چارچوب های ارزیابی ریسک برای نانومواد

 

1. مقدمه

 نانومواد به طور روز افزون به دلیل ویژگی‌های مختلف خود استفاده می‌شود، در مقایسه با همتایان خود که اندازه بزرگتری دارند، می‌تواند در محصولات و مواد نوآورانه اعمال شود. چنین تغییراتی در عملکرد را می‌توان با اصلاح آرایش شیمیایی، اندازه، شکل، ویژگی‌های سطحی و غیره انجام داد. خواص فیزیکی-شیمیایی که قابلیت خاصی را فراهم می‌کند، می‌تواند بر رفتار نانومواد در محیط و انسان نیز تأثیر بگذارد که ممکن است منجر به مواجهه‌های مختلف (از جمله سایت‌های مختلف در محیط یا درون بدن انسان) و خطرات بعدی شود. بنابراین در ارتباط با در نظر گرفتن خطرات بالقوه نانومواد است. این کار باید به گونه‌ای انجام شود که اطلاعات کافی برای ارزیابی خطر هر نانوماده در دسترس قرار گیرد و اجازه دهد فناوری‌های نوآورانه نانو توسعه یابند. اجزای اساسی ارزیابی ریسک مواد شیمیایی عبارت اند از ارزیابی خطر و مواجهه، برآورد دوز-پاسخ، ماهیت ریسک، و حسابداری برای عدم قطعیت در ارزیابی کلی. در حالی که پارادیاگرام ارزیابی ریسک سنتی را نیز برای نانومواد نگه می‌دارد و بسیاری از ابزارها، پروتکل‌های آزمایش و دستورالعمل‌ها برای تعیین و ارزیابی ویژگی‌های فیزیکی-شیمیایی، سرنوشت، در معرض قرارگیری و اثرات مورد استفاده برای مواد شیمیایی معمولی، زمانی که برای ارزیابی (تنظیمی) نانومواد اعمال می‌شوند، نیاز به اصلاح دارند.

در متن این مقاله، اصطلاح ارزیابی ریسک "چارچوب" در همان زمینه‌ای استفاده می‌شود که به‌وسیله‌ی آکادمی ملی علوم (NAS, 2009) استفاده می‌شود: در نظر گرفته شده است که پارادیاگرام ارزیابی ریسک سنتی را که برای مواد شیمیایی اعمال می‌شود، ترکیب کند. به معنای وسیع‌تر برای اجازه دادن به یک رویکرد ارزیابی ریسک انعطاف‌پذیر برای تصمیم‌گیری است. این هر دو نقطه پایانی سلامت انسان و محیط زیست را در بر می‌گیرد و مفاهیمی مانند موارد زیر را در بر می‌گیرد: مفروضات پیش فرض، خواندن سراسری، پارادیاگرام‌های ارزیابی کلی ریسک، و طرح‌های ویژه تست لایه ای. اخیراً چارچوب‌های ارزیابی ریسک و روش‌های ارزیابی بیشتری که گاهی به عنوان رویکردها یا طرح‌ها، راهبردها یا روشهای آزمایش سطحی نیز نامیده می‌شوند، ظاهر شده‌اند که مختص نانومواد هستند. هدف این چارچوب‌ها اولویت‌بندی، رتبه‌بندی یا ارزیابی ایمنی یک ماده/نانومواد به‌طور کارآمد با هدف قرار دادن اطلاعات حیاتی، یعنی با هدف به دست آوردن اطلاعات لازم برای ارزیابی ریسک و در عین حال حفظ منابع است. هدف مقاله حاضر ارزیابی چارچوب‌های آزمایش و ارزیابی نانومواد است که در زمینه نظارتی بسیار مفید هستند. آن چارچوب‌هایی که عمدتاً به سمت کسب اطلاعات و تصمیم‌گیری در مورد ارسال‌های قانونی در سطوح ملی و سراسری اتحادیه اروپا هستند، اساساً مورد توجه هستند. علاوه‌بر این، چارچوب‌هایی برای اطلاع رسانی تصمیم‌گیری در زنجیره نوآوری مهم هستند. چندین موضوع نانو اختصاصی در ارزیابی ریسک و عناصری برای بهبود امکان سنجی برای ارزیابی خطرات نانومواد مورد بررسی قرار گرفته است. چارچوب‌ها در رابطه با نیاز به افزایش کارایی در جمع آوری اطلاعات برای ارزیابی ریسک نانومواد مورد بحث قرار می‌گیرند. در نهایت، پیشنهادات، دیدگاه‌ها و نتیجه‌گیری‌های آتی ارائه و مورد بحث قرار می‌گیرد. اینها شامل ملاحظات مربوط به فرآیند در مورد چگونگی دستیابی به چنین دیدگاه هایی است.

 

2. روش‌ها و معیارها برای انتخاب و ارزیابی چارچوب‌های ارزیابی ریسک

همان‌طور که در کار سایر و همکاران اشاره شد، کارشناسان در 9 رشته مختلف (از جمله متخصصان در ارزیابی‌های نظارتی، خواص فیزیکی-شیمیایی، سرنوشت، اثرات، مدل‌سازی و ارزیابی ریسک) انتشارات و گزارش‌های مربوطه 23 نهاد تحقیقاتی و نظارتی از اتحادیه اروپا، ایالات متحده، OECD، آلمان و همچنین منابعی از ادبیات باز را بررسی کردند. در مجموع، تقریباً 1000 مرجع از هر دو مقالات داوری شده و خاکستری مورد ارزیابی قرار گرفت. همه کارشناسان در مورد سودمندی چارچوب‌های ارزیابی ریسک و اجزای آنکه در این انتشارات موجود بود، اظهار نظر کردند. معیارهای کلی مورد استفاده برای انتخاب و ارزیابی چارچوب‌های ارزیابی ریسک، که سلامت انسان و/یا محیط زیست را پوشش می‌دهد، معیارهایی هستند که به‌وسیله‌ی OECD برای قضاوت در مورد کاربرد هر روش نظارتی، پروتکل یا مجموعه داده به کار می‌رود: آیا چارچوب ارزیابی ریسک برای پیش بینی نقاط پایانی مورد علاقه برای اهداف نظارتی و قابل اعتماد هستند؟ علاوه‌بر این، چارچوب‌های ارزیابی ریسک و طرح‌های آزمایش نسبت به میزان پاسخگویی آن‌ها به مجموعه‌ای از سؤالات نظارتی ویژه نانومواد، که به‌وسیله‌ی برنامه‌های نظارتی و کارشناسانی که در ارزیابی ریسک نظارتی نانومواد درگیر هستند، ارزیابی شدند. این پرسش‌ها برای تعیین اینکه کدام چارچوب‌های ارزیابی ریسک برای استفاده در مراحل اولیه نوآوری مفید هستند، در مقابل آن‌هایی که می‌توانند در سطح اتحادیه اروپا یا ملی برای تصمیم‌گیری‌های نظارتی اعمال شوند، ایجاد شدند. از میان مواردی که می‌توانند در زمینه نظارتی قابل اجرا باشند، تمرکز بر چارچوب‌های ارزیابی ریسک است که جزئیات بیشتری دارند و طیف وسیعی از نانومواد و مسیرهای مواجهه را پوشش می‌دهند. همه چارچوب‌های ارزیابی ریسک از آزمایش قابلیت اطمینان در مطالعات موردی سود می‌برند. این مسائل در جدول 1 در نظر گرفته شده است که به هدف، آمادگی قانونی، مزایا و معایب چارچوب‌های مختلف ارزیابی ریسک می‌پردازد. بینش‌های به‌دست‌آمده و اینکه چگونه استفاده از چارچوب‌ها می‌تواند نیاز به افزایش کارایی در جمع‌آوری اطلاعات برای ارزیابی ریسک نانومواد را تسهیل کند، فرآیند ارزیابی متفاوتی را نسبت به آنچه در گذشته انجام شده است، تشکیل شده است. علاوه‌بر این، نسخه خطی حاضر شامل تحولات اخیر در رابطه با ارزیابی دیدگاه نظارتی در چارچوب‌های اولیه هریستوزوف و همکاران است.

 

3. مروری بر چارچوب‌های ارزیابی ریسک

چارچوب‌های ارزیابی ریسک انتخاب شده که مختص نانومواد هستند در جدول 1 فهرست شده‌اند. اگرچه چارچوب‌ها بر اساس همان پارادیاگرام ارزیابی ریسک، متشکل از‌شناسایی خطر، ارزیابی قرار گرفتن در معرض و مشخصه ریسک یکسان هستند اما چارچوب‌ها از نظر هدف، دامنه کاربرد، مفروضات اساسی و همسویی با یک یا چند مقررات، متنوع هستند. از آنجایی که هر چارچوب مختص یک است هدف، نمی‌توان اجزای مختلف را از آن‌ها گرفت و یک چارچوب ارزیابی ریسک مناسب برای همه مسیرها ایجاد کنید که قرار گرفتن در معرض پستانداران و گیرنده‌های زیست‌محیطی را مورد توجه قرار دهد. تقریباً تمام چارچوب‌ها فاقد نقاط تصمیم‌گیری خاص و روش‌های مرتبط هستند. برای تصمیم‌گیری لازم است که برای کاربرد واقعی مناسب باشند. چارچوبی که به اندازه کافی مشخص باشد، نقاط تصمیم‌گیری و روش‌های مرتبط را داشته باشد؛ نمی‌توان به طور کامل بر اساس علم فعلی آن را ارزیابی کرد. دانش به این دلایل، نمی‌تواند به وضوح بهترین یا مفید‌ترین چارچوب‌ها را نشان دهد.

 

3.1. دامنه، مزایا و معایب

همه چارچوب‌ها به جز یکی فاقد نقاط تصمیم‌گیری خاص و روش‌های مرتبط مورد نیاز برای تصمیم‌گیری هستنده برای کاربرد واقعی چارچوب DF4nanoGrouping تنها کامل است و چارچوب ارزیابی ریسک را به طور شفاف و با جزئیات تدوین کرده که شامل معیارهای تصمیم‌گیری روشن، مقادیر محرک/برش و ابزارهایی برای ارزیابی خطرات استنشاقی است. چارچوب همچنین مطالعات موردی مرتبط خاص را دارد. درست مانند سایر چارچوب ها، با این حال، یک ارزیابی مستقل از این معیارها، محرک‌ها و روش‌ها هنوز انجام نشده است. ویژگی‌های مورد نیاز به‌وسیله‌ی مقررات مانند REACH با مواد ذاتی و خواص وابسته به سیستم مورد نیاز چارچوب DF4nanoGrouping مطابقت ندارد. بنابراین، در حالی که رویکرد توسعه یافته با جزئیات و شامل معیارهای تصمیم‌گیری است که اجازه می‌دهد که مورد ارزیابی باشد، مقبولیت نظارتی این چارچوب نامشخص است.

چارچوب‌های ارزیابی ریسک بدون معیارهای تصمیم‌گیری با رویکرد نانو اختصاصی NANoREG برای ارزیابی ریسک است که به‌وسیله‌ی دکرز و همکاران توصیف شده است. این چارچوب‌ها شفاف و دقیق هستند و اطلاعات علمی آن‌ها را حمایت میکند (تا آنجایی که ممکن است) و بر اساس رویکردهای موجود برای مواد "متعارف" پایه هم مناسب اند (یعنی غیر نانومواد). این چارچوب‌ها مواد و محصولات را مورد توجه قرار میدهند.

برای غربالگری قرار گرفتن در معرض استنشاق در یک محیط شغلی، چارچوب خطر کلی برای استنشاق نانوذرات با نسبت ابعاد پایین به‌وسیله‌ی می‌تواند مفید باشد، در حالی که برای خطرات زیست‌محیطی راهبرد آزمون عمومی برای ارزیابی خطرات نانومواد در محیط زیست به‌وسیله‌ی Hund-Rinke و همکاران پیشرفته‌تراست. جزئیات بیشتر در مورد چارچوب‌های مختلف را می‌توان در جدول 1 یافت. لازم به ذکر است که این چارچوب‌ها کیفی باقی می‌مانند. رویکرد ECHA/JRC/RIVM در مورد خواندن سراسری بین نانوفرم‌ها یک راهنمایی علمی است که با هدف جمع آوری اطلاعات برای یک نانو ماده در صورت امکان با استفاده از اطلاعات سایر مواد، نقاط پایانی خطر را تعیین کنید. این روش مراحلی را که باید در نظر گرفته شود، شرح می‌دهد که اگر بتوان از اطلاعات موجود به نحوی استفاده کرد که کافی باشد و میتواند اطلاعاتی برای ارزیابی ریسک/ایمنی یک نانوفرم ارزیابی نشده در دسترس باشد. خواندن سراسری بین مواد ساختاری مشابه به طور کلی قابل استفاده است به عنوان یک رویکرد در ارزیابی ریسک نظارتی مواد "متعارف"، درست مثل REACH. رویکرد ECHA/JRC/RIVM در مورد خواندن سراسری بین نانوفرم‌ها (از همان ماده) راهنمایی در مورد چگونگی اعمال این مفهوم در نانومواد ارائه می‌دهد. رویکرد گام‌به‌گام، که در آن یک فرضیه باید برای نشان دادن شباهت (‏یا محافظه‌کار بودن) ‏بین منبع و ماده هدف ساخته شود، اساس رویکرد خواندن - عبور است. این فرضیه می‌تواند براساس یک استدلال جنبشی در ترکیب با یک استدلال خطر باشد. استدلال جنبشی نشان می‌دهد که مقدار مشابه (‏یا کوچک‌تر) ‏یک ماده هدف در مقایسه با ماده منبع به محل هدف (‏سم‌شناسی) ‏می‌رسد، در حالی که استدلال خطر نشان می‌دهد که ماده هدف در مقایسه با ماده منبع به میزان کم‌تر یا مشابه خطرناک است.

مواد منبع بسته به اطلاعات موجود از منبع و اثبات یک فرضیه خواندن سراسری، برای هر ترکیب خاص از نقطه پایانی و نانوفرم، یک شکاف داده ممکن است با بازخواندن پرشود. به این ترتیب، بار آزمایش که در غیر این صورت از نقطه‌نظر نظارتی برای فراهم کردن اطلاعات ارزیابی ریسک لازم برای بسیاری از نانوفرم‌ها مورد نیاز خواهد بود، می‌تواند کاهش یابد. این مقاله از مرجع علمی به‌وسیله‌ی ECHA برای توسعه راهنمایی در مورد گروه‌بندی و خواندن بین نانوفرم‌ها استفاده شده‌است‏. رویکرد ECHA/JRC/riVM در خوانش متقابل بین نانوفرم‌های همان ماده، اصول فراگیر در خوانش متقابل را به منظور ارزیابی امکان استفاده از اطلاعات از یک یا چند نانوفرم (‏منبع) ‏و چگونگی اثبات چنین فرضیه خوانش متقابل را نشان می‌دهد‏. از این رو، خوانش متقابل یک رویکرد علمی پذیرفته‌شده قانونی را برای پرکردن یک شکاف اطلاعاتی بر روی خطر، در صورت امکان، فراهم می‌کند، و به این ترتیب یک اصل فراگیر است که می‌تواند در دیگر چارچوب‌های ارزیابی ریسک گنجانده شود.

همان طور که مشخص شد چارچوب‌های ارزیابی ریسک ارائه شده در جدول ۱ در هدف، دامنه، ورودی و اطلاعات خروجی آن‌ها بسیار همگن است. هریستوزوف و همکاران مشاهده کردند که چارچوب‌های حوزه نانو تمایل به کمی‌ترشدن و مدل‌های رده بالاتری در زمان را دارند. برخی چارچوب‌ها به سمت ارزیابی ریسک مورد نیاز برای تصویب نظارتی قبل از پذیرش بازار هدایت می‌شوند، مانند چارچوب DF4nanoGrouping و راهبرد آزمایش نانومواد در محیط به‌وسیله‌ی هوند-رینکه و همکارانش. LICARA nanoSCAN که یک ارزیابی کیفی از مزایا و خطرات بالقوه یک «نانو محصول» جدید ارائه می‌کند و راهبرد توصیف شده در NANOREG D6.04 عمدتاً برای استفاده در مراحل اولیه در زنجیره نوآوری به منظور تسهیل توسعه نانومحصولات ایمن (r) پایدار در نظر گرفته شده است. چنین چارچوب‌های پیش بازاری با هدف نوآوری‌های ایمن (r)، می‌توانند وضعیت برد-برد را برای سیاست گذاران و صنعت فراهم کنند. نمودار جریان به‌وسیله‌ی دکرز و همکارانش برای نانومواد که در حال حاضر در بازار هستند، قابل اجرا است و تسهیل می‌کند اولویت‌بندی از آن دسته از مواد نانو را که ممکن است منجر به قرار گرفتن در معرض بالا و یا پتانسیل سمی بالا شوند. آن عناصر مربوط به قرار گرفتن در معرض سم‌شناسی و خطری که انتظار می‌رود بیشتر تحت تأثیر خواص نانو هستند همچنین می‌تواند در فرایندهای نوآوری امن مورد استفاده قرار گیرد (یعنی. در اوایل زنجیره نوآوری) و همچنین در گروه‌بندی و خواندن در سراسر رویکرد. اگرچه هیچ مدرکی مبنی بر خطری که تنها ناشی از نانومواد باشد و نه به‌وسیله‌ی مواد دیگر وجود ندارد، نانومواد می‌توانند اثرات و/یا قدرت‌های متفاوتی نسبت به همان ماده در یک غیر نانوفرم داشته باشند. همچنین NanoRiskCat tool برای اولویت‌بندی نانومواد می‌تواند استفاده شود، هر چند چارچوب بیشتر به سمت محصولات حاوی نانومواد هدایت می‌شود. برای ارزیابی خطر بالقوه آن‌ها برای انسان، اطلاعات مربوط به نسبت منظر، اطلاعات دسته‌بندی از توده، و اطلاعات موجود در مورد سمیت ژنتیکی/ جهش زایی، سمیت تنفسی، سمیت قلبی عروقی، سمیت عصبی، سمیت تولید مثل، سرطان زا بودن و تجمع عضو مرتبط‌ترین را در نظر بگیرند. این جنبه‌ها در بخشی شبیه به جنبه‌های در نظر گرفته شده بیشتر مربوط به خطر انسانی خواص نانو به‌وسیله‌ی Dekkers و همکاران و NANoREG D6.04: نرخ انحلال/حلالیت، پایداری پوشش/انتقال نانومواد، تجمع، سمیت ژنتیکی و ایمنی/التهاب. سیستم حمایت از تصمیم خورشید جدول، استفاده از رویکردهای دولتی ریسک را برای مدیریت خطرات و پایداری فناوری نانو پیشنهاد می‌کند و پیوندهای بین این مفاهیم را در نظر می‌گیرد. کاربران مورد انتظار بسیاری از چارچوب‌ها عمدتاً تولیدکنندگان و توسعه‌دهندگان هستند، به‌عنوان مثال، از روش نظر اقتصادی کارآمد - توسعه محصولات ایمن و پایدار یا مواد و برای جمع آوری اطلاعات مورد نیاز برای تایید نظارتی است. این چارچوب‌ها همچنین برای ارزیابی‌های ریسک در ارگان‌های دولتی که نیاز به اطلاعات اضافی یا ریسک را در نظر می‌گیرند، مفید است و کاهش و اولویت‌بندی آن برنامه‌ها و موقعیت هاکه باید اول یا بیشتر مورد توجه قرار گیرند. همه چارچوب ها، به جز DF4nanoGrouping، کیفی هستند: آن‌ها ماشه ها، پروتکل ها، و برش روشنی را برای تصمیم‌گیری‌های خطر و ریسک ارائه نمی‌دهند و به این ترتیب نیاز به توسعه بیشتر دارند. سیاست گذاران در حال کار بر روی اجرا یا بهبود خواص نانو سازگاری با قوانین فعلی و یا در برخی موارد در حال توسعه قطعات جدید از قانون، که چارچوب‌های حاضر می‌تواند ورودی ارزشمند ارائه دهد. برای کاربرد جریان اصلی چارچوب‌های ارزیابی ریسک به‌وسیله‌ی صنعت، پذیرش نظارتی برای استفاده و خروجی آن‌ها مورد نیاز است. بیشتر چارچوب‌ها بر ارزیابی خطر نانوماده بکر تمرکز می‌کنند. ایده چارچوب DF4nanoGrouping این است که علامت‌گذاری کل چرخه زندگی با تعیین 'نقاط مهم' با قرار گرفتن در معرض به احتمال زیاد شغلی یا مصرف‌کننده است. گزارش ECHA/JRC/RIVM نوع خوانده شده‌ای از فرضیه بین نانوماده بکر و نانوماده را در مراحل چرخه زندگی مختلف پیش بینی می‌کند. برای پرداختن به مسئله چرخه زندگی، پوثوف و همکارانش مجموعه‌ای از درختان تصمیم‌گیری و نمودارهای جریان را برای حمایت از آزمایش نانومواد توسعه داد، به عنوان مثال تفاوت بین شرایط مربوطه/احتمالی و بدترین حالت است. در مورد دومی از پراکنده کننده‌های پایدار ماده بکر استفاده می‌شود. در صورت شرایط مربوطه/احتمالی، این باید در نوع ماده آزمون و پتانسیل برای آگلومراسیون منعکس شده است. Nowack و همکاران رویکردی را برای به دست آوردن مقادیر کافی از مواد آزاد شده برای مطالعه این مواد توسعه داده‌اند. برخی چارچوب‌ها بر روی چارچوب‌هایی که قبلاً ارائه شده بودند، می‌سازد. به عنوان مثال این مورد برای چارچوب DF4nanoGrouping است که متشکل از یک سری نشریات به‌وسیله‌ی آرتس و همکارانش و لندسیل و همکارانش است و بر اثر کار قبلی گبل و همکارانش (۲۰۱۴) است. گزارش ECHA/JRC/RIVM در مورد خواندن سراسری بین نانوفرم‌ها متکی به کار قبلی است مانند کار Sellers و همکاران و منابع بالا، و همچنین در مورد ملاحظات در مورد گروه‌بندی و رویکردهای بازخوانی برای ارزیابی ریسک نانومواد همان‌طور که به‌وسیله‌ی اومن و همکاران ارائه شد.

فلوچارت دکرز و همکاران و راهبرد غربالگری در NANOREG D6.04 شرح داده شده و هر دو محصولی هستند که به‌وسیله‌ی RIVM به عنوان بخشی از پروژه NANoREG هماهنگ شده‌اند و در هر دو سند پتانسیل خطر یا جنبه‌های مواجهه، سینتیک و ارزیابی خطر یکسان است که به احتمال زیاد تحت تأثیر خواص نانو قرار گرفته است.

 

3.2. خواص فیزیکی-شیمیایی مورد استفاده در چارچوب ارزیابی ریسک

شناسایی و مشخصهیابی نانومواد در اکثر راهبرد‌های ارزیابی ریسک گام اول پیش نیاز محسوب می‌شود. این اطلاعات اجازه‌شناسایی اطلاعات موجود از آن مواد خاص و هدف قرار دادن فرایند جمع آوری اطلاعات مورد نیاز برای ارزیابی ریسک را می‌دهد. تفاوت بین چارچوب‌ها را می‌توان با توجه به خواص فیزیکی-شیمیایی که در نظر گرفته می‌شود مشاهده کرد. خواص فیزیکی-شیمیایی مورد استفاده برای استادانه‌ترین چارچوب‌های ارزیابی ریسک همان‌طور که در بخش 3.1 مورد بحث قرار گرفته است در جدول 2 ذکر شده است. روش‌های تحلیلی برای فیزیکی-شیمیایی مشخصه‌یابی به‌وسیله‌ی Lowry و همکاران، در این شماره مورد بحث قرار گرفته است. برخی چارچوب‌ها مانند DF4nanoGrouping، Dekkers و NANoREG D6.04 ذکر، لیست و/ یا اشاره به روش‌های آزمون است که می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد برای اندازه‌گیری خواص فیزیکی-شیمیایی کلیدی نشان داده شده و یا جنبه‌های کلیدی در نظر گرفته شده کلیدی برای ارزیابی خطر نانومواد است. با این حال، راهنمایی بیشتر در مورد چگونگی تفسیر داده‌های چنین آزمایش را ندارند، به جز چارچوب DF4nanoGrouping. همان‌طور که در جدول 2 مشاهده می‌شود، اگر چه تفاوت در نیازهای اطلاعاتی در چارچوب‌های مختلف ارزیابی ریسک قابل مشاهده است، ترکیب شیمیایی، وجود ناخالصی، شکل، اندازه ذرات و خواص سطح به طور معمول ذکر شده است. اطلاعات مربوط به نرخ انحلال/حلالیت نیز مهم تلقی می‌شود.

 

4. ملاحظات خاص در ارزیابی ریسک

 همان‌طور که در حال حاضر نشان داد، اصل فعلی ارزیابی ریسک است که ترکیبی از اطلاعات در معرض قرار گرفتن در معرض و نقاط پایانی خطر در مورد نانومواد اعمال می‌شود. با این حال، نانومواد خاص ذرات را نشان می‌دهند رفتار و به عنوان یک نتیجه، نیاز به برخی ملاحظات خاص دارد. این مسائل خواص نانو باید در چارچوب‌های ارزیابی ریسک در نظر گرفته شود. چندین ملاحظات مهم در زیر در بخش‌های ۴٫۱ و ۴٫۲ مورد توجه قرار می‌گیرند.

 

4.1. نانوشکل‌ها

نشان داده شده است که نانوشکل‌های مختلف می‌توانند رفتارهای متفاوتی را هم از نظر سرنوشت/توکسوکینتیک و خطر و در نتیجه در خطر نشان دهند. بنابراین منطقی است که این مورد را در پرونده‌هایی برای پذیرش نظارتی در نظر بگیریم که بیش از یک نانوشکل را شامل می‌شود. شروعی با راهنمایی در توسعه به‌وسیله‌ی ECHA در مورد اصطلاح "نانوشکل" در حال انجام است. تا زمانی که به نانوشکل‌های مختلف توجه نشود، این می‌تواند یک شکاف نظارتی در نظر گرفته شود که نیازمند تحقیقات بیشتر و ملاحظات سیاستی است.

 

4.2. چرخه زندگی و معرض قرارگیری

مشخص است که خواص فیزیکی-شیمیایی نانومواد مرتبط با خطر بالقوه آن‌ها ممکن است در طول چرخه زندگی آن‌ها تغییر کند، در حالی که معمولاً مواد بکر برای آزمایش سمیت استفاده می‌شود. بنابراین، موضوع گنجاندن ملاحظات چرخه عمر در ارزیابی ریسک نانومواد به‌وسیله‌ی بسیاری از دانشمندان مطرح شده و به طور کلی در چارچوب‌های ارزیابی ریسک مورد توجه قرار گرفته است (به بخش 3.1 مراجعه کنید). آزمایش سمیت قابل قبول نانومواد آزاد شده، روش‌های استاندارد شده برای به دست آوردن محصولات تکه تکه شده از نانومواد گنجانده شده در محصولات در حال توسعه هستند. مطالعات خطر با مواد بکر به خوبی پراکنده شده احتمالاً در اکثر موارد منجر به تخمین بیش از حد خطر می‌شود، زیرا انتظار می‌رود این مواد بکر به خوبی پراکنده شده نشان دهنده بدترین وضعیت باشند. با این حال، در شرایط خاص، نانومواد خطرناک تری ممکن است در طول چرخه زندگی تشکیل شوند، به عنوان مثال به دلیل متلاشی شدن یک پوشش یا فعال شدن نوری. تحقیقات بیشتر در زمانی که این تغییرات چرخه زندگی ممکن است منجر به نانومواد خطرناک‌تر از همتای بکر آن‌ها شود، ممکن است مرتبط باشد. از سوی دیگر، آزمایش خطر مواد به عنوان نماینده وضعیت واقعی به جای مواد بکر به خوبی پراکنده شده، منجر به ارزیابی ریسک واقعی‌تر می‌شود. این امر به کار اضافی نیاز دارد، یعنی به دست آوردن مطالب مرتبط برای موقعیت (های بالقوه بسیاری) مرتبط با سلامت انسان و محیط زیست، هرچند از دیدگاه علمی این امر منجر به علمی‌ترین توصیف خطر می‌شود. به منظور در نظر گرفتن تغییرات نانومواد در طول چرخه زندگی در ارزیابی ریسک، باید بتوان نانومواد و خواص فیزیکی-شیمیایی آن‌ها را در ماتریس‌های پیچیده اندازه‌گیری کرد. اندازه‌گیری کمی غلظت نانومواد در شرایط واقعی بسیار پیچیده، پرهزینه و زمان بر است. این امر به ویژه در صورتی صادق است که خواص فیزیکی-شیمیایی، مانند درجه تجمع، توزیع اندازه و غیره نیز در شرایط واقعی در بستر‌های پیچیده اندازه‌گیری شود. بنابراین، توسعه مدل‌های محاسباتی برای تخمین این گونه مواجهه‌ها و تغییرات در خواص فیزیکی-شیمیایی در طول چرخه زندگی بسیار توصیه می‌شود.

 

4.3. دوز تحویل

باید به گرایش نانومواد به تجمع توجه شود، زیرا این امر می‌تواند تأثیر جدی بر عواملی مانند میزان رقیقی، دوز داخلی و کاربرد عوامل ارزیابی داشته باشد. مطالعات با دوز بالا می‌تواند نتایجی را ارائه دهد که به دلیل تجمع و جذب بیولوژیکی پایین‌تر، نفوذ سد بیولوژیکی یا رسوبی که بر قرار گرفتن در معرض داخلی تأثیر می‌گذارد، نشان‌دهنده غلظت‌های پایین‌تر نباشد یا در مواردی در جایی که ساز و کارهای اثر با غلظت‌ مقیاس بندی نمی­شوند. در نتیجه، درجه تجمع در غلظتی که‌شناسایی می‌شود با غلظت اثر بدون مشاهده (NOEC) ممکن است بیشتر از غلظت بی‌خطری باشد که از NOEC پس از اعمال عوامل ارزیابی به دست می‌آید. همچنین شناور شدن روی سطح (آب) ممکن است بر میزان جذب و در نتیجه دوز درونی تأثیر بگذارد. بنابراین، دوز درونی شده و اسمی ممکن است مرتبط نباشد. به عبارت دیگر، اگر از نتایج یک مطالعه با دوز بالا برای تعیین غلظت (بدون) اثر استفاده شود، که متعاقباً برای تخمین غلظت ایمن با اعمال عوامل ارزیابی استفاده می‌شود، ممکن است خطر «کم پیش‌بینی» شود؛ یعنی چنین غلظت ایمن تخمینی ممکن است ایمن نباشد. بنابراین توصیه می‌شود شکل (خواص فیزیکوشیمیایی) و غلظت نانومواد در محیط در معرض قرارگیری و پس از آزمایشو تعیین غلظت‌های داخلی نماینده (مانند در کبد و طحال یا موجودات آزمایش محیطی) در مطالعات سمیت حیوانی برای به دست آوردن بینش، تعیین شود. به مقدار نانومواد جذب شده در زمان واقعی (و بنابراین در دوز داخلی شده در محل مورد نظر). نمونه‌هایی از ارزیابی ریسک بر اساس تمرکز داخلی به‌وسیله‌ی ون کسترن و همکاران و هرینگا و همکاران ارائه شده است.

بنابراین اطلاعات مربوط به دوز داخلی شده بسیار مرتبط در نظر گرفته می‌شود، اگرچه هنوز از نظر فنی چالش برانگیز است. در حال حاضر، اجباری کردن چنین اطلاعاتی ممکن است دشوار باشد، اما ارزیابی استاندارد در پروژه‌های تحقیقاتی (از جمله پروژه‌های اتحادیه اروپا) را می‌توان در نظر گرفت. برای برون تنی، مقاله اخیر به‌وسیله‌ی دلیود و همکاران مدلی را پیشنهاد می‌کند که می‌تواند دوز نانوموادی را که در طول یک مطالعه قرارگیری در شرایط آزمایشگاهی بر اساس داده‌های ورودی محدود و ویژه وضعیت آزمایش آزمایشگاهی به سلول‌ها تحویل می‌شود، تخمین بزند. باید در نظر گرفت که تعیین دوز داخلی در مطالعات درون تنی و برون تنی در بسیاری از موارد به حیوانات اضافی نیاز دارد. با این وجود، چنین اطلاعاتی برای همبستگی داده‌های درون تنی و برون تنی مفید هستند تا راه‌هایی برای آزمایش‌های جایگزین بیابند که ممکن است در دراز مدت حیوانات را نجات دهد.

 

4.4. تجمع زیستی

در نظر گرفته می‌شود که تجمع زیستی فرآیندی است که اطلاعات بیشتری را برای ارزیابی خطر نانومواد در مورد سمیت زیست‌محیطی و سلامت انسان ارائه می‌کند که به ویژه برای نانومواد مهم است زیرا حذف آن‌ها از بافت‌ها می‌تواند بسیار کند باشد (یعنی سال ها). لازم به ذکر است که تجمع زیستی برای مواد غیر نانو آبگریز نیز مرتبط است، جایی که ضریب تقسیم اکتانول-آب در یک سنجش عملکردی مناسب فراهم می‌کند. با این حال، بافت‌هایی که در آن تجمع چنین مواد غیر نانو آبگریز رخ می‌دهد و اساسی هستند و در نظر گرفته شده است که تجمع زیستی یک فرایند ارائه اطلاعات اضافی برای ارزیابی خطر نانومواد در اکوتوکسسیته است. باید توجه داشت که تجمع زیستی نیز مربوط به آب هراسی است غیر نانومواد، جایی که ضریب شراکت اکتانول-آب در یک اندازه‌گیری عملکردی مناسب به‌دست می‌آید. با این حال، بافت‌هایی که در آن تجمع چنین آب گریزی غیر-نانو رخ می‌دهد و سازوکار‌های اساسی جذب و حذف با سازوکار‌های نانومواد متفاوت است. در واقع، رفتار نانومواد را نمی‌توان با تعادل شیمیایی توصیف کرد. از آنجا که ضریب شرکت اکتانول-آب تعادلی بین غلظت‌های حل شده در فازهای اکتانول و آب فرض می‌شود، پیش بینی‌کننده برای تجمع زیستی یا سرنوشت محیطی نانومواد نیست. برای ارزیابی ریسک محیطی نانومواد، یک روش غربالگری عملی ممکن است تعیین غلظت نانوماده در موجودات آزمایشی مناسب باشد. برای ارزیابی ریسک سلامت انسان از نانومواد، اطلاعات مربوط به میزان انحلال در رسانه‌های مرتبط با فیزیولوژیک مانند مایع لسوزومال ممکن است بینشی از پتانسیل تجمع بدهد. با اندازه‌گیری غلظت بافت داخلی می‌توان دید جامع تری به دست آورد (یعنی دوز داخلی) در مطالعات سمیت در چند نقطه زمانی کلیدی و/ یا از جمله اندازه‌گیری غلظت بافت داخلی قبل و بعد از یک دوره ترخیص کالا. از چنین داده‌هایی می‌توان برای پرداختن بهتر از جذب (بخش ۴٫۳) و حذف و در نتیجه پتانسیل تجمع استفاده کرد. پیوند دادن داده‌های سمی، از جمله اطلاعات مربوط به تجمع و حذف، به خواص فیزیکی-شیمیایی نانومواد و سرعت انحلال آن‌ها در محیط‌های فیزیولوژیکی مرتبط، ممکن است رسیدگی به این موضوع را در آینده آسان‌تر کند.

 

4.5. عوامل ارزیابی

استفاده از عوامل ارزیابی برای مثال تفاوت بین گونه‌ای و درون گونه‌ای روشی رایج در ارزیابی خطر مواد شیمیایی است، اگرچه برای مواد شیمیایی نیز دلیل علمی محکمی برای بزرگی عوامل وجود ندارد. هنوز مشخص نیست که آیا این فاکتورهای ارزیابی استاندارد برای مواد شیمیایی برای نانومواد نیز قابل اجرا هستند یا خیر. OECD نشان می‌دهد که داده‌های کافی برای تأیید وجود ندارد که آیا 10 فاکتور ارزیابی استاندارد فعلی برای تفاوت‌های بین گونه‌ای و درون گونه‌ای برای نانومواد قابل اعمال هستند یا خیر. در واقع، مطالعات کافی در دسترس هستند که می‌توانند به طور مستقیم با یکدیگر مقایسه شوند تا امکان ارزیابی تنوع بین مطالعات را فراهم کنند. اطلاعات سمیت برای غیر نانومواد طی دهه‌ها انباشته شده است و سابقه استفاده دارد، در حالی که برای نانومواد، جمع‌آوری داده‌ها و به ‌ویژه داده‌های با کیفیت خوب در چند سال گذشته به طور فزاینده‌ای در حال ظهور است. علاوه‌بر این، تنوع در خواص فیزیکی-شیمیایی یک نانوماده با ترکیب عنصری مشابه، مقایسه مستقیم بین مطالعات را مختل می‌کند: آیا یک پاسخ متفاوت نتیجه تنوع درون یا بین گونه‌ای است یا به دلیل تفاوت در خود نانومواد است؟ تا آنجا که ما می‌دانیم، در حال حاضر هیچ مجموعه داده‌ای وجود ندارد که امکان ارزیابی کافی را فراهم کند. از این رو، در حال حاضر نمی‌توان ارزیابی کرد که آیا فاکتورهای ویژه نانومواد مورد نیاز است یا خیر، اگر چه عاملی مناسب خواهد بود.

 

4.6. برون‌یابی مسیر به مسیر

در ارزیابی خطر سلامت انسان، برون‌یابی اطلاعات مسیر به مسیر به طور منظم انجام می‌شود. با این حال، داده‌های کمی برای پشتیبانی از برون‌یابی مسیر به مسیر برای نانومواد وجود دارد. محیط برای قرار گرفتن در معرض از طریق ریه (هوا)، دستگاه گوارش (مایعات گوارشی)، پوست و استفاده داخل وریدی معمولاً بسیار متفاوت است. این رسانه‌ها و همچنین شرایط در محل تماس ممکن است به طور قابل توجهی بر خواص یک نانو ماده و در نتیجه بر رفتار و خطر آن‌ها تأثیر بگذارد. بنابراین بینش بیشتر در مورد احتمالات برای برون‌یابی اطلاعات خطر که از مطالعات با مسیرهای مواجهه متفاوت به دست می‌آید، توصیه می‌شود.

 

4.7. سنجش عملکردی

از آنجایی که درک رابطه بین خواص فیزیکی-شیمیایی نانومواد و رفتار سمی/سرنوشت و پتانسیل خطر آن‌ها هنوز محدود است، چندین سنجش عملکردی در مقاله به عنوان آزمایش‌ها و محرک‌های اضافی برای استفاده در ارزیابی ریسک نانومواد پیشنهاد شده‌اند. چنین سنجش‌های عملکردی بسته به ترکیب نانومواد و شرایط خاص - خارجی را ارائه می‌دهند. خواص سنجش عملکردی شامل میل سطحی (که به عنوان چسبندگی نیز نامیده می‌شود) است که به‌وسیله‌ی هندرن و همکاران پیشنهاد شده است و نرخ انحلال تحت شرایط محیطی یا فیزیولوژیکی مربوطه برای توصیف رفتار نانومواد در انواع سیستم‌های مهم پیشنهاد شده است که روش‌های کاربردی را برای اندازه‌گیری رفتار نانومواد در سیستم‌های مرتبط با محیط زیست پیشنهاد می‌کند، زیرا رویکردهای فعلی برای پیش‌بینی خطر مستقیماً از خواص ذاتی نانومواد مشکل‌ساز هستند. نتیجه چنین سنجش عملکردی می‌تواند برای ارزیابی مرتبط‌ترین مسیرهای سرنوشت محیطی و برجسته کردن نیازها برای نقاط پایانی ارزیابی ریسک مرتبط باشد و بنابراین می‌تواند برای بهبود کارایی چارچوب‌های ارزیابی ریسک برای نانومواد یکپارچه شود. میل سطحی (α) احتمال اتصال ذرات را در هنگام برخورد ذرات با ذره دیگر یا یک سطح ثابت "جمع کننده" توصیف می‌کند و تحرک نانومواد (و سایر ذرات کوچک) را در ماتریس‌های محیطی مانند محیط متخلخل تعیین می‌کند و به تمایل آن‌ها به سنگدانه‌های (هترو) و در برخی موارد واکنش‌پذیری دانه‌های نانوذرات مربوط می‌شود. بنابراین، اندازه‌گیری‌های میل سطحی نانومواد ممکن است پیامدهایی هم برای سرنوشت نانومواد در محیط و هم برای سمیت و سمیت بالقوه آن داشته باشد. پیشنهاد می‌شود که سنجش‌های عملکردی می‌توانند از راهنمایی‌های نظارتی کوتاه‌مدت و توسعه محصول پایدار پشتیبانی کنند. با این حال، در مورد سایر ابزارها و روش‌هایی که هدف آن‌ها پذیرش قانونی است، این امر مستلزم اجماع در مورد استفاده از سنجش عملکردی، از جمله نحوه استاندارد کردن سنجش و نحوه تفسیر نتایج سنجش زمینه غیرقانونی است. این به معنای تغییر عمده در حال حاضر تمرین چارچوب‌های نظارتی و تلاش‌های علمی و نظارتی برای تصمیم‌گیری در مورد استفاده و کاربرد چنین سنجش‌های عملکردی‌ای است. اگر بتوان روابط روشنی بین خروجی یک سنجش عملکردی و یک پارامتر مرتبط با ریسک ایجاد کرد، سنجش‌های عملکردی مانند همبستگی سطح در واقع می‌توانند ارزش افزوده‌ای در ارزیابی ریسک ایجاد کنند. به عنوان مثال، در ارزیابی ریسک محیطی نظارتی مواد غیر نانو، ضریب تقسیم آب اکتانول یک سنجش کاربردی مناسب برای احتمال جذب خاک و تجمع زیستی آن ماده است.

سنجش عملکردی دیگری که برای نانومواد امیدوارکننده در نظر گرفته می‌شود، سرعت انحلال در محیط‌های مربوطه و واکنش‌پذیری سطحی است. سرعت انحلال، سرعتی را که نانوذرات در یک حلال معین تشکیل محلول می‌دهند، توصیف می‌کند و ممکن است برای پیش‌بینی پایداری، سموم /مرگ و خطر ناشی از نانومواد حیاتی باشد. نرخ انحلال در شرایط فیزیولوژیکی مرتبط نیز در چارچوب ریسک DF4nanoGrouping و رویکرد نانو اختصاصی NANOREG برای ارزیابی ریسک به‌وسیله‌ی دکرز و همکاران پیشنهاد و اعمال شده است. انحلال سریع در رسانه‌های فیزیولوژیکی یا محیطی مرتبط با در نظر گرفتن بازه‌های زمانی مرتبط فیزیولوژیکی و محیطی برای ارائه گزینه‌هایی برای خواندن سراسری املاح در مراحل اولیه فرآیند ارزیابی خطر همان‌طور که به‌وسیله‌ی اومن و همکاران پیشنهاد شده است در نظر گرفته می‌شود. هنگامی که نانومواد فقط تا حدی در یک بازه زمانی مرتبط با محیط زیست یا فیزیولوژیک حل می‌شوند، با رفتارهایی شبیه به سمیت مختلف، همه چیز پیچیده‌ترمی‌شود. در بررسی اطلاعات موجود و شکاف‌های دانش برای نانو نقره به‌وسیله‌ی ویجهوون و همکاران، پیشنهاد شد که اثرات سمی نانو نقره می‌تواند به دلیل ترکیبی از ویژگی‌های خاص و تولید یون از آن‌ها باشد. تعیین اینکه آیا تحقیقات آینده نیاز به تمرکز بر روی ذرات نانو نقره، فقط بر روی یون‌های نقره یا هر دو دارد، کلیدی خواهد بود. تلاش‌های بیشتری برای ارزیابی ریسک کامل مورد نیاز است، به‌ویژه در مواردی که هم یون و هم شکل ذرات باید در نظر گرفته شوند، یا به طور مشابه، در صورتی که یک پوشش تخریب شده باشد و هم نانومواد هسته و هم نانومواد دارای پوشش باید در نظر گرفته شود. انحلال و تراکم در فرآیندهای اعتبار سنجی OECD به عنوان TGها، شامل ملاحظات اولیه در تفسیر نتایج سنجش برای مقررات است. با این حال، قبل از اینکه کاربرد در چارچوب‌های نظارتی در نظر گرفته شود، به نظر می‌رسد سنجش‌های عملکردی موجود در حال حاضر نیاز به درک و اعتبار سنجی بهتری دارند. دکرز و همکاران و NANOREG D6.04 انحلال را به عنوان یکی از شش جنبه‌ای در نظر می‌گیرند که بیشترین ارتباط را با قرار گرفتن در معرض نانومواد، سینتیک و/یا خطر دارند. هاند رینکه و همکاران با اشاره به میزان دست نخورده ماندن نانومواد غربالگری در مورد دوام یک نانوماده را پیشنهاد می‌کند. دوام به‌وسیله‌ی هوند ریکه و همکاران با انحلال سریع نشان داده شده است، که نشان می‌دهد انحلال و دوام مرتبط هستند. در مجموع، نرخ انحلال تحت شرایط مربوطه می‌تواند اطلاعات یکپارچه‌ای را ارائه دهد که برای مقررات مرتبط است. با این حال، مشابه با همبستگی سطحی، بینش‌های بیشتری در مورد رسانه‌ها و شرایط مربوطه و همچنین اطلاعاتی در مورد تکرارپذیری و قابلیت اطمینان و تفسیر نتیجه مورد نیاز است.

واکنش سطحی به عنوان یک عامل متحد‌کننده بالقوه برای حالت عمل نانومواد در نظر گرفته می‌شود. واکنش سطحی می‌تواند به عنوان مثال القاء استرس اکسیداتیو باشد که ممکن است منجر به اثرات مرتبط با التهاب شود. واکنش سطحی به عنوان یک توصیف‌کننده کلیدی برای خطر در رویکردهای گروه‌بندی و خواندن در نظر گرفته می‌شود. در تولید گونه‌های اکسیژن واکنش مشابه دیگر سنجش‌های عملکردی، سنجش‌های واکنش‌پذیری سطحی قبل از در نظر گرفتن کاربرد در چارچوب‌های نظارتی نیاز به درک و اعتبارسنجی بهتری دارند. ارتباط و نیاز به توسعه دستورالعمل‌های بین‌المللی پذیرفته شده و دستورالعمل‌های آزمایشی به ‌ویژه برای شباهت سطحی، رسانه‌های نامربوط انحلال، و فعالیت سطحی واضح است. همچنین برای ایجاد راهنمایی در مورد تفسیر نتیجه چنین آزمایشاتی ضروری است.

 

4.8. مطالعات موردی

برخی از انتشارات در مورد ارزیابی ریسک نانومواد خاص موجود در محصولات موجود است. این رویکرد مورد به مورد امکان تنظیمات دقیق مربوط به مورد خاص را فراهم می‌کند و با اشاره به عناصر مهمی که در ارزیابی ریسک نانومواد در نظر گرفته می‌شوند، موارد لازم را برای تفکر فراهم می‌کند.

 

5. عناصر برای بهبود امکان سنجی برای ارزیابی خطر نانومواد

بخش حاضر به مسائل مربوط به افزایش امکان سنجی برای انجام ارزیابی خطر نانومواد در عمل می‌پردازد.

 

5.1. تست استاندارد شده

با مشاهده نسخه‌های خطی دیگر این موضوع خاص، دانش برای اعمال صحیح و/یا اصلاح ابزارها، آزمایش‌ها و روش‌ها برای به دست آوردن اطلاعات مربوط به ارزیابی ریسک نانومواد در حال افزایش است. تداخل ها، مصنوعات و شرایط قرار گرفتن در معرض ناپایدار یا ناشناخته بهتر درک می‌شوند و با آن‌ها مقابله می‌شود یا جایگزین‌هایی (باید) جستجو شود. برای وارد کردن این دانش به عمل، پروتکل ها، راهنمایی و کنترل‌ها و مواد مرجع مناسب در حال توسعه است و فعالیت‌های استانداردسازی ادامه دارد یا می‌توان راه‌اندازی کرد. بنابراین، اسناد راهنمایی بین‌المللی برای استانداردسازی آزمایش‌های نانومواد برای چارچوب‌های ارزیابی ریسک بسیار ضروری در نظر گرفته می‌شوند. به عنوان مثال، راهنمای OECD در مورد آماده‌سازی نمونه و دزیمتری، هنگام انجام آزمایش سلامت و سمیت زیست‌محیطی مفید است. سند راهنمای  OECD  در مورد آزمایش سم‌شناسی آبزیان و رسوبات نانومواد، درختان تصمیم‌گیری سرنوشتOECD و سند راهنمای    OECD  در مورد مطالعات انباشت رژیم غذایی ماهی برای نانومواد مهندسی شده (OECD) هنوز 20 تا 2 نهایی شوند - برای اولویت‌بندی نیازهای تست مفید هستند. هماهنگی جهانی چنین رویکردهای آزمایشی از طریق OECD به دلیل بررسی اجماع محور و پذیرش آن‌ها به‌وسیله‌ی مقامات نظارتی بسیاری از کشورها، به طور کلی ارزشمند تلقی می‌شود. استانداردسازی پروتکل‌های آزمایش و اطمینان از داده‌های با کیفیت بالا (از جمله کنترل‌های کیفی کافی) برای دستیابی به داده‌های قابل اعتماد و تکرارپذیر که می‌توانند در ارزیابی ریسک نانومواد به طور کلی مورد استفاده قرار گیرند، بسیار مهم است.

 

5.2. توسعه مقایسه برون تنی-درون تنی

درک علمی برای ایجاد ارتباط بین تست‌های درون تنی و برون تنی برای تکیه بیشتر بر نتایج برون تنی در ارزیابی ریسک لازم است. چارچوب‌های ارزیابی ریسک که در اینجا بررسی می‌شوند، هیچ معیار دوز یکپارچه‌ای را برای ارتباط آزمایش‌های درون تنی و برون تنی پیشنهاد نمی‌کنند. اطلاعات در مورد دوز رسیدن به محل هدف (دوز داخلی شده) در هر دو موقعیت درون تنی و برون تنی احتمالاً هنگام مقایسه نتایج کمک خواهد کرد، زیرا کسری از نانومواد که به سایت هدف می‌رسند بسیار تحت تأثیر تنظیمات آزمایشی، هم در شرایط آزمایشگاهی و هم در آزمایش‌های درون تنی قرار می‌گیرند. بر اساس چنین مقایسه‌هایی، ملاحظات بیشتر ممکن است به پیوند دادن آزمایش‌های درون تنی و برون تنی و ارزیابی کاربرد داده‌های برون تنی برای اهداف ارزیابی ریسک نانومواد کمک کند.

همچنین، اطلاعات مربوط به دوز داخلی، یعنی مقدار نانومواد وارد شده به سایت هدف (یعنی ارگانیسم‌های محیطی، سلول‌ها در سیستم‌های آزمایش آزمایشگاهی، اندام‌ها در حیوانات آزمایش و غیره) برای تفسیر صحیح نتایج تجربی بسیار مرتبط است. مطالعات آزمایشگاهی می‌تواند برای ارزیابی خطر و بیوکینتیک بسیار مفید باشد، اگرچه ارتباط مستقیم مطالعات آزمایشگاهی برای خطرات محیطی یا سلامت انسان هنوز امکان‌پذیر نیست. به عنوان شروع، Landsiedel و همکاران، فرم داده‌ها را در آزمون‌های آزمایشگاهی با داده‌های القا و استنشاق درون تنی مقایسه کردند. در کوتاه‌مدت، می‌توان انتظار داشت که مطالعات آزمایشگاهی برای اطلاعات مکانیکی مفید باشند، یعنی ارزیابی کنند که کدام حالت عمل برای یک نانومواد خاص مرتبط‌تر است. علاوه‌بر این، رتبه‌بندی قدرت خطر و رفتار بیوکینتیک (یعنی جذب سلولی، سرنوشت و جابه‌جایی در میان موانع) به‌وسیله‌ی مطالعات آزمایشگاهی احتمالاً اطلاعات مرتبطی را برای ارزیابی ریسک نظارتی ارائه می‌کند. این امر به ویژه زمانی اتفاق می‌افتد که چنین اطلاعات آزمایشگاهی را بتوان با اطلاعات نانومواد مرجع مقایسه کرد. در نهایت، باتری‌هایی را آزمایش کنید که شامل سیستم‌های اندام متفاوتی هستند، مانند توصیف فارکال و همکاران، ممکن است به عنوان یک ابزار غربالگری عمومی برای نانومواد مورد استفاده قرار گیرد، اگرچه مقایسه بیشتر قابلیت پیش‌بینی چنین باتری‌های آزمایشی در شرایط آزمایشگاهی با شرایط درون تنی مورد نیاز است. بحث بیشتر در مورد ابزارها و رویکردهای برون تنی و درون تنی برای نانومواد در از مقالات قابل پی‌گیری است. بنابراین ادامه این فعالیت‌های مقایسه و استانداردسازی بسیار توصیه می‌شود.

 

5.3. مواد معیار

نانومواد با خصوصیات فیزیکی-شیمیایی با کیفیت خوب و مطالعات خطر و/یا (مزمن) به عنوان استاندارد و برای ارزیابی قابلیت اطمینان و تکرارپذیری آزمایش‌های دیگر مورد نیاز است.

 

5.4. روش‌های سیلیکو

رویکردهای در سیلیکو ممکن است به آزمایش هدفمند نانومواد کمک کند. روش‌های موجود در سیلیکو عمدتاً به داده‌های ساده آزمایشگاهی مربوط می‌شوند؛ زیرا فقط در چنین نقاط پایانی داده‌های کافی در دسترس است و بنابراین دقت محدودی برای موقعیت‌های درون تنی دارد. مقدار محدود داده‌های موجود، دامنه کاربرد موجود در رویکردهای سیلیکو را نیز محدود می‌کند. بنابراین، ارزش افزوده فعلی رویکردهای غیرسیلیکویی محدود است؛ اگرچه انتظار می‌رود در آینده افزایش یابد. ارزیابی بیشتر در مورد رویکردهای سیلیکو مقالات ارائه شده است.

 

6. کارایی و عدم قطعیت در چارچوب‌های ارزیابی ریسک

طیفی از چارچوب‌های ارزیابی ریسک مختلف با هدف مقابله با پیچیدگی ارزیابی ریسک نانومواد در مقالات شرح داده شده است (جدول 1). اکثر چارچوب‌های ارزیابی ریسک فاقد جزئیات در مورد معیارهای تصمیم‌گیری و ابزارهایی هستند که امکان کاربرد واقعی را فراهم می‌کنند. همه چارچوب‌ها با نحوه برخورد کارآمد با انبوهی از نانومواد بالقوه متفاوت به دلیل (کمی) ویژگی‌های فیزیکی-شیمیایی متفاوت، مشکل دارند. هنگامی که پیامدهای بالقوه برای سلامت انسان و محیط زیست ناشی از این انبوهی از ویژگی‌های مختلف به طور کامل‌تر مورد توجه قرار می‌گیرد (مثلاً با جمع‌آوری/تولید داده‌های بیشتر)، کارایی چارچوب کاهش می‌یابد. پیش‌بینی می‌شود که یک مانع بزرگ در ساخت و اجرای چارچوب‌های ارزیابی ریسک کارآمد در مقررات محصول و مواد/مواد، انتخاب‌ها/تصمیم‌گیری‌ها منجر به عدم قطعیت در تعدادی از منفی‌های کاذب می‌شود. در صورت منفی کاذب، نانومواد در بازار مجاز است که خطر غیرقابل قبولی داشته باشد. به عنوان مثال، اگر یک مقدار برش برای نرخ انحلال پیشنهاد شود، این مقدار یا بسیار محافظه کارانه است (فقط موادی که فوراً حل می‌شوند را می‌توان از املاح آن‌ها صرف نظر کرد، به این معنی که بسیاری از نانومواد هنوز برای ارزیابی باقی‌مانده اند) یا عدم قطعیت ناشی از پیامدهای یک انتخاب عملی‌ترعلم در حال حاضر به اندازه کافی برای ارائه تخمین کمی از شانس منفی کاذب پیشرفت نکرده است. این عدم قطعیت برای اثرات بالقوه پس از قرار گرفتن در معرض مزمن بیشینه است. از آنجایی که این نوع اطلاعات (بیشتر از مطالعات طولانی مدت حیوانات) از نظر اخلاقی قابل بحث و گران است، می‌توان انتظار داشت که دانش در اینجا به کندی پیشرفت کند. با این حال، نشان داده شده است که نانوذرات می‌توانند در طول زمان در بافت‌ها/ارگانیسم‌ها انباشته شوند که نشان می‌دهد با افزایش بارگذاری بافت/ارگانیسم در زمان، احتمال بروز عوارض جانبی نیز افزایش می‌یابد. همچنین سمیت ایمنی و سمیت عصبی بالقوه با نانومواد مرتبط است؛ اگرچه اندازه‌گیری آن دشوار است و داده‌ها هنوز عمدتاً از آزمایش‌های طولانی مدت درون تنی به‌دست می‌آیند. در مجموع، این ملاحظات چالش بزرگی را برای ارزیابی ریسک نانومواد نشان می‌دهند: نیاز فوری به ارزیابی ریسک کارآمد با تمرکز بر اثرات مزمن احتمالی، دسترسی محدود به اطلاعات موجود و با کیفیت خوب و هزینه‌های بالا و تلاش‌های زمانی مورد نیاز برای افزایش این میزان. اطلاعات از نقطه نظر سیاست، کارایی ارزیابی ریسک تعداد زیادی از نانومواد را می‌توان با انتخاب‌های عملی تنها تا حدی با پشتوانه علمی، افزایش داد. متناوبا، تکنیک‌های خواندن، اولویت‌بندی و مقایسه می‌توانند تا حدودی کارایی داشته باشند؛ اما به وضوح کل مسئله را حل نمی‌کنند، به‌ویژه برای آینده نزدیک، با توجه به مستندات مورد نیاز گروه‌بندی و خواندن سراسری و اطلاعات محدود در دسترس. این گزینه‌ها دیدگاه‌های آینده را در این فصل توسعه می‌دهند.

روشی برای تغییر موضوع عدم قطعیت در موارد منفی کاذب در چارچوب‌های ارزیابی ریسک، اولویت‌بندی آن دسته از کاربردهای نانومواد با بالاترین خطر بالقوه است؛ همان‌طور که به‌وسیله‌ی دکرز و همکاران پیشنهاد شده است. همچنین چارچوب‌هایی که در اوایل زنجیره نوآوری، ملاحظات مربوط به سلامت انسان یا خطرات زیست‌محیطی را هدف قرار می‌دهند، می‌توانند بر اساس مقایسه یا نشانه‌های خطر به جای ارزیابی کمی ریسک باشند. اگرچه از نظر نظارتی نیز بسیار مفید است؛ اما این امکان را برای برآورده کردن مؤثر الزامات نظارتی برای قانون‌گذاری به عنوان مثال REACH. برای ایجاد امکان تصمیم‌گیری در مورد چارچوب‌های ارزیابی ریسک کارآمد در آینده نزدیک یا استفاده از (بخش‌هایی از) چارچوب‌های ارزیابی ریسک در مقررات موجود، توافق بین المللی در مورد مقادیر عملی برش و محرک مورد نیاز است، در حالی که درک اینکه اینها فقط می‌توانند قابل انجام باشند، از نظر علمی تا حد محدودی پایه‌گذاری شده است. این امر مستلزم گفتگو بین ذینفعان است که در آن عدم قطعیت مرتبط با علم پیشرفته مورد توجه قرار می‌گیرد، شفاف می‌شود و با آن درگیر می‌شود. به منظور موفقیت آمیز کردن چنین گفت وگویی، همه ذینفعان باید سازنده باشند و به موضوعات اساسی مانند کمبود اطلاعات در مورد نانومواد در چارچوب‌های نظارتی فعلی و ترس از آزمایش‌های اضافی گسترده بپردازند و فراتر از آن حرکت کنند. برای ارائه انتظارات منصفانه در ارزیابی ریسک، ارتباط با عموم مردم به طور کلی که "خطر صفر" وجود ندارد ضروری است. اگر اقدامی انجام نشود یا به دلیل نیاز به تعداد زیادی ارزیابی ریسک مورد به مورد، نوآوری می‌تواند به طور قابل توجهی با مشکل مواجه شود یا تعداد زیادی از نانومواد بدون یا با دانش محدود در مورد خطر بالقوه خود به بازار می‌رسند. از این رو، توافق بین المللی برای رسیدن به ارزیابی ریسک کارآمد نانومواد توصیه می‌شود. این باید تا آنجا که ممکن است علم را در نظر بگیرد، در حالی که اذعان می‌کند که بینش‌های علمی هنوز برای اثبات کامل زودهنگام هستند. سایر رویکردهای ارزیابی ریسک که بر اولویت‌بندی، جایگزینی و ملاحظات ایمنی در طول زنجیره نوآوری تمرکز دارند، مرتبط هستند و توصیه می‌شود که تلاش‌ها در این زمینه‌ها ادامه یابد. دیدگاه‌های آینده بیشتر در زیر ارائه شده است. لازم به ذکر است که موارد مثبت کاذب نیز ناخواسته هستند. موارد مثبت کاذب در شرایط فعلی، نانومواد/محصولاتی هستند که به دلیل ریسک غیرقابل قبول فرضی که در واقع ریسک قابل قبول است، اجازه ورود به بازار را ندارند. این امر مانع نوآوری می‌شود.

 

7. چشم اندازهای آینده برای افزایش کارایی در ارزیابی ریسک نانومواد

یک موضوع کلیدی در پذیرش و بکارگیری راهبرد‌های ارزیابی ریسک در یک محیط نظارتی این است که اطلاعات کافی برای ارزیابی ایمنی نانومواد به دست آید. خارج از عرصه چارچوب قانونی نظارتی، پرداختن به خطرات انسانی یا زیست‌محیطی در اوایل زنجیره نوآوری برای کاهش تعداد نانومواد با مشکل ایمنی و اجتناب از سرمایه‌گذاری در توسعه بیشتر محصول که در نهایت به دلیل ریسک بالا محصولی قابل عرضه در بازار را به همراه نخواهد داشت، مرتبط است. انسان و/یا محیط زیست این می‌تواند یک موقعیت برد-برد برای نوآوران و تنظیم کننده‌ها باشد؛ زیرا هر دو از کاهش عدم اطمینان در مورد ریسک سود می‌برند. با توجه به نانوموادی که به ارزیابی نظارتی می‌رسند، دو گزینه گسترده را می‌توان برای افزایش کارایی در جمع آوری اطلاعات برای ارزیابی ریسک متمایز کرد.

 

7.1. انتخاب 1

مطابق با مقررات فعلی مانند REACH ادامه دهید. برای نانومواد مقداری افزایش کارایی با گروه‌بندی و بازخوانی رویکردها بر اساس طرح کلی شرح داده شده در مقاله مرجع علمی به‌وسیله‌ی ECHA/JRC/RIVM امکان‌پذیر است. این سند در حال حاضر بیشترین هماهنگی را با REACH دارد. بر اساس این سند، راهنمایی‌های بیشتری ایجاد شده است، به موازات این توسعه، یک رویکرد عملی برای نانومواد موجود که در حال حاضر در بازار هستند امکان‌پذیر است. می‌توان یک نقشه چند بعدی از همه اشکال درون یک ماده ایجاد کرد که در خواص فیزیکی-شیمیایی کلیدی متمایز است. نانوموادی که شدیدترین ویژگی‌های کلیدی فیزیکی-شیمیایی را نشان می‌دهند؛ به عنوان مثال کم‌ترین مقدار بالاترین فارنژی را نشان می‌دهند، به‌عنوان مثال کوچک‌ترین شکل موردی که با دلایل علمی قابل‌شناسایی، قابل‌شناسایی است، می‌توانند برای به دست آوردن اطلاعات خطراتی که ممکن است برای گروهی از نانوشکل‌ها استفاده شوند، استفاده شوند.

 

7.2. انتخاب 2

طبقه‌بندی نیازهای اطلاعاتی بر اساس پتانسیل پیش بینی شده برای خطر به منظور تمرکز بیشتر بر روی نانومواد با بیشترین پتانسیل خطر است. برای افزایش بیشتر کارایی در پرداختن به نانومواد در ارزیابی ریسک، انتخاب‌های عمل‌گرایانه و تا حدی علمی برای معیارهای تصمیم‌گیری (مقادیر برش، مقادیر محرک، آزمایش‌های آزمایشگاهی، سنجش‌های عملکردی و سایر ابزارها مانند سیستم‌های توان عملیاتی بالا و - در آینده - در رویکردهای سیلیکویی و غیره) ارزیابی‌های نانومواد را به‌کار می‌برند. چنین انتخاب‌هایی فقط می‌توانند تا حدی مبتنی بر علمی باشند؛ زیرا علم به اندازه کافی پیشرفت نکرده است و انتظار نمی‌رود سازوکار‌های مبتنی بر علم را برای مقابله مؤثر با خطرات در آینده نزدیک ارائه کند، به ویژه در مواردی که در معرض خطرات مزمن قرار دارند، مربوط است. چنین رویکردی مستلزم همکاری سیاست گذاران، دانشمندان و صنعت و توافق در سطح بین المللی است. در چنین همکاری‌هایی باید به فرآیند عملیاتی توجه شود، به عنوان مثال با شروع گفتگو. اگر چنین رویکردی دنبال شود، جنبه‌هایی که به احتمال زیاد تحت تأثیر ویژگی‌های خاص نانو قرار می‌گیرند، می‌توانند به عنوان نقطه شروع استفاده شوند. چندین مطالعه نشان می‌دهد که در معرض قرار‌گیری، سرعت حلالیت/انحلال، پایداری پوشش، تجمع، سمیت ژنتیکی، التهاب، سمیت زیست‌محیطی و سرنوشت محیطی از ویژگی‌های نانو مهم هستند، پیشنهاد شده‌اند و می‌توانند به طور مستقل بر اساس روش‌شناسی آن‌ها و احتمال دادن نتایج منفی کاذب بررسی شوند. نتیجه مطالعات موردی که به‌وسیله‌ی نویسندگان چارچوب DF4Nano انجام شده است باید در این فرآیند گنجانده شود. ابزار دیگری برای پرداختن به عدم قطعیت در چنین تحلیل‌هایی، اعمال کنترل‌های مدیریت ریسک اضافی مانند کنترل‌های مهندسی محل کار، تجهیزات حفاظتی و انتشار محدود محیطی تا زمانی که داده‌های اضافی ارائه شود، است. برای نانومواد در حال حاضر در بازار، جنبه‌های انتخاب 2 را می‌توان به عنوان شروع در نظر گرفت. بینش‌های به‌دست‌آمده می‌توانند در وهله اول برای تنظیم خطرناک‌ترین نانوشکل‌ها با توجه به درک فعلی مورد استفاده قرار گیرند. متعاقباً، درک عمومی‌تردر مورد رفتار نانومواد می‌تواند به طور مداوم رشد کند. این به یک پایگاه دانش اضافه می‌کند تا امکان کاربرد بهبود یافته گروه‌بندی و خواندن نانومواد در چارچوب‌های نظارتی و امکان انتخاب‌های عملی، تا حدی علمی مبتنی بر معیارهای تصمیم‌گیری، آزمون‌ها و ابزارها را فراهم کند. لازم به ذکر است که ارزیابی حاضر مبتنی بر دانش علمی است که از "نسل اول" نانومواد به دست آمده است که شامل نانومواد غیرآلی و کربنی نسبتا ساده است. توصیه می‌شود که به طور فعال پیشرفت‌های علمی نوآوری‌های آینده را رصد کرده و پیامدهای بالقوه خطرات انسانی و زیست‌محیطی را ارزیابی کنند و مشخص کنند که آیا چارچوب‌های قانونی به اندازه کافی برای مقابله با این نوآوری‌ها مجهز هستند یا خیر.

 

8. نتیجه‌گیری

در نتیجه، تلاش‌های جاری در بهبود چارچوب‌های ارزیابی ریسک فعلی برای گنجاندن نانومواد باید ادامه یابد. در مورد نانومواد، برخی از مسائل مانند در معرض قرار‌گیری (پراکندگی پایدار، مرتبط بودن مطالعات با دوز بالا، ارزیابی دوز داخلی)، تجمع زیستی، مقایسه درون تنی-برون تنی و اثرات طولانی‌مدت سزاوار توجه ویژه هستند. علاوه‌بر این، فعالیت‌ها برای استانداردسازی و توسعه پروتکل‌ها و اسناد راهنمایی، از جمله برای چندین سنجش عملکردی و همچنین کنترل‌ها و مواد مرجع مناسب باید ادامه یابد. چارچوب‌های ارزیابی ریسک که با هدف اولویت‌بندی یا جایگزینی نانومواد با بالاترین نگرانی و همچنین چارچوب‌هایی که با هدف معرفی ملاحظات ایمنی در زنجیره نوآوری انجام می‌شوند، به تدریج ارائه می‌شوند. ملموس‌ترشدن ارزیابی بیشتر چنین چارچوب‌هایی از طریق مطالعات موردی و داستان‌های موفقیت برای بهبود این چارچوب‌ها و هموار کردن راه برای کاربرد اصلی، همچنین برای نیازهای نظارتی، مورد نیاز است. برای گنجاندن نانومواد (یا نانوشکل‌ها) در مقررات ارزیابی ریسک به شیوه‌ای کارآمد، یعنی فراتر از رویکرد مورد به مورد، به اجماع در مورد مواردی نیاز است. به خصوص برای مقادیر برش و مواد معیار و همچنین مناسب بودن ابزارها و آزمون‌های ساده که پایگاه دانش فعلی برای آن‌ها کافی نیست. رویکردهای گروه‌بندی و بازخوانی می‌تواند تا حدودی کارایی را در ارزیابی موردی به ارمغان آورد. با توجه به دلایل علمی مورد نیاز گروه‌بندی و خواندن سراسری و محدودیت‌های موجود در داده‌ها و دانش موجود در مورد روابط بین خواص فیزیکی-شیمیایی و رفتار نانومواد، با این حال، انتظار نمی‌رود این رویکردها کارایی لازم را در ارزیابی ریسک نانومواد برای آینده نزدیک به ارمغان بیاورند. با این وجود، پیشرفت در گروه‌بندی و خواندن در سراسر ممکن است، ارزیابی اطلاعات مربوطه موجود و به دست آوردن اطلاعات جدید را تسریع کند. علاوه‌بر تصمیم‌گیری‌های عملی برای مقابله با نانومواد در شرایط فعلی، تحقیقات بیشتری برای افزایش دانش علمی در مورد خطرات نانومواد مورد نیاز است. تمرکز باید بر روی مطالعات سیستماتیکی باشد که درک رفتار نانومواد را تسهیل می‌کند، به ویژه مرتبط با اثرات بلندمدت. در چنین مطالعاتی اطلاعات مربوط به غلظت‌های داخلی (که به آن دوز داخلی نیز گفته می‌شود) ارزش افزوده‌ای خواهد داشت. چنین اطلاعاتی برای اثبات یا تطبیق مقادیر برش و سایر تصمیمات در چارچوب‌های ارزیابی ریسک و تسهیل در گروه‌بندی و رویکردهای خواندنی مفید خواهد بود. در نهایت، باید به سازماندهی فرآیند عملیاتی برای دستیابی به رویکردهای ارزیابی ریسک کارآمد برای نانومواد، از جمله همکاری بین طرفین برای رسیدن به رویکردهای هماهنگ و سرمایه‌گذاری در فرآیندهای نظارت برای دستیابی به مجموعه‌ای قابل اعتماد از داده‌ها در مورد نانومواد، توجه شود.

 

منبع:

A.G. Oomen et al. NanoImpact 9 (2018) 1-13.