Slike partikler dannes utilsiktet, og har flere typer kilder, f.eks. forbrenningsprosesser (dieseleksos og røyk fra vedfyring), ved metallproduksjon (metallrøyk) og sveising (sveiserøyk) og ved produksjon av nanomaterialer som f.eks. titandioksid, nano-sølv, karbonnanorør og cellulose nanokrystaller. Partiklene som er dannet utilsiktet blir ofte kalt ultrafine partikler, mens partikler som er produsert for et bestemt forbruk blir kalt fabrikkerte nanopartikler.
Nanopartikler er ofte definert som partikler med to eller tre fysiske dimensjoner i størrelsesområdet fra 1-100 nanometer. Antall produkter som inneholder nanomaterialer, ofte i form av nanopartikler, øker raskt; I 2005 ble det rapportert kun 54 slike produkter, mens i 2015 antallet forskjellige produkter var over 1800.
Helseeffekter av nano- og ultrafine partikler
Toksikologiske studier har vist at nanopartikler og ultrafine partikler er mer toksiske enn større partikler av samme kjemisk sammensetning og krystallinsk struktur.
Flere epidemiologiske befolkningsstudier har vist at eksponering for partikulær luftforurensning i byluft er forbundet med ugunstige helseeffekter, som inkluderer økt dødelighet relatert til lunge- og hjerte- og karsykdommer hos mer følsomme mennesker.
– I arbeidslivet er luftkonsentrasjonene av nanopartikler og ultrafine partikler vesentlig høyere enn i det generelle miljøet, men det har vært vanskelig å vise til tilsvarende negative helseeffekter blant eksponerte arbeidstakere som påvist i den generelle befolkningen, sier forsker ved STAMI Balazs Berlinger.
Gir eksponering for nanopartikler høyere risiko enn ved større partikler?
Toksikologiske studier har vist at eksponering for nanopartikler kan medføre høyere risiko for utvikling av uønskede negative helseeffekter hos mennesker enn ved eksponering for større partikler (>100 nm).
Mulige forklaringer til dette er at nanopartikler mindre effektivt blir fjernet fra kroppen, samtidig som de lettere passerer cellemembraner enn større partikler. Dessuten har nanopartikler mye større overflate i forhold til partiklenes masse sammenlignet med større partikler. Dette medfører blant annet økt løselighet og større reaktive overflater ved deponering av en gitt masse i for eksempel luftveiene.
Ultrafine partikler generert ved forbrenningsprosesser er vesentlig forskjellige fra fabrikkerte nanopartikler når det gjelder både størrelse og kjemisk sammensetning. Når fabrikkerte nanopartikler produseres med tilnærmet lik størrelse og morfologisk og kjemisk sammensetning, er de utilsiktede nanopartiklene meget forskjellig både i størrelse, morfologiske og kjemisk sammensetning. Men alle typer finnes som agglomerater i luft holdt sammen av svake kjemiske og elektrostatiske bindinger.
Toksisiteten av fabrikkerte nanopartikler i forsøksdyr og i cellekulturer har internasjonalt blitt og blir intensivt undersøkt, ettersom at den biologiske kunnskapen om hvordan slike partikler oppfører seg er mangelfull. Det er i tillegg behov for tilsvarende studier for ultrafine partikler siden det også for slike partikler mangler vitenskapelige data om sammenheng mellom eksponeringen og helseutfall. Eksponering for fabrikkerte nanopartikler har blitt undersøkt i et begrenset antall studier. De viser at relativt lave konsentrasjoner av nanopartikler i arbeidsmiljøluften har forekommet, men finner få klare sammenhenger mellom eksponering og helseeffekter hos arbeidere.
Å undersøke nano- og ultrafine partikler i luft er svært utfordrende
Undersøkelse av sammenhengen mellom nano- og ultrafine partikler i luft og toksisitet og helseeffekter er veldig utfordrende, fordi fraksjonen av slike partikler er bare en delfraksjon av partikulær luftforurensning i ute- og inneluft samt arbeidsatmosfære.
De forekommer alltid sammen med større partikler, noe som påvirker både toksisitet og mulige helseeffekter.
Det er i dag stort behov for at miljøene som studerer eksponering for nano- og ultrafine partikler og effekter av disse, møtes for kunnskapsutveksling og ideskaping for bedre å kunne forstå kausale sammenhenger mellom eksponering og effekter. Disse fagmiljøene består av biologer, toksikologer, epidemiologier, miljøkjemikere, medisinere og yrkeshygienikere. Det er mange utfordrende problemstillinger å diskutere. For eksempel, i hvilken grad kan kunnskapen om toksisiteten av de fabrikkerte nanopartiklene bli brukt i evalueringen av toksisiteten av ultrafine partikler? Eller: Er det mulig å benytte kunnskapen om utilsiktede dannede nanopartikler i forståelsen av toksisiteten og mulige negative helseeffekter av fabrikkerte nanopartikler? Eller må en definere en klar forskjell mellom dem?