Il ruolo scientifico di ECSIN per uno sviluppo ...venetonanotech.it/bin/Inaugurazione_ECSIN_3_Dicembre_E.SABBIONI_.pdfdi Baytubes) CHEMPARK, Leverkused, ... 150 200 71 50 38 31 29

Censer di Rovigo Sala RigolinCenser di Rovigo Sala Rigolin

Rovigo, 3 dicembre 2010

Il ruolo scientifico di ECSIN per uno sviluppo responsabile delle

t l inanotecnologie

Agenda

ECSIN

ECSIN e la valutazione del rischio dei nanomateriali

Missione e strategia scientificaMissione e strategia scientifica

Organizzazione (Settori)

Settore Ambiente

Settore SaluteSettore Salute

Strategia progettuale

Conclusioni

“Nano”, la “tecnologia del piccolissimo”: capiamo le dimensioni…p p

1 nanometro (nm) è uguale a un miliardesimo (0.000000001) di metro

Montagna Bambino Formica Batterio 5-10 Atomi

1 Kilometro 1 metro 1 millimetro 1 micrometro 1 nanometro

molecola di H2O: 0.1nm elica del DNA:circa 2 nm di diametro

Da K.M.Kulinowski, Nanotechnology “The Big Science of the Very Small”,

globulo rosso: circa 7000 nm di larghezzacapello umano:circa 80000nm di diametro

CBENCBEN

1 EURO cent... vs Pianeta Terra! 1mm... vs Milano-Taranto!

Nanotecnologia al servizio della società

Nanotecnologie sempre piu' presenti nelle applicazioni industriali e biomediche, come pure nella vita quotidiana: una crescita esponenziale

MEDICINA E SALUTE

TECNOLOGIADELL’INFORMAZIONE

ENERGIA

PRODUZIONESCIENZE DEI

CIBO, ACQUA E

MEDICINA E SALUTEMEDICINA E SALUTE



ENERGIA

PRODUZIONE

ENERGIA

PRODUZIONESCIENZE DEI SCIENZE DEI

CIBO, ACQUA E CIBO, ACQUA E INFORMAZIONE PRODUZIONE

E STOCCAGGIO MATERIALIQ

AMBIENTEINFORMAZIONEINFORMAZIONE PRODUZIONE

E STOCCAGGIOPRODUZIONE E STOCCAGGIO MATERIALIMATERIALI

QAMBIENTE

QAMBIENTE

STRUMENTI INDUSTRIA CELLE A COSMESI SPORTSTRUMENTISTRUMENTI INDUSTRIAINDUSTRIA CELLE ACELLE A COSMESICOSMESI SPORTSPORTSTRUMENTI E PROCESSI CHIMICA

CELLE A IDROGENO

STRUMENTI E PROCESSISTRUMENTI E PROCESSI CHIMICACHIMICA

CELLE A IDROGENOCELLE A IDROGENO

Nanotecnologia al servizio della società: ma quali rischi?q

E’ ormai opinione diffusa che la futura percezione e quindiE ormai opinione diffusa che la futura percezione, e quindi

l’accettabilità delle nanotecnologie da parte dell’opinione

pubblica dipenderà da una corretta e imparziale valutazionepubblica, dipenderà da una corretta e imparziale valutazione

dei rischi rispetto ai benefici che ci attendiamo

La valutazione del rischio da esposizione a nanomateriali: la ragione di ECSIN

All’interno di un quadro strategico complessivo ECSIN svolge attività diAll interno di un quadro strategico complessivo, ECSIN svolge attività diricerca e di trasferimento tecnologico sui rischi per la salute umana el’ambiente connessi all’uso delle nanotecnologie

Stima dell’esposizione Misura dell’impatto biologicoX(Popolazione generale, lavoratori ) (tossicità)X

Valutazione delValutazione del rischio dei

nanomateriali

Considerazoni sull’esposizione ambientale ed umana a nanomateriali: dove siamo?umana a nanomateriali: dove siamo?

Nanomateriali: possibili sorgenti di esposizione ambientale e sanitariaesposizione ambientale e sanitaria

Esistono già sul mercato internazionale gcentinaia di prodotti che incorporano materiali a livello di nanoscala

Numero di beni di consumo sul mercato contenenti nanoparticelle (2006 – 2009)

1200 379%

contenenti nanoparticelle (2006 2009)

803

10151000

1200

580 606

803

600

800

212 230321 356

475

400

600

212 230

0

200

0Mar 82006

Apr 222006

Sep 292006

Nov 262006

May 162007

Oct 22007

Feb 222008

Ago 212008

Ago 252009

Project on Emerging Nanotechnologies was established in April 2005 as a partnership between the WoodrowProject on Emerging Nanotechnologies was established in April 2005 as a partnership between the Woodrow Wilson International Center for Scholars and the Pew Charitable Trusts. http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/updates/

Stima della produzione mondiale di alcuni nanoprodotti (2007/2008 t/a)nanoprodotti (2007/2008, t/a)

5000

1230

5000

500500350

Nano Ag Nano TiO2 Nano Tubi Carb.

Müller N., Nanoparticles in the Environment Risk Assessment based on Exposure-ModellingWhat concentrations of nano titanium dioxide, carbon nanotubes and nano silver are we exposed to?, ETH Zurich, Department of Environmental Sciences, Empa - Material Science & Technology, St G ll (2007)Gallen (2007)

Un nuovo impianto pilota Bayer per la produzione di MWCNTper la produzione di MWCNT

La Bayer ha investito €22m ll’i i i ’ d d l2007:impianto pilota di

Gen 2010

nell’impianto piu’ grande del mondo con una capacità di 200 t/a di MWCNTs

i li ti il

2007:impianto pilota di Laufenburg (Baden-Württemberg (capacità 60 t/a) commercializzati con il nome

di Baytubes)

)

CHEMPARK, Leverkused, Germany.

http://www.chempark.com/index.php?page_id=3612

MWCNT:Alain Rochefort, CERCAMWCNT:Alain Rochefort, CERCA

…la concorrenza

Feb 2010

L’annuncio della Bayer viene fatto nella stessa settimana dellla concorrente Belga Nanocyl che ha annunciato un nuovo reattore per la produzione di nanotubi di carbonio per spingere la capacità produttiva a 400 t/a.

CNano con sede in California ma con produzione in Cina, riferisce online a di un impianto per la produzione di CNT di 500 t/a

S N tBi F t (Lif b t F d ti T h l R h N W b it )Source: NextBigFuture (Lifeboat Foundation Technology Research News Website )

Nanomateriali in prodotti di consumo presenti sul mercato(2008)

259300

consumo presenti sul mercato(2008)

259250

-- 33 in prodotti alimentari

150

200

7138 31 2950

100

38 31 29 18

0

50

to io io io o ro

argen

to

carb

onio

titanio

silici

o

zinco oro

Project on Emerging Nanotechnologies was established in April 2005 as a partnership between the Woodrow

http;//www.nanotechproject.org/inventories/consumer

Project on Emerging Nanotechnologies was established in April 2005 as a partnership between the Woodrow Wilson International Center for Scholars and the Pew Charitable Trusts.

Tipi di esposizione a nanoparticellenanoparticelle

Occupazionale/Lavoratori Preparazione di nanoparticelle su vasta scala (tonellate di nanotubi di carbonio, di nanoparticelle di argento e di biossido di titanio…), p g )

Nanoparticelle di argento: la piu’ vorticosa crescita industriale nanotecnologicacrescita industriale nanotecnologica

Per le sue spiccate proprietà antibatteriche il nanoargento è considerato la penicillina del 210secolo

Proprietà biologiche:

•Beni di consumo e tecnologia alimentare

•Industria tessile e igiene ambientale

• Applicazioni biomediche

Proprietà ottiche fisiche( non osservabili nell’argento micro):

d i l li i i di h• grande potenziale per applicazioni mediche (diagnostica, trasporto farmaci, imaging)

Microonde

Lavatrice Figoriferi Aspirapolvere DeumificatoreCondizionatore aria

TagliereContenitore Plastica

Tagliere

Pellicola con chiusura per alimenti Pentola

Piatti

Salviette umide

Dentifricio Bidet

Biberon Salviette umide

Da: nanoSì – www.nanosilver.it

Spazzolino da denti

Sapone

Prodotti per capelli Intimi Calze

Scarpe Prodotti di computer Cellulare

Prodotti igienici Parquet

Maniglie

Laminates Porte Shampoo

Da: nanoSì – www.nanosilver.it

Effetto “cavallo di Troia”delle nanoparticellep

Le formulazioni di nanoargento sembrano attraversare le barriereLe formulazioni di nanoargento sembrano attraversare le barriere biologiche cellulari costituendo una sorgente continua di rilascio di ioni argento

M E Quadros and L C Marr Silver ion exposure vs Trojan horse effectM.E. Quadros and L.C. Marr, Silver ion exposure vs. Trojan-horse effect. Environmental and Human Health Risks of Aerosolized Silver NanoparticlesJ. Air & Waste Manage. Assoc. 60:770–781

Rilascio di nanoargento da l t i i Sil Clavatrici SilverCare

Lavatrici Samsung SilverCare

Il rilascio di nanoargento è intenzionale e una caratteristica di queste apparecchiature

Le particelle di argento sono generate per “elettrolizzazione” delle piastre di argento poste all’interno della macchina (emessi 400 miliardi di ioni argento che penetrano i tessuti durante i cicli di lavaggio e di risciacquo finale)

2.75 mg di nanoargento sono

Hund-Rinke K, Marscheider-Weidemann F and M Kemper (2008).

g gintrodotti nei 55 L di lavaggio

40http://www.samsung.com/au/silvernano/site.html.

“Beurteilung der Gesamtumweltexposition von Silberionen aus Biozid-Produkten”. Forschungsbericht

Rilascio di nanoargento nell’acqua di lavanderianell acqua di lavanderia

Analizzati nove differenti tessuti inclusi differenti tipiAnalizzati nove differenti tessuti, inclusi differenti tipi di calzini commerciali anti-odore:

- La maggior parte delle particelle rilasciate eranoLa maggior parte delle particelle rilasciate erano relativamente grandi e provenivano dai tessuti durante il primo lavaggio

- Il rilascio variava da 1.3 a 35 % del totale di nanoargento nel tessuto

L.Geranio et al The Behavior of Silver Nanotextiles during Washing Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 8113–8118

Rilascio di nanoargento dalle facciate di edifici

Notevole rilascio di nanoargento durante gli

facciate di edifici

g geventi iniziali di runoff (massima concentrazione 145 μg/l Ag)

Dopo un anno piu’del 30% del nanoargento era rilasciato nell’ambienteAg Nano

Ralf Kägi, The European Network on the Health and Environmental Impact of Nanomaterials, NanoImpactNet, Lausanne, 10-11 March 2010

Coltivazione di riso usando tecnologia nano silvertecnologia nano silver

Nanocosmetici

•Biossido di titanio (TiO )•Biossido di titanio (TiO2)

•Ossido di zinco (ZnO)

Usando naoparticelle di 30nm, p ,Nanophase Technology ha creato un prodotto che blocca gli UV essendo completamente trasparente alla luce visibile

Rilascio di nanoparticolato da marmitte catalitiche

50

Pd nanoparticelle monodisperse 10-20nm

30

40

y [%

]

10

20

Freq

uenc

y

0

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Diameter of Pd particles [nm]

,Effects of palladium model nanoparticles emitted from catalytic

t th t ki l p [ ]

Dr Kerstin Leopold Technische Universität München

converters on the cytokine release from peripheral blood mononuclear cells of non atopic women, P. Boscolo et al. 2009 Technische Universität München

Garching

Nanoparticelle di ossido di cerio per marmitte catalitiche più efficientimarmitte catalitiche più efficienti

16 marzo 2005

Cerium oxide nanoparticles added to fuel as catalyst (m.p. 2600°C):

•migliorano il rendimento del motore

•favoriscono un risparmio sui consumifavoriscono un risparmio sui consumi

•danno luogo a una combustione più pulita del gasolio e delle scorie

•permettono l’ossidazione graduale dei depositi di carbonio accumulati•permettono l ossidazione graduale dei depositi di carbonio accumulati

nei motori.

Nanoparticelle in alimentiNanoparticelle in alimenti

La texana Rbc Life Sciences

Nanoparticelle di titanio biossido vengono usate per rivestire le tavolette di i l t i di La texana Rbc Life Sciences

ha prodotto Slim Shake, un frullato dietetico alla cioccolata che contiene

di cioccolato e impedire che affiori il bianco del burro di cacao.

cioccolata, che contiene particelle di silice (5nm)ricoperte di molecole di cacao e zucchero. L'enormecacao e zucchero. L enorme numero di nanoparticelle, sostengono alla Rbc, stimola le papille gustative come p p gaccade per i normali frullati, ma con una quantità di grassi e zucchero ridottissima.


Occupazionale/Lavoratori Preparazione di nanoparticelle su vasta scala (tonellate di nanotubi di carbonio, di nanoparticelle di argento e di biossido di titanio…), p g )

Ambientale/Popolazione generale, consumatoriAmbientale/Popolazione generale, consumatoriEmissione da marmitte catalitiche (Pt on Al203, CeO2…),cosmetici ( TiO2ZnO),industrie alimentari, (SiO2, Ag, TiO2 …)

Nanoparticelle in nanomedicinananomedicina

• farmaci

Carriers di: Gold Nanoshells

• radioisotopi al fine diagnostico e terapeuticoterapeutico

• fluorescenza per optical imaging100 nm gold deposited around a Silica Nanoshell

• mezzi di contrasto per MRI

• geni e antigeni

• assorbitori di raggi infrarossi es. Au


Occupazionale/Lavoratori Preparazione di nanoparticelle su vasta scala (tonellate dinanotubi di carbonio, di nanoparticelle di argento e di biossido di titanio…), p g )

Ambientale/Popolazione generale, consumatoriAmbientale/Popolazione generale, consumatoriEmissione da marmitte catalitiche (Pt on Al203, CeO2…),cosmetici ( TiO2 ZnO),industrie alimentari, (SiO2, Ag, TiO2 …)

Biomedica/PazientiTrasporto farmaci terapia genica diagnosi e terapia dei tumori (quantumTrasporto farmaci, terapia genica, diagnosi e terapia dei tumori (quantum dots (CdSe), supermagnetic Fe, Ag…)

L’esposizione a nanoparticelle è reale e crscenteè reale e crscente…

Questa notevole ed inarrestabile diffusione dei nanomateriali rappresenta un enorme potenziale per l’esposizione umana ed ilrappresenta un enorme potenziale per l esposizione umana ed il loro rilascio nell’ambiente

Necessità di misurare l’esposizione ambientale di nanoparticelle e nei luoghi di lavoronei luoghi di lavoro

Analisi del rischio da esposizione a nanomateriali:

All’interno del quadro strategico complessivo ECSIN svolge attività diAll interno del quadro strategico complessivo, ECSIN svolge attività diricerca e di trasferimento tecnologico sui rischi per la salute umana el’ambiente connessi all’uso delle nanotecnologie

Stima dell’esposizione Misura dell’impatto biologicoX(Popolazione generale, lavoratori ) (tossicità)X

Valutazione delValutazione del rischio

Considerazioni sulla potenziale tossicità dei nanomateriali ingegnerizzati: perché sono g g pdi particolare interesse per il tossicologo?

Parametri dosimetrici determinanti il responso tossicologico di macro micro e nanomaterialitossicologico di macro-, micro-, e nanomateriali

Pericolo: the dose Parametri dosimetrici:

Paradigma classico (macro-, micro materiali)

e co o t e dosedetermina l’effetto tossico

MassaVolume

Paracelsus, Father of toxicology

Paradigma nanomaterialiParadigma nanomateriali

Pericolo: la dose determina l’effetto tossico

X

Parametri chimico-fisici determinanti il responso tossicologico di nanomateriali

Dispersione inNumero e

p g

Dispersione in• gas (aerosols)• liquidi (es. geli, ferrofluidi)• solidi (es materiali matrici)

dimensioni

• solidi (es. materiali matrici)Stato di aggregazione

Forma, struttura•Singole particelle

•Aggregati

,• sfere, aghi, dischi,tubi•cristallinità•porosità

Modifica di superficie

•Agglomerati •porosità

Area e carica Modifica di superficie•Non trattate (come ottenute dal processo di produzione)

Area e carica superficiale

•Rivestite (es. coniugate, film polimerici))•“Core” o gusci (es sfere, capsule)

Paradigma dimensione-area superficiale-reattività di nanoparticelle

Dimensione Area superf. Reattività

reattività di nanoparticelle

NANOMATERIALIRepeat 24 times

NANOMATERIALI

From 5 cm3 - about 1,7 cm per side – of a material divided 24 timessmaller cubes are produced Distributed as monolayer they can cover asmaller cubes are produced. Distributed as monolayer they can cover a football ground

Regolamentazione: protezione dei lavoratoridei lavoratori

Direttiva quadro 89/391/EECq

Altre direttive: 89/656/EEC, 98/24/EC, 1999/38/EC

Gli standards attuali sono basati sulla massa di particelle inalateGli standards attuali sono basati sulla massa di particelle inalate

Tuttavia, per le NP la massa non sembra essere il fattore più importante riguardo agli effetti biologici

Più importanti sono il numero e le dimensioni delle particelle, la superficie attiva e il modo di esposizione

La protezione dei lavoratori contro potenziali rischi da esposizioni a lungo termine a NP necessita urgenti ricerche nanotossicologiche

Ref. The Royal Society and Royal Academy of Engineering; European Commission SCENIHR

Il potenziale impatto ambientale e sanitario dei nanomateriali

P d i di t i li

sanitario dei nanomateriali

Produzione di nanomateriali ingegnerizzati Nanoparticelle

ambientaliNanoparticelle ambientali

RilascioEsposizione

Salute umana Ambiente

•Compartimenti ambientali(aria acqua sedimenti suoli

•Popolazione generale•Consumatori•Lavoratori (aria,acqua,sedimenti, suoli,

fanghi di depurazione)•Biota

Lavoratori•Pazienti

L’urgente necessità di una nanotossicologiauna nanotossicologia

E i t l it ' di i tifi h t tt dibiliEsiste la necessita' di conoscenze scientifiche accurate, attendibili ed imparziali sui benefici, ma anche sui rischi di questa nuova tecnologia

Per rispondere a tale esigenza, e' nata una nuova disciplina: la nanotossicologia

La valutazione del rischio dei nanomateriali: il core business di ECSIN

Ricerca Gestione del rischioValutazione del rischio

Identificazione del pericolo(tossicità)

Decisioni legali(agenzie)

Nanotossicologia

Valutazione dose - risposta(Relazione tra dose e incidenza nell’uomo)

Estrapolazione da alte a basse dosi, da animale )

Stima dell’esposizione(Popolazione generale

all’uomo

Misure in campo (Popolazione generale, lavoratori )

p

Caratterizzazione del rischio

Analisi del rischio da esposizione a nanomateriali: dove siamo?

Id tifi i d l i l Alcune evidenze

V l t i d i t

Identificazione del pericolo(tossicità)

Alcune evidenze(tests di tossicità)

Valutazione dose ‐ risposta(Relazione tra dose e incidenza nell’uomo)

Nessuna informazione

Stima dell’esposizione(Popolazione generale, Pochissimi dati

lavoratori )



?del rischiodel rischio

L’approccio scientifico per la valutazione del rischio sanitario da esposizione a nanoparticelle

Dati di origine Animali in vivo +

p p

gumana

Cellule umane in it + +

Cellule animali init + + + + + vitro + +vitro + + + + +

Sviluppo sostenibile delle nanotecnologie: un severo divario…nanotecnologie: un severo divario…

Un severo divario…

Sviluppo e produzione dei nanomateriali

Effetti ambientali e i i d i nanomaterialisanitari dei

nanomateriali

nanotossicologia

Agenda

ECSIN




Settore Ambiente



Conclusioni

Missione di ECSIN

Seguire le più avanzate prospettive di ricerca relative all’impatto delle nanotecnologie sull’ambiente, sulla salute umana e sulla società al fine di trasferire questo know how verso il mondo politico ed economico per l’adozione di policy normative e standardp p y

Rispondere alle esigenze delle imprese delle agenzie pubbliche eRispondere alle esigenze delle imprese, delle agenzie pubbliche e degli investitori sulla ricerca di sistemi di rilevamento e di standard di misurazione sugli effetti dei nanomateriali e delle nanoparticelle su ambiente e saluteambiente e salute

Ritorno considerevole in termini di attrazione di conoscenze scientifiche e professionali di alto livello

Stimolo per la nascita di nuova imprenditorialità innovativa.

Unicità di ECSIN

ECSIN: unico laboratorio specialistico a livello italiano – e uno deiECSIN: unico laboratorio specialistico a livello italiano e uno dei pochi a livello europeo – a studiare gli impatti che le nanotecnologie potrebbero avere sulla salute umana, sull’ambiente e sulla società

A bi tSalute umana Ambiente

Società (CIGA)

SWCNT: Vicent H. Crespi, University of Pennsilvania

VenetoNanotech:piattaforme tecnologiche e sinergie scientifiche

La struttura organizzativa è articolata in tre Business unit (Nanofab, Ecsin eLaNN) che corrispondono a tre diverse Aree tecnologiche: Materiali e processi,Ri k A tRisk Assessment e Nanodispositivi

Civen (Ricerca) • All’interno delle Diverse Aree si

NANOFABLANN ECSIN

M t i li iDi iti i M it i

Veneto Nanotech (Trasferimento tecnologico) sviluppano le Piattaforme tecnologiche grazie ll liMateriali e processiDispositivi Monitoraggio

e Risk Assessment

Polimeri nanostrutturati Monitoraggio nps in ambiente

Metamateriali

alle quali vengono poi sviluppate le specifiche applicazioni al

Ingegneria delle superficiNanofabbricazione

Testing in vitro-in vivo

Funzionalizzazionebiologica di npsFunzionalizzazione

Metamateriali ppmercato.

• Tale struttura consente di

Metallurgia delle polveri

Sensori chimici e biologiciottica di nps consente di

massimizzare le sinergie tecnico‐scientifiche e di

Misure, caratterizzazioni e cerificazioni

realizzare applicazioni all’avanguardia

La ricerca ad ECSIN

RICERCA DI BASE (orientata) RICERCA APPLICATA

•Sviluppo di metodologia

RICERCA PRENORMATIVA

•Meccanismi cellulari e molecolari

•Sviluppo e validazione

.

• Indirizzare i metodi di

Servizi per le aziendeSviluppo di metodologia di risk assessment per le nanotecnologie (esposizione,i didi metodi innovativi per

l’analisi del profilo tossicologico

produzioni sicure di NPs (screening tests di tossicità e profili di nanotossicità

vie di esposizione,.biomarkersdi esposizione, destino delmateriale di esposizione)

mediante batterie di saggi di tossicità, a seconda dell’esposizione e dell’utilizzo del prodotto nanotecnologico)

ate a e d espos o e)

•Attività di pre‐certificazione.

del prodotto nanotecnologico).

Trasferimento tecnologicoTrasferimento tecnologicoimprese per: ‐monitoraggio dispersioni e concentrazioni di NPs nell’

ambiente‐testing e valutazioni di biocompatibilità di NPs e‐testing e valutazioni di biocompatibilità di NPs e nanostrutture ‐sintesi di NPs per utilizzo biologico (nanomedicina,

organi normativi

La ricerca ad ECSIN

Approccio La caratterizzazione del rischio richiede:

• informazioni sull’entità con cui uomo edRisk oriented(ricerca di base/ prenormativa

• informazioni sull entità con cui uomo ed ambiente possono venire in contatto con I nanomateriali (esposizione)

•Conoscenza delle proprietà tossicologiche dose‐dependenti (hazard)

Approccio Effetti of coatings, funzionalizzazioni e differenti metodi di preparazione su unoIndustry oriented

(ricerca applicata)differenti metodi di preparazione su uno sviluppo e una produzione ssostenibile di nanomateriali da parte delle industrie

ECSIN: ricerca prenormativa

ECSIN intende creare i presupposti che invece di frenare l’innovazione le siaECSIN intende creare i presupposti che invece di frenare l innovazione le sia favorevole

Ciò presuppone una più efficace articolazione tra definizione delle norme eCiò presuppone una più efficace articolazione tra definizione delle norme e sviluppo scientifico e tecnico, e una più efficace sensibilizzazione dei responsabili della progettazione delle norme e degli utilizzatori di queste l lultime, soprattutto le PMI

ECSIN intende fornire supporto scientifico‐tecnico ad una politica di qualità in cui le norme dovrebbero costituire uno strumento essenziale.

Ciò allo scopo di promuovere un più celere, sicuro e mirato sviluppo di nanomateriali, facilitare l’analisi del rischio e generare dati utili per gli organi normativiorgani normativi.

La ricerca ad ECSIN è in linea con una risoluzione del parlamento Europeo…risoluzione del parlamento Europeo…

PARLAMENTO EUROPEOCommissione per l'ambiente, la sanità pubblica e la sicurezza alimentare 2004-2009

24 April 2009 RISOLUZIONEsugli aspetti normativi in tema di nanomateriali (2008/2208(INI))

Il Parlamento ha votato una severa risoluzione che rovescia la posizione della Commissione sulle nanoparticelle e spinge l’esecutivo europeo a legiferare in modo da mettere al bando il esecutivo europeo a legiferare in modo da mettere al bando i nanomateriali, in campo cosmetico e alimentare

…alcuni passi della risoluzione del Parlamento Europeo

6…. invita la Commissione a proporre la revisione di tutta la legislazione pertinente entro la fine del 2009 al fine di attuare pienamente il principio della commercializzazione solo previa disponibilità dei dati ("no data, no market") per tutte le applicazioni dei nanomateriali nei prodotti di consumo o in prodotti chetutte le applicazioni dei nanomateriali nei prodotti di consumo o in prodotti che vengono in seguito rilasciati nell’ambiente;

8….reitera la sua richiesta di un'etichettatura dei prodotti di consumo contenenti nanomateriali;

9…. chiede l'urgente messa a punto di protocolli di sperimentazione d l l h d l dadeguati per valutare il rischio di esposizione ai nanomateriali durante tutto il loro ciclo di vita, in base ad un approccio pluridisciplinare

ECSIN: le collaborazioni venete

SETTORE AMBIENTE SETTORE SALUTE

Analisi in vitro per la

valutazione della tossicità

Analisi di nanoparticelle in matrici liquide ed

in aria

Analisi dell’impatto nel ciclo di vita di prodotti

contenenti nanoparticelle

ATTIVITA’ECSINdella tossicità

dei nanocompositi

su cellule

in aria nanoparticelle

‐Ospedale di TrecentaUniVE UniVR CRIBI‐ p‐Ospedale di Rovigo‐Dipartimento di Farmacia UniPD

Analisi in vivo (optical imaging e studi su

animali).È stato presentato a

UniVE

Caratterizzazione di nanoparticelle in matrici

ambientali, test ecotossicologici e Collaborazioni

UniVR CRIBIUniPD

Biologia È stato presentato a febbraio 2010 un

progetto alla Fondazione CariVerona di

nanomedicina in cui

ecotossicologici e valutazione della loro pericolosità ambientale

Utilizzo attrezzature e competenze per analisi complementari di biologia molecolare

cellulare, test microbiologici, genomica funzionale

ECSIN svolge attività di supporto per la nanotossicologia

Agenda

ECSIN




Settore Ambiente



Conclusioni

Campi di attività di ECSIN

Nanomedicina

(supporto)

Salute umana Ambiente

Società (CIGA)

Risk assessment/Life Cycle e legislazione

Unità ECSINOrganizzazione di ECSIN

S tt iSettori Direzione scientifica

SegretariatoAree

NANOMEDICINASALUTE RISK AMBIENTE NANOMEDICINA(supporto, CIVEN)

SALUTE ASSESSMENTAMBIENTE

Econanotossicologia Microscopia Modelling eLegislazione

Trasportomolecole

MonitoraggioMicrobiologia Contatti con

le industrieBiocompatibilità

Test di tossicità

Biologiamolecolare

Attività di ECSIN



Società (CIGA)


Settore Ambiente:obiettivi

Valutazione della concentrazione

delle nanoparticelle

ingegnerizzate in matriciingegnerizzate in matrici

ambientali liquide e solide

(acque, terreni, biota) e del loro

rilascio da prodotti commerciali

l d l lValutazione del loro

comportamento in diverse

condizioni ambientalicondizioni ambientali

•Risk Assessment e Life Cycle

Impact di prodotti contenenti

nanoparticelle

Settore Ambiente: attività

Caratterizzazione

Sviluppo e validazione di

metodi di estrazione,

frazionamento e

Frazionamento

chimicafrazionamento e

caratterizzazione di

nanoparticelle in matrici

ambientali con tecniche stand dimensionale Analisi dimensional

e

ambientali, con tecniche stand

sole od accoppiate

(FFF + ICP‐MS)

Caratterizzazione fisica e morfologica

Caratterizzazione completa

di nanoparticelle (size

di t ib i t ti l morfologica(in collaborazione con CIVEN)distribuzion, z potential,

surface area, chemical

composition) in supporto agli

di di i l istudi di nanotossicologia

Saggi di eco‐nanotossicità

delle nanoparticelle in specie

acquatiche e terrestri.

Settore Ambiente:strumentazione

La strumentazione disponibile nel laboratorio ambientale di ECSIN è dipavanguardia e fortemente complementare con quella già presente presso lealtre facilities del distretto

Consente di effettuare la caratterizzazione chimico-fisica delle nanoparticelleingegnerizzate, e la valutazione dei parametri ambientali più significativi perlo studio del comportamento ambientale delle nanoparticelle stesse.

N l l b t i di hi i liti bi t l t t i hNel laboratorio di chimica analitica ambientale verranno messe a punto tecnicheanalitiche specifiche per le nanoparticelle, che saranno applicate anchenell’ambito degli studi nanotossicologici.

Settore Ambiente:strumentazione

Spettrometro di massa accoppiato induttivamente

interfacciato con sistema di frazionamentoinduttivamente

al plasma (ICP-MS)frazionamento a flusso di campo(AF4)

Cromatografo Analizzatore di Dynamic light scattering ed Analizzatore digionico carbonio e azoto

Dynamic light scattering ed analizzatore di potenziale z

Analizzatore di area superficiale

Settore Ambiente:collaborazioni

Ambiti di ricerca

Partners coinvolti

Studi Università di Venezia Dipartimento di S i A bi t liStudi

ecotossicologiciScienze Ambientali

Università di Padova Dipartimento di Biologia

U i ità d l Di ti t di S i d ll’A bi t d ll VitUniversità del Piemonte Orientale

Dipartimento di Scienze dell’Ambiente e della Vita

Valutazione dei rischi

Università di Chieti Dipartimento di Medicina e Scienze dell'Invecchiamento

rischi occupazionali in realtà produttive

Università di Modena Dipartimento di Scienze di Sanità PubblicaUniversità di Parma Dipartimento di Clinica Medica, Nefrologia e Scienze

della PrevenzioneUniversità Tor VergataUniversità di Verona Dipartimento di Sanità Pubblica e Medicina di

Comunità

Sviluppo di Università di Venezia Dipartimento di Sviluppo di tecniche analitiche innovative(es

pScienze Ambientali

Università di Ferrara

Ist Superiore Sanità

Dipartimento di Chimica

innovative(es. ifenate)

Ist. Superiore Sanità

Attività di ECSIN



Società (CIGA)


Vie di ingresso di nanoparticelle nel corpo umano

Inalazione Iniezione

A t CircoloApparato respiratorio

Circolo ematico

Ingestione Contatto diretto

Apparatodigerente

Via cute

Distribution of SWCN in rat by radioactive tracer I-125 with administration modeswith administration modes

Zhen Chen et. al., Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences Beijing presented atChinese Academy of Sciences, Beijing, presented at NAMLS8, April 17-21, Rio Jaineiro, Brasil

Possibili organi bersaglio e relativi effetti tossici di NP

• Cervello: neurotossicità

• Cute: fototossicità

• Cuore: cardiotossicitàuo a d o o à

• Fegato: epatotossicità

• Rene: nefrotossicità

• Intestino: tossicità della barriera epiteliale• Intestino: tossicità della barriera epiteliale

• Sistema riproduttivo: embriotossicità,t t i i f tilitàteratogenesi e infertilità

• Sangue: ematotossicità

Ricerca nanotossicologica e problemi etici: studi in vitro e/o in vivo ?etici: studi in vitro e/o in vivo ?

La nanotossicologia porterà ad un aumento nell’uso degli animaliLa nanotossicologia porterà ad un aumento nell uso degli animali nella ricerca relativa agli effetti biologici delle NP indirizzata alla valutazione del rischio.

Problemi etici dovuti alla Direttiva 86/609/EEC

Quando l’approccio in vitro ?

...per studi sistematici di tossicità e studi

Quando l approccio in vitro ?

meccanicistici.

Quando l’approccio in vivo ?Q pp

…per scopi specifici e ben definiti come nelcaso di biocinetiche ed identificazione dicaso di biocinetiche ed identificazione diorgani bersaglio.

ECSIN: modelli in vitro e collaborazioni

REPRODUCTIVE TOXICITY

‐ SpermiotoxicityIst. Sup. Sanità

UniSi, UniPg, UniVa

CHRONIC TOXICITY

Rabbit sperm

SpermiotoxicityEmbryotox/Teratogeniciy CesI(UniCh), CNR Pisa,

Park Cientific, Barcelona

-‐Specificity of barriers ‐ Repeated dose/ long term toxicity

IMMUNOTOXICITYModulation of:‐production of cytokinesexpression of receptors

Rabbit spermFETAX

TOXICOKINETICSCaco2

Blood (PMBC)Cytosol other tissues

‐ expression of receptorsTOXICOKINETICS-Uptake‐Intracellular distribution‐Binding biocomponents

GENOTOXICITY/CARCINOGENICITY

-Genotox./Non genotox.carcinogens

EPITHELIAL BARRIERS

Passage of

INFN UniMILENA UniPV

Balb/3T3

‐Human‐besed model (autophagy)‐Toxicogenomics

Passage ofBlood‐Brain BarrierBlood‐Testis‐Barrier RBMEC‐RGC

UniPv Univ ArtoisUAB B l C IBalb/3T3UBC Stem cells

UniPv, Univ ArtoisLens

UAB,Barcelona, CesI (Univ.Chieti)

ECSIN : modelli in vitro e collaborazioni

RENAL TOXICITY

UniPv, UniCh, UniVa, PHOTOTOX.

RENAL TOXICITY

‐LLC‐PK1 (prox. tubule)‐MDCK (distal tubule)

HEPATOTOXICITY

- Primary human

Mainz University

ENDOTHELIU

3T3NRU

-‐Primary human hepatocytes‐HepG2

ENDOTHELIUM TOXICITY

-HUVEC‐co‐culture

TOXICOKINETICS

NEUROTOXICITYSKIN

TOXICOKINETICS‐Uptake‐Intracellular distribution‐Binding biocomponents

INFN UniMiLENA UniPV

Primary rat:‐ astrocytes‐neurons‐microglia PULMONAR

INTESTINAL

SKIN TOXICITY‐Episkin‐HaCat

microglia PULMONARYTOXICITY‐A549‐Calu3

TOXICITY

CaCo2ITB‐ CNR Mi,NIEH USA,

University of Leuven

Calu3Shanxi Univ.

Ist. Sup. SanitàUniv Tor Vergata, UniPr,UniVr

Ricerca applicata: servizio per le aziende

Caratterizzazione delle Nanoparticellechimicofisica, sterilità, induzione cell‐free di ROS

Fase I

Fase 0

Test di vitalità in vitro a breve /medio termine (vasto range di conc.), LD50

Fase I

VitalitàCancerogenesi

IN CELLULE SPECIFICHEA SECONDA DELL’ESPOSIZIONE

Test di genotossicitàGenotossicità

SI NO Test di cancerogenicità

IN CELLULE standard

Fase IITossicità sub letale:Tossicità sub‐letale:

A seconda delle caratteristicheed utilizzo, diverse batterie di

analisi

Stress ossidativoAlterazione stress‐related genesCitochine pro‐infiammatorieDifferenziamento

IN CELLULE SPECIFICHEA SECONDA DELL’ESPOSIZIONE

analisi Differenziamento

Fase III

In caso di scelta sbagliata‐dei modelli cellulari‐del range di concentrazione

In vivo ADME, cinetica, tossicitàOPZIONALE

ECSIN:interdisciplinarità e organizzazione della ricercananotossicologicananotossicologica

TASK 1Caratterizzazione

TASK 2 Comportamento nei

TASK 3Profili/meccanismi di

TASK 4Bio-persistenza e Caratterizzazione

chimico-fisica e morfologica

Comportamento nei comparti ambientali

e mezzi biologici

Profili/meccanismi di tossicità

in vitro / in vivo

Bio persistenza e morfologia

Competenze necessariep

Chimica, fisica, scienza dei materiali, biochimica, fisiologia. tossicologia, biologia molecolare, medicina occupazionale, tossicologia, biologia molecolare, medicina occupazionale,

medicina, patologia…

Modelli meccanicistici rilevanti per l’analisi del rischio

Forte interdisciplinarità

Tecniche analitiche per la ricerca nanotossicologicag

Spettrochimiche(GF-AAS, ICP-MS, NMR)

Nucleari, radioanalitiche(NAA, radiotraccianti) (GF AAS, ICP MS, NMR)(NAA, radiotraccianti)

Nanotossicologia ad Nanotossicologia ad Microscopia(SEM, TEM, AFM)gg

ECSINECSINBiologia molecolare(Comet/MN assays)(Comet/MN assays)

Elettrochimiche(Polarografia)(Polarografia)

BioanaliticheFiltrazione su geli, Filtrazione su geli, ultrafiltrazioneultrafiltrazione, ,

t if i diff i lt if i diff i l (Polarografia)(Polarografia)centrifugazione differenziale,centrifugazione differenziale,cromatografia a scambio ionicocromatografia a scambio ionico

Settore Salute:strumentazione

La strumentazione presente nel laboratorio dell’area salute di ECSIN è stata selezionata perrispondere alle esigenze dei progetti di ricerca con l’obbiettivo di valutare il profilop g p g ptossicologico di nanoparticelle e nanomateriali a contatto con cellule umane ed animali.Oltre alla strumentazione di base per colture cellulari, biologia cellulare e biologiamolecoalre, vanno annoverati:

Real Time - PCRMicroscopio confocale

Citofluorimetro con cell sorter

Microscopio Elettronico a Trasmisione

ECSIN:una grande opportunità

Un singolo laboratorio dedicato esclusivamente alla ricerca nanotossicologia difficilmente è in grado di sopportare i costi di apparecchiature moltodifficilmente è in grado di sopportare i costi di apparecchiature molto costose di avere uno staff con competenze differenziate atte a coprire tutta la multidisciplinarità

Gli studi nanotossicologici sono per lo più condotti in laboratori specialistici. Il rischio è spesso un’”illogica concorrenza“ poiché, se non coordinata, porta a p g p pduplicazioni di esperimenti, ad uso di diverso protocolli di esposizione e quindi ad una frammentazione della ricerca nanotossicologica

La quantità di lavoro da svolgere in questo campo è enorme ed esige un minimo di coordinazione per evitare sprechi in termini di finanziamenti e di risorse umane a livello nazionale. ECSIN vuole articolarsi al suo interno con referenti che coordinino i settori di i i il i d ll l iricerca concernenti uno sviluppo sicuro delle nanotecnologie

Agenda

ECSIN




Settore Ambiente



Conclusioni

Agenda

Background:ECSIN e la valutazione del rischio dei nanomateriali

Missione e strategia scientifica

Organizzazione interna (Settori)

Settore Ambiente

S tt S l tSettore Salute


Conclusioni

ECSIN:partnership in EU projects

• P09 Development of sustainable solutions for nanotechnology-based products based on hazard characterization and LCA, EU-FP7, in corso

• P10 Development of reference methods for hazard identification, risk assessment and LCA of engineered nanomaterials, EU-FP7, fase di negoziazione

• P13 QNano EU-FP7 Infrastructure, in corso di negoziazioneP13 QNano, EU FP7 Infrastructure, in corso di negoziazione

• P29 EUROpean network of trans-national collaborative RTD projects in the field of NANOMEDicine EU FP7; ERANET 2nd callprojects in the field of NANOMEDicine, EU-FP7; ERANET,2nd call e valutazione progetti in corso

ECSIN: in house projects

N ti ll P tt S ttNanoparticelle Progetto Settore applicativo

Ag metallico Sicurezza Molti. Progetto Ag metalliconanoargento

gpilota

Ni metallico Allergia anickel

Industria chimicanickel

Fe metallico Rimozione inquinanti

Disinquinamento aree contaminate

Boro BNCT Terapia tumori cerebrali

Quantum dots Progetto UniVerona Imaging

ECSIN: action plan

2010

I°semestre II° semestre

2011


2012


Svil

up

po

la

bo

rato

rio

Realizzazione lavori infrastrutturali

Acquisto strumentazione di laboratorio,acquisizione di pe on le

Completamento laboratorio

Sd

el personale

p

Inaugurazione Laboratorio

Progetti di ricerca FP VII° Nanosustain Nanovalid

Att

ivit

à

di ri

cerc

a

Progetti di ricerca FP VII Nanosustain, Nanovalid…

Avvio di progetti in house e altri in fase di approvazione

log

ico

Avvio di progetti in house e altri in fase di approvazione

Att

ivit

à d

i m

en

to t

ecn

ol

à

Avvio di progetti di trasferimento tecnologico

Atr

asf

eri

m Avvio collaborazioni con Università e centri di ricerca

Giornata di incontro con imprese e investitori

Agenda

ECSIN



Organizzazione interna (Settori)

Settore Ambiente



Conclusioni

Nanotecnologie al servizio dei cittadini per soddisfare le loro necessitàsoddisfare le loro necessità

Sviluppo sostenibile e sicuro delle nnanotecnologiennanotecnologie

=

Produzione di nanomateriali innovativi

+ nanotossicologia + società+ nanotossicologia + società

La nanotossicologia non deve essere considerata un freno all’innovazione, ma piuttosto una parte essenziale per creare i presupposti che le siano favorevolicreare i presupposti che le siano favorevoli

Il ruolo di ECSIN nello svilupposostenibile delle nanotecnologiesostenibile delle nanotecnologie

Un severo divario…

Sviluppo e produzione dei nanomateriali

Effetti ambientali e i i d i nanomaterialisanitari dei

nanomateriali

ECSINECSIN

nanotossicologia

Nanotox DayPavia, Centro Congressi IRCCS Fondazione Salvatore Maugeri

8 ottobre 2010

La Società Italiana di Nanotossicologia SIN

/

La Società Italiana di Nanotossicologia-SIN

www.sona‐it.org/

SIN: missione e finalitàSIN: missione e finalità

In quest’ottica, la Societa' Italiana di Nanotossicologia (SIN) si propone come punto di riferimento per la valutazione dell’impatto delle nanotecnologie sull’ambiente e la salute dal punto di vista della:

Ricerca scientifica Innovazione industriale Legislazione

ECSIN e SIN:una medesima visione verso i nanomaterialiverso i nanomateriali

I nanomateriali non devono essere considerati né “nano angeli” né “nano demoni”né nano-angeli né nano-demoni .

Revolutionary nanotechnology waves

Regione del Veneto ECSIN DAY

A nome di tutto lo staff di ECSIN iCassa di

Risparmio di A nome di tutto lo staff di ECSIN i ringraziamenti per ilfondamentale supporto alla

i di t tt di i

Risparmio di Padova e Rovigo

creazione di una struttura di ricerca scientifica unica a livello nazionale, a testimonianza di una sensibiltà che includa nella ormai avviata rivoluzione nanotecnologica la tutela ambientale sanitaria ed il

Provincia di Rovigo

tutela ambientale,sanitaria ed il rispetto dell’opinione pubblica!

Camera di C iCommercio di Rovigo

Thank you for your attention

Veneto Nanotech s.c.p.a.via San Crispino 10635129 Padova, Italy

Laboratorio ECSINviale Porta Adige 45 45100 Rovigo, Italy

Tel. +39 049 7705500Fax. +39 049 7705555

info@venetonanotech it

45100 Rovigo, ItalyTel. +39 0425 377 511 Fax +39 0425 377 555

[email protected] [email protected]

www.ecsin.eu

Documents

Il ruolo scientifico di ECSIN per uno sviluppo ...venetonanotech.it/bin/Inaugurazione_ECSIN_3_Dicembre_E.SABBIONI_.pdfdi Baytubes) CHEMPARK, Leverkused, ... 150 200 71 50 38 31 29