 6 (PA6, également connu sous le nom de Nylon-6) - un polymère thermoplastique utilisé dans plusieurs secteurs tels que l'automobile et les équipements sportifs - avec 2,5 % d'oxyde de graphène réduit (rGO), une forme de graphène qui améliore le renforcement du polymère. Ensuite, ils ont abrasé ce matériau en imitant un traitement ultérieur ou des scénarios de fin de vie, créant des particules d'un diamètre moyen de 1,9 μm pour le rGO-PA6 ou de 3,2 μm avec du PA6 pur, respectivement.

Matériaux en suspension dans l'air

Les chercheurs ont analysé et comparé les effets des particules abrasées composées de PA6-rGO, de PA6 seul ou de rGO pur le long des voies d'exposition les plus probables. Par conséquent, ils ont utilisé des modèles cellulaires représentant les poumons humains, le tractus gastro-intestinal, la peau et le système immunitaire ainsi qu'un modèle de souris in vivo pour l'exposition pulmonaire.

Le chercheur n'a trouvé que des réponses aiguës limitées après exposition au PA6-rGO dans les différents modèles cellulaires. Seul le rGO a induit des effets indésirables importants, en particulier dans les macrophages, un type de cellules immunitaires. Étant donné que l'inhalation de matières en suspension dans l'air est une préoccupation professionnelle majeure, l'équipe a mené une seule étude d'exposition chez la souris. En accord avec les données aiguës in vitro, PA6-rGO induit une inflammation pulmonaire modeste et transitoire. Dans l'ensemble, cette étude approfondie suggère un faible risque probable pour la santé humaine dans des conditions d'exposition aiguë au rGO-PA6. Cependant, d'autres études seraient nécessaires pour évaluer les effets chroniques ou l'impact sur les patients souffrant de maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) ou d'asthme.

"Nous visons à anticiper le 'et si?' scénario avant l'utilisation généralisée de ces matériaux émergents pour éviter de futurs inconvénients sociaux et économiques", déclare Peter Wick, scientifique de l'Empa, auteur principal de l'étude. "Nous avons anticipé les questions, qui deviendront pertinentes pour la 'Stratégie des produits chimiques pour la durabilité vers un environnement sans produits toxiques' de la Commission européenne, facilitant l'utilisation sûre et durable des matériaux renforcés de GRM. Cela n'a été possible que grâce à une équipe multidisciplinaire de experts en polymères, graphène et nanosécurité, privilégiés par l'écosystème Graphene Flagship."

Andrea C. Ferrari, responsable des sciences et de la technologie du Graphene Flagship et présidente de son comité de gestion, ajoute :"Cette étude approfondie de la toxicité possible des fragments composites de graphène-polymère met en évidence le rôle central que la santé et la sécurité jouent dans le Graphene Flagship depuis sa création. dès le début. Lorsque ces composites sont transformés en pièces industrielles, il faut sérieusement considérer les implications possibles sur la santé dues aux particules émises/abrasées. Il est rassurant de voir que cette étude montre des effets négligeables, confirmant ainsi la viabilité du graphène pour des applications de masse. + Explorer plus loin

Sécurité du graphène et des matériaux associés :santé humaine et environnement