Les matériaux liés au graphène (GRM) sont souvent utilisés pour renforcer les polymères. En petites concentrations allant jusqu’à 5% (poids), ils peuvent améliorer de manière significative la résistance, la conductivité électrique et le transport thermique des composites pour une variété d’applications. Cependant, peu d’informations sont disponibles concernant le potentiel de danger des produits contenant des GRM tels que les composites renforcés de graphène. Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont mené une enquête approfondie sur les effets biologiques potentiels des particules libérées par un processus d’abrasion d’un composite de polyamide 6 (PA6, également connu sous le nom de Nylon-6) avec 2,5% d’oxyde de graphène réduit (rGO).
Les matériaux liés au graphène sont largement utilisés pour renforcer les polymères. Crédit image : Empa / Chortarea et al., doi : 10.1016/j.jhazmat.2022.129053.
Le graphène et ses dérivés ont été parmi les domaines de la nanoscience et de la technologie qui ont connu la croissance la plus rapide au cours de la dernière décennie.
Cette forme de carbone atomiquement mince et bidimensionnelle a suscité un engouement considérable depuis sa découverte initiale.
En raison de ses propriétés physico-chimiques exceptionnelles, à savoir une excellente étirabilité (20 % de sa longueur initiale), une rigidité et une résistance mécaniques intrinsèques élevées, une conductivité électrique extraordinaire, une grande surface et une conductivité thermique supérieure, il a suscité de grands espoirs quant à ses applications futures.
Plusieurs de ces propriétés sont supérieures à celles d’autres matériaux, mais surtout, la combinaison de toutes ces caractéristiques est exceptionnelle.
Il n’est pas surprenant que les GRM soient actuellement explorés pour une multitude d’applications, telles que l’électronique, l’énergie, la photonique, les composites, la filtration, les capteurs ou la biomédecine.
En raison de l’augmentation de la demande, la production de MRG est passée de 14 tonnes en 2009 à près de 1 200 tonnes par an en l’espace de dix ans seulement.
D’ici 2025, la valeur du marché devrait atteindre entre 180 millions et 2,1 milliards de dollars US par an, avec environ 30% du taux de croissance annuel des composites renforcés de graphène.
Dans la nouvelle étude, une équipe de recherche financée par le projet Graphene Flagship de l’UE a analysé et comparé les effets des particules abrasées constituées de PA6-rGO, de PA6 seul ou de rGO pur le long des voies d’exposition les plus probables.
Les chercheurs ont utilisé des modèles cellulaires représentant les poumons humains, le tractus gastro-intestinal, la peau et le système immunitaire, ainsi qu’un modèle d’exposition aux particules. in vivo modèle de souris pour l’exposition pulmonaire.
Ils n’ont trouvé que des réponses aiguës limitées après une exposition au PA6-rGO dans les différents modèles cellulaires.
Seul le rGO a induit des effets indésirables substantiels, en particulier dans les macrophages, un type de cellules immunitaires.
L’inhalation de matériaux en suspension dans l’air étant une préoccupation professionnelle majeure, l’équipe a mené une étude d’exposition unique chez la souris.
En accord avec l’étude sur les effets aigus in vitro le PA6-rGO a induit une inflammation pulmonaire modeste et transitoire.
Dans l’ensemble, cette étude complète suggère un risque probablement faible pour la santé humaine dans des conditions d’exposition aiguë de 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.
“Dans l’ensemble, notre étude suggère un impact négligeable sur la santé humaine dans des conditions d’exposition aiguë de charges GRM telles que le rGO lorsqu’elles sont libérées par des composites à des doses attendues sur le lieu de travail”, a déclaré l’auteur principal, le Dr Peter Wick, du Laboratoire fédéral suisse pour la science et la technologie des matériaux (Empa), et ses collègues.
L’étude a été publiée dans le Journal of Hazardous Materials.
