Est-ce que le graphène est sans danger ?
par David Bradley (1), publié par ScienceDirect (2)
Il est presque inévitable que l'invention ou la découverte d'un nouveau matériau s'accompagne d'un discours alarmiste dans les médias à sensation, souvent fondé sur quelques tests limités ou sur une alerte de sécurité émanant de chercheurs dans ce domaine. Ainsi, l'émergence du graphène comme une sorte de matériau miracle, avec sa grande résistance, son épaisseur quasi nulle et ses fascinantes propriétés optiques et électroniques, et bien sûr optoélectroniques, ne pouvait que faire l'objet d'un examen minutieux. La question de l'innocuité ou non du graphène allait inévitablement se poser, surtout dès que la notion de nano serait mentionnée.
Le graphène est devenu l'objet de nombreuses recherches depuis qu'en 2004, Andre Geim et Konstantin Novoselov, de l'université de Manchester, en Angleterre, ont découvert qu'ils pouvaient en arracher une bande en utilisant rien de plus sophistiqué que du ruban adhésif, une lame de verre et un crayon. Le matériau existe sous forme de monocouches atomiques autonomes de carbone disposées selon le motif hexagonal familier du graphite qui ressemble à une clôture en grillage à poules, fournissant ainsi une métaphore utile pour les médias scientifiques désireux de parler de cette substance. Le graphène est transparent, flexible, très résistant et a déjà été utilisé pour créer des transistors rapides.
Mais c'est la nature même du graphène qui peut être source d'inquiétude : les particules fines et légères, mais résistantes et intraitables, sont notoirement préoccupantes en termes d'effets néfastes qu'elles peuvent avoir sur notre santé, en particulier lorsqu'elles sont respirées. La presse négative dont bénéficient les matériaux nouveaux fait souvent référence à l'asbestose et au mésothéliome malin qu'elle provoque, à la silicose due à l'exposition à la poussière de silicium et à la pneumoconiose causée par la poussière de charbon.
Il est certain que nous devons être prudents lors de la mise sur le marché de nouveaux matériaux, en particulier ceux qui se situent dans le nouveau monde courageux de la nanotechnologie, où les propriétés de masse semblent disparaître alors que les propriétés atomiques et moléculaires ne sont pas tout à fait manifestes. À cette échelle, des phénomènes apparaissent qui ne pourraient pas être prédits sur la base des propriétés globales ou moléculaires.
Ken Donaldson, toxicologue respiratoire à l'université d'Édimbourg, et ses collègues sont parmi les premiers à mettre en garde contre le graphène, du moins pour les plaquettes nanoscopiques de ce matériau. Il n'est pas difficile d'imaginer comment ces minuscules flocons de carbone peuvent être transportés au plus profond des poumons, comme les fibres d'amiante et la poussière de charbon. Une fois logées à l'intérieur, il n'y a aucun mécanisme probable pour l'élimination ou la décomposition de ces particules inertes et elles pourraient rester sur ces tissus sensibles, déclenchant une réponse inflammatoire chronique ou interférant avec les fonctions cellulaires normales.
Le problème avec les paillettes de graphène, selon Donaldson et ses collègues, est que bien qu'elles soient étiquetées comme faisant quelques dizaines de micromètres de diamètre sur le conteneur d'expédition d'un fournisseur, ces plaquettes peuvent se comporter comme si elles étaient beaucoup plus petites. Notre corps peut généralement filtrer les particules de manière assez efficace, mais ces particules se comportent d'une manière qui leur permet de passer outre les filtres et, une fois à l'intérieur, elles peuvent être trop grosses pour que les globules blancs les engloutissent.
Dans la revue ACSNano de l'American Chemical Society, Donaldson et ses collègues ont utilisé un modèle d'aspiration pharyngée pour démontrer que les nanoplaquettes de graphène sont très certainement "respirables et se déposeraient donc au-delà des voies respiratoires ciliées après inhalation". Des tests in vitro ont également montré que ces particules déclenchent la réponse inflammatoire des cellules pulmonaires et de celles présentes dans l'espace pleural. De manière intrigante, la réponse immunitaire n'est pas observée avec le noir de carbone nanoparticulaire.
Plus tôt en 2011, Sanchez et ses collègues ont examiné les recherches limitées publiées sur la toxicité putative du graphène. Ils ont suggéré que "la réponse biologique variera à travers la famille de matériaux en fonction du nombre de couches, de la taille latérale, de la rigidité, de l'hydrophobie, de la fonctionnalisation de la surface et de la dose." Ils ont également avancé que le graphène pourrait produire des espèces réactives de l'oxygène dans les cellules cibles ou interférer avec les lipides membranaires en raison de sa surface hydrophobe extrêmement élevée.
De plus, comme pour l'amiante et la poussière de charbon, et d'autres particules lisses, continues et biopersistantes qui peuvent pénétrer dans l'organisme, le graphène pourrait avoir la capacité de favoriser la croissance des tumeurs, disent-ils. À l'époque, cette équipe soulignait que "la caractérisation complète des matériaux et les études de toxicité mécaniste sont essentielles pour une conception et une fabrication plus sûres des [matériaux en graphène] afin d'optimiser les applications biologiques avec des risques minimaux pour la santé et la sécurité environnementales."
Le travail de Donaldson nous fait franchir une nouvelle étape dans la fourniture d'une telle caractérisation. "Nos données suggèrent que les nanoplaquettes représentent un nouveau nanodanger et une relation structure-toxicité dans la toxicologie des nanoparticules", conclut l'équipe d'Édimbourg.
Andrew Maynard, directeur du Risk Science Center de l'université du Michigan, n'est pas entièrement convaincu de l'existence d'un problème. "Les travaux de Donaldson démontrent certainement que les paillettes de graphène peuvent présenter un risque pour la santé si elles sont capables d'être inhalées et de pénétrer dans les poumons, ou de pénétrer dans la région entourant les poumons. Mais c'est un grand "si"", a-t-il déclaré à Materials Today. L'aspiration pharyngée permet d'acheminer les particules - ou les flocons de plaquettes - vers les poumons à l'intérieur de gouttelettes liquides, et ce sont les gouttelettes qui déterminent l'endroit où le matériau est déposé. "Cela permet une expérimentation précoce sur ce qui pourrait se produire si le matériau pouvait pénétrer dans les poumons lors de la manipulation et de l'utilisation", ajoute Maynard. "Mais cela ne fournit pas d'informations sur la plausibilité de l'exposition qui se produit". Nous ne savons pas encore si les paillettes de graphène peuvent se retrouver en suspension dans l'air et être inhalées sous une forme dangereuse lors de leur utilisation." Les questions concernant les risques pour la santé - bien qu'importantes - restent spéculatives", déclare Maynard.
Autres lectures
Donaldson, 2012
Donaldson, et al.
ACS Nano, 6 (1) (2012), p. 736, 10.1021/nn204229f
Sanchez, 2012
Sanchez, et al.
Chem Res Toxicol, 25 (1) (2012), p. 15, 10.1021/tx200339h
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(1) David
Bradley (né en 1966 en Angleterre) est un journaliste britannique
spécialisé dans les sciences et la technologie. Après avoir obtenu en
1988 un diplôme en chimie de l'université de Newcastle, il a commencé
sa carrière dans l'édition technique à la Royal Society of Chemistry en
1989 et a développé une activité de rédaction indépendante pendant son
temps libre avant de se mettre à plein temps à son compte au milieu des
années 1990. Il a contribué à un large éventail de publications de
vulgarisation scientifique, notamment Popular Science, American
Scientist, New Scientist et Science. Ainsi que de nombreux journaux (The
Guardian, The Daily Telegraph) et magazines spécialisés (Chemistry in
Britain, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United
States of America, Nature), et des sites Web (ChemWeb.com,
BioMedNet.com, SpectroscopyNOW.com).
Il a lancé le webzine de
chimie Elemental Discoveries en 1996 et l'a relancé en 1999 sous la
bannière Sciencebase. Sciencebase a fait l'objet d'un article dans le
magazine C&EN de l'ACS. Ce site a également servi de modèle au
webzine Reactive Reports (qui a fait l'objet d'un article dans
C&EN) et aux nouveaux formats de Chemspy et du site de conseils
techniques Sciencetext.
Bradley a été élu Jeune écrivain
scientifique de l'année par le Daily Telegraph et l'Association
britannique, il a été finaliste des prix inauguraux de la
communication scientifique décernés par l'Association de l'industrie
chimique du Royaume-Uni, il a remporté le prix du mérite des British
Medical Journalism Awards et il est l'auteur de Deceived Wisdom (Elliott
& Thompson, 2012)
Extraits traduits (source originale)
Récompenses
Gagnant - 1992 Daily Telegraph Science Writer of the Year (écrivain scientifique de l'année)
Deuxième prix - 1995 Chemical Industries Association (CIA) Awards
Mention élogieuse - 1997 Prix du journalisme médical britannique
Sélectionné - 2001 Pirelli science multimedia awards
Finaliste - 2008 weblogawards
Finaliste - 2008 - Twitter Shorty Awards
Deuxième place - 2010 - Research Blogging Awards
Dans le top 100 - 2011 - The Independent's Twitter 100
Membre de la :
- Association of British Science Writers
- US National Association of Science Writers
- Royal Society of Chemistry (CChem MRSC
"Je travaille dans la communication scientifique depuis 1989. Ayant commencé comme chimiste, je me suis vite rendu compte que j'étais meilleur pour écrire que pour retrousser les manches de la blouse et manipuler les tubes à essai. J'ai décroché un emploi de rédacteur technique à la Royal Society of Chemistry, où je mettais en forme les mots des autres. Pendant mon temps libre, j'ai commencé à me constituer un portefeuille de textes en freelance pour des journaux tels que New Scientist, The Daily Telegraph, The Guardian, Science, Nature, Chemistry in Britain, Chemistry & Industry, et j'ai reçu de nombreux prix au passage.
Vous trouverez ci-dessous une liste de la
plupart des magazines, journaux, sites web et organisations pour
lesquels j'ai écrit au fil des ans et de ceux pour lesquels j'ai créé
des sites web pionniers d'actualités, de points de vue et d'interviews à
l'époque."
Journalism (A-L):
Technical Editing:
Radio Appearances:
Radio Research:
Website Design:
| Journalism (M-X):
Books edited/authored/contributed:
Copywriting:
|
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