Les Nanopartciles

n changement de propriétés

Les nanotechnologies sont des techniques qui permettent de manipuler et d'agencer les atomes d'une nouvelle façon. Comme par exemple: dans la nature, les atomes de carbones peuvent s'organiser spontanément en diamant ou en graphite. Grâce aux nanotechnologies on peut les agencer en forme de grillage cylindrique (nanotube de carbone). Ce matériau est 20 fois plus rigide et 10 fois plus léger que l'acier. Ces nouvelles formes moléculaires obtenues grâce aux nanotechnologies présentent des nouvelles propriétés (thermique, électriques ...)

Les nanoparticules présentent souvent des propriétés physiques et chimiques qui sont très différentes de celles de ces mêmes matériaux à des échelles plus grandes.

Les propriétés des nanoparticules dépendent de leur forme, de leur taille, de leurs caractéristiques de surface et de leur structure interne. Elles peuvent changer en présence de certains produits chimiques. La composition des nanoparticules et les processus chimiques qui ont lieu à leur surface peuvent être très complexes.

[pic]

Les nanotechnologies constituent un très vaste domaine d’application, or les nanoparticules ont des propriétés spécifiques dont la maîtrise n’est pas encore affirmée ni par les chercheurs scientifiques, ni par les utilisateurs de celles-ci. Il est nécessaire de bien cerner les contours des nanotechnologies pour une bonne appréhension des spécificités que représentent les nanoparticules.

b) Qu’est ce que les nanotechnologies ?

Déjà utilisée dans plusieurs secteurs industriels tel que la construction, l’électronique, le transport, la pharmacie, la cosmétique, l’agriculture ou encore la médecine. Les nanotechnologies sont une technologie émergente qui se propose de régler le problème de la pollution, soigner le cancer, sauver le monde de la crise énergétique obtenir des ordinateurs surpuissants...

c) Historique et définition

Le terme nanotechnologie a été utilisé pour la première fois en 1974, par Norio Tanigushi. Il fut toutefois popularisé par K. Eric Drexler dans les années 80, lorsque celui-ci introduisit le terme « manufacture moléculaire ». Richard Feynman a été le premier scientifique à avancer l’idée qu’il serait bientôt possible, pour l’homme, de transformer la matière au niveau atomique.

Le terme nano (du grec nanos qui signifie « nain ») est un préfixe, qui placé devant une unité la divise par le facteur 10-9. Un nanomètre correspond donc à un milliardième de mètre. En pratique, il indique une petitesse extrême à tel point d’ailleurs qu’une nanostructure doit être agrandie plus de 10 millions de fois avant que nous puissions apprécier aisément ses détails minutieux à l’œil nu.

On peut donc définir les nanotechnologies comme étant la création et l’utilisation de matériaux, d’instruments et de systèmes portant sur la matière de l’ordre d’1 à 100 nanomètres.

Les nanotechnologies désignent des disciplines où la matière est manipulée à l’échelle atomique et moléculaire pour créer de nouveaux matériaux et procédés. Ce n’est pas simplement l’étude de l’infiniment petit, c’est l’application pratique de ces connaissances. Il y a deux chemins qui mènent au nanomonde : la fabrication moléculaire, qui passe par la manipulation d’atomes individuels, et l’ultra miniaturisation, qui produit des systèmes de plus en plus petits.

Les nanomatériaux sont des matériaux composés ou constitués de nanoparticules. Une nanoparticule quant à elle est un assemblage de quelques centaines à quelque millier d’atomes, conduisant à un objet dont au moins l’une de ses dimensions est de taille nanométrique (1à 100nm).

Il existe des nanoparticules produites par des processus naturels appelées en général particules ultra fines, mais les nanotechnologies font appel aux nanoparticules intentionnellement produites par l’homme.

d) Diversité des nanoparticules

Il existe une multitude de nanoparticules ; des nanoparticules naturelles et celles intentionnellement produites par l’homme, à cause de leurs multiples usages et de leur dégradation, on les retrouve dans l’environnement et même dans le corps humain.

II. Les risques des nanotechnologies

a) Généralités

Comme toute activité humaine, les nanotechnologies comportent des risques. Quels sont les risques spécifiques liés aux nanosciences ? .

Si nous considérons les nanomatériaux, deux caractéristiques propres aux nanoparticules peuvent être mises en avant :

• Le rapport surface/volume : Le grand rapport surface/volume induit une réactivité élevée à l’échelle nanométrique et une très importante capacité d’association avec d’autres composés.

• La taille : L’effet de taille permet aux particules ultrafines (PUF) le dépassement des barrières biologiques par une diffusivité augmentée à très petite échelle.

Concernant les nanotechnologies et plus particulièrement les nanoparticules, les risques pour la santé seraient donc importants, quelle que soit la voie de pénétration : voies respiratoire, cutanée, digestive ou par inhalation, les particules ultrafines pourraient se retrouver directement au contact du cerveau, par cette dernière voie.

Ainsi, soit directement, soit par nano-diffusion, les nanoparticules se retrouveraient au plus profond des organes (alvéoles pulmonaires) et pourraient migrer vers d’autres sites notamment ceux particulièrement irrigués (foie, cœur, rate).

Il convient ainsi de travailler dans deux directions : la prévention et les études épidémiologiques. Les personnes manipulant ou en contact avec des nanoparticules doivent être protégées et médicalement suivies afin d’éviter un scénario « type amiante ». Une nano-écotoxicologie ainsi qu’une nano-épidémiologie sont développées afin d’anticiper ces problématiques.

[pic]

Figure 1 : Risques de la nanotechnologie : les différentes possibilités d’entrée des nanoparticules dans le corps

L’Union européenne se dote d’un outil important, REACH (Registration, Evaluation, Autorisation of CHemical legislation), qui impose aux industriels la déclaration et l’étude des risques toxiques de 30 000 substances chimiques répertoriées d’ici à 2018. Après cette première phase, les 70 000 produits répertoriés restant, ainsi que les nouveaux, devraient faire l’objet d’une procédure similaire.

Pour mettre en œuvre cette loi, les industriels devront mener des prospectives toxicologiques sur des substances chimiques échappant jusqu’à maintenant à toute investigation ainsi que les substances chimiques nouvellement développées, dans lesquelles se retrouveront les substances issues des Nanosciences.

De plus, ils devront orienter la recherche vers la création de nouvelles substances remplaçant d’anciennes, avérées toxiques ou véritablement nouvelles et surtout non toxiques, notamment l’hyper-toxicité des Nanocomposés.

b) Toxicité des nanoparticules sur la santé

Les informations sur la toxicité des nanoparticules, interrogent sur leur impact sur la santé

Au niveau des risques pour l’homme et l’environnement, il faut se rappeler que les nanoparticules et les nano-objets ont la propriété de pénétrer dans l’organisme humain principalement par les voies respiratoire et même la peau, pour passer dans le sang et circuler dans le corps et finalement atteindre tous les organes, comme le cerveau, le cœur, le foie, les reins…

• Certaines particules ultrafines ou nanoparticules ne font que passer dans le corps et sont éliminées rapidement. Les nanoparticules d’origine naturelle semblent être bien mieux tolérées par l’organisme humain et animal qui s’y est accoutumé au cours de l’évolution des espèces.

• Par contre d’autres nanoparticules artificielles fabriquées pour développer des propriétés physico-chimiques particulières leur donnant des réactivités nouvelles vis-à-vis d’autres particules ou d’autres molécules organiques comme les protéines ou l’ADN cellulaire, peuvent exercer leur action toxique au niveau alvéolaire ; provoquant des inflammations pulmonaires par formation d’oxygène actif (ROS), avec risque de fibrose pulmonaire conduisant à une diminution plus ou moins prononcée de la capacité respiratoire, et de l’asthme, mais aussi se stocker dans les organes, passer dans les cellules et interagir avec les milieux biologiques pour modifier le fonctionnement de l’organe touché.

Toutes ces propriétés nouvelles contribuent à créer un danger nouveau vis-à-vis des organismes vivants, car il existe encore bien des difficultés pour connaître les propriétés physico-chimiques des nanoparticules et associer ces propriétés avec des effets biologiques potentiels sur les cellules et les organes.

Cependant l’exposition aux particules ultrafines/nanoparticules a toujours existé dans l’environnement. L'air contient des quantités très importantes de particules ultrafines/nanoparticules