Nanomateriali, una nuova piattaforma ne misura l’impatto su salute e ambiente

I nanomateriali rappresentano una grande frontiera di sviluppo tecnologico. Ma non sono indenni da rischi. Per quantificarli, poi, servono nuovi strumenti, che siano appunto in grado di misurarli.

Per questo l’Istituto di Ricerche Farmacologiche IRCCS Mario Negri, in collaborazione con dieci gruppi europei e uno cinese, ha ideato e generato una piattaforma metodologica integrata, Potential - Platform Optimisation To Enable NanomaTerIAL safety assessment for rapid commercialisation, per validare una vasta gamma di nanomateriali prima del passaggio alla produzione su larga scala.

Lo sviluppo della piattaforma, coordinato dall’Istituto Mario Negri, è finanziato dall’Unione Europea all’interno di un bando sulla sostenibilità digitale - Horizon Europe e ha durata quadriennale, a partire dal 2023.

Cosa sono i nanomateriali

I nanomateriali sono materiali ingegnerizzati su scala molto piccola, sono costituiti da nanoparticelle e sono alla base delle nanotecnologie. In sostanza si tratta di sostanze chimiche o materiali che vengono fabbricati su scala incredibilmente piccola – fino a 10.000 volte più piccola del diametro di un capello umano – e vengono già utilizzate in centinaia di prodotti che vanno dalle batterie alla vernice, all’abbigliamento anti-batterico e alle attrezzature mediche.

I nanomateriali hanno proprietà ottiche, magnetiche, elettriche e chimiche uniche, che possono renderli estremamente utili in campi come quelli dell’elettronica, della biomedicina, dell’energia e alimentare. I nanomateriali non sono intrinsecamente pericolosi, ma non si conosce ancora l’impatto completo del loro comportamento dopo il loro rilascio nell’ambiente.

È quindi importante effettuare, per ciascuna classe di nanomateriali, un’approfondita valutazione del rischio per interazioni potenzialmente pericolose con animali, piante, acqua, suolo e aria. Il che richiede innanzitutto di descrivere tutte le proprietà dei nanomateriali (la cosiddetta caratterizzazione). Per sfruttare al massimo il potenziale di mercato dei nanomateriali, occorre quindi garantire la sicurezza.

L’impatto dei nanomateriali sulla salute

Lo sviluppo di nanomateriali occupa una rilevanza crescente nella produzione industriale globale.  Tuttavia, la loro flessibilità e la capacità di interazione con molti substrati hanno generato numerosi interrogativi sul loro possibile impatto sulla salute umana, animale e sull’ambiente. Negli ultimi dieci anni sono stati effettuati molti studi per determinarne l’effetto su differenti matrici biologiche e ambientali. Nonostante le molte pubblicazioni, i dati emersi si sono mostrati spesso frammentari, poco organici e controversi.

Le difficoltà

La natura dinamica di molti nanomateriali in matrici ambientali complesse rappresenta una sfida importante per la loro individuazione, quantificazione e caratterizzazione, e l’Unione Europea riconosce che lo sviluppo di strumenti per garantire l’uso sicuro e sostenibile dei nanomateriali non ha tenuto il passo con la rapida commercializzazione delle nanotecnologie.

Lo studio dei nanomateriali è impegnativo e in molti casi non produce risultati comparabili tra classi diverse (read-across), né è sufficientemente ampio per trarre conclusioni generali (raggruppamento).

La soluzione di Potential

“Oltre ad essere un’opportunità molto importante per poter collaborare con centri di ricerca europei di eccellenza – spiega Luisa Diomede, responsabile del Laboratorio di Patologia Umana in Organismi Modello del Mario Negri – il progetto ci permetterà di colmare quelle lacune che spesso hanno limitato la validazione della sostenibilità dei nanomateriali ad uso industriale e biomedico. Disporre infatti degli strumenti necessari, delle risorse economiche e di un arco temporale adeguato, sarà fondamentale per rendere la nostra piattaforma ottimale per soddisfare le necessità dell’industria e le richieste degli enti regolatori”.

“È importante sottolineare – conclude Paolo Bigini, capo del Laboratorio di Nanobiologia – che la nostra filosofia sarà quella di sviluppare, per ogni materiale che testeremo, una strategia analitica che combini l’attendibilità e il rigore scientifico con la flessibilità, la facilità d’utilizzo e di condivisione e, non ultimo, di contenere i costi”.

Gli obiettivi e i vantaggi

La diffusione di protocolli standardizzati per i nanomateriali avanzati e la maggiore trasferibilità dei risultati tra classi di nanomateriali avranno impatti positivi a diversi livelli:

• economico: gli approcci standard per la caratterizzazione ridurranno i costi associati alla conformità normativa e ai rischi normativi e ridurranno i tempi di commercializzazione dei nuovi materiali;
• ambientale: una migliore comprensione delle interazioni dei nanomateriali con l’ambiente supporterà una regolamentazione più appropriata e aumenterà la sicurezza;
• sociale: migliori strumenti per lo studio dei nanomateriali si traducono in una maggiore disponibilità di nanotecnologie sicure fin dalla progettazione, con tutto il loro potenziale per aumentare la qualità della vita dei cittadini. Inoltre, il raggruppamento e il read-across contribuiscono alla sostituzione, alla riduzione e al perfezionamento della sperimentazione animale;
• della salute: nuove linee guida per stabilire la sicurezza dei nanomateriali faciliteranno la traduzione clinica della nanomedicina, ad esempio nel trasporto, nel targeting e nel rilascio graduale dei farmaci.