Nanomatériaux

Les réponses à ces questions sont un résumé fidèle de l'avis scientifique formulé en 2010 par «Le Comité scientifique des risques sanitaires émergents et nouvellement identifiés» (CSRSEN):
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1. Que sont les nanomatériaux ?

Les nanotechnologies consistent à concevoir et produire des objets de taille infime ou des matériaux contenant des particules ou des structures de très petite taille. L’échelle de ces objets ou structures est de l’ordre de 100 nanomètres (100 millionièmes de millimètre) ou moins. Les nanotechnologies reposent sur la manipulation d’atomes ou de molécules.

Les nanomatériaux – par exemple les particules, tubes, tiges ou fibres nanométriques - sont les principaux produits des nanotechnologies. Les nanoparticules sont normalement définies comme ayant au moins une dimension inférieure à 100 nanomètres. Avec le développement des nanotechnologies, les nanomatériaux trouvent des applications dans de nombreux secteurs comme la santé, l’électronique, la cosmétique, le textile, les technologies de l’information et la protection de l’environnement.

Il existe de nombreux types différents de nanomatériaux. Ceux-ci peuvent être produits à partir de matières premières, par synthèse chimique ou à partir de l’assemblage de composants plus petits. Ils peuvent comporter des composants multiples, être groupés en agglomérats, et avoir différentes structures internes ou externes.

Ces diverses caractéristiques peuvent affecter les propriétés des nanomatériaux, de telle sorte que leurs propriétés chimiques ou physiques sont souvent différentes de celles des matériaux de plus grande échelle. Cela peut poser des difficultés pour conduire une évaluation des risques alors même que l’utilisation de ces matériaux est en pleine expansion.

Une définition pratique des nanomatériaux permettrait de guider les législateurs pour les aider à décider quels produits doivent subir une évaluation spécialement conçue pour ce type de matériaux.

2. Comment les nanomatériaux ont-ils été définis ?

Différentes définitions, qui utilisent tous des limites de taille, ont été proposées. La maximale a varié de 100 nm à 1000 nm pour les produits pharmaceutiques. La taille minimale a, elle aussi, varié de 1 nm à 0,1 nm.

Lorsqu’il s’agit de particules individuelles ou d’agglomérats, il est possible de mesurer les dimensions extérieures. Pour les agrégats de nanoparticules, on mesure les dimensions internes. L’utilisation plus large de la mesure des dimensions internes conduit à inclure également les matériaux dotés de pores nanométriques dans la classification générale des nanomatériaux.

Dans certains cas, d’autres caractéristiques ou propriétés physiques ou chimiques sont utilisées pour définir les nanomatériaux. Jusqu’à présent, ces caractéristiques n’ont jamais été utilisées de manière systématique.

3. Quels sont les critères-clés visant à définir les nanomatériaux ?

La taille demeure le meilleur point de départ, car c’est un critère universellement applicable. Une limite maximale de 100 nm a sa pertinence, mais elle exclut cependant certains matériaux qui devraient être considérés comme des nanomatériaux, comme les matériaux agglomérés et certains matériaux recouverts d’une couche extérieure ou d’une enveloppe. De tels matériaux pourraient être inclus dans la définition si celle-ci portait sur les structures internes.

La limite de taille minimale doit prendre en compte la taille des molécules, qui peut être supérieure à 1 nm, et le fait que les nanomatériaux peuvent prendre la forme de tubes ou de fibres d’une largeur inférieure à 1 nm mais d’une longueur supérieure à 100 nm.

Rares sont les nanomatériaux de taille uniforme : le rapport entre les dimensions doit également être prise en compte.

Pour définir les nanomatériaux, il est utile de prendre en compte le paramètre de la surface spécifique – habituellement exprimée en mètres carrés par centimètre cube (m²/cm³). Ce paramètre comprend également les surfaces internes si elles existent.

On considère habituellement comme valeur seuil pour les nanomatériaux une surface spécifique supérieure ou égale à 60 m²/cm³.

4. Quelles autres propriétés mesurables des nanomatériaux peuvent être prises en compte ?

Il existe toute une gamme de caractéristiques permettant de caractériser les nanomatériaux. Celle-ci comprend :

• La modification de surface
• La structure cristalline
• S’ils peuvent ou non s’agglomérer
• Les propriétés chimiques oxydantes ou réductrices
• La (photo)catalyse et la formation de radicaux libres réactifs
• La charge en surface
• La solubilité dans l’eau
• Le coéfficient de partition dans différents solvants

Chacune de ces caractéristiques peut jouer un rôle important dans l’évaluation des risques. Cependant, aucune d’elles ne peut s’appliquer à l’ensemble des nanomatériaux : ces caractéristiques ne peuvent donc être utilisées pour établir une définition globale.

5. Comment une définition pourrait-elle fonctionner dans la pratique ?

Une définition pratique des matériaux « nanométriques » pourrait comprendre les matériaux dont au moins l’une des dimensions, ou une structure intérieure, mesure entre 1 et 100 nm. La surface spécifique peut également constituer un paramètre utile.

S’il est utile de se référer à un ordre de taille entre 1 et 100 nm, aucunes données expérimentales ne font apparaître une corrélation entre une taille particulière et un certain type de propriétés en rapport à l’échelle nanométrique. C’est pourquoi les législateurs et les personnes chargées de l’évaluation des risques doivent examiner tous les matériaux appartenant à l’échelle nanométrique – 1 à 999 nm – pour déterminer lesquels d’entre eux sont susceptibles d’avoir des propriétés spécifiques à cette échelle. Il ne serait pas nécessaire d’effectuer une évaluation de chacun de ces matériaux : une approche par phases, distinguant plusieurs niveaux de taille, pourrait former un point de départ utile.

Par exemple, pour les matériaux d’une taille inférieure à 500 nm mais supérieure à 100 nm, il conviendrait de mesurer le rapport entre les dimensions d’un échantillon. Si un certain pourcentage du matériau, par exemple 0,15% ou plus, mesurait plus de 100 nm, il serait alors nécessaire d’effectuer un certain type d’évaluation des risques.

6. La définition pratique doit-elle comporter des variations ou des exceptions ?

Dans certains cas, les limites minimale et maximale de 1 et 100 nm doivent toutes deux être soumises à un examen prudent. Par exemple, la limite inférieure d’1 nm voudrait dire que de nombreuses molécules pourraient être classifiées comme nanomatériaux. Par ailleurs, la limite maximale de 100 nm pourrait conduire à exclure certains des nanomatériaux composites utilisés en médecine et en cosmétique. Dans de tels cas, il serait nécessaire de prendre en compte la taille des composants.