Was ist mit nanotechnologisch hergestelltem Graphen in Gesichtsmasken?


Es gibt viele Sicherheitsbedenken in Bezug auf Nanotechnologie-abgeleitetes Graphen in Gesichtsmasken. Warnungen vor einer möglichen "frühen Lungentoxizität" im Zusammenhang mit Graphen-haltigen Gesichtsmasken werfen ernsthafte Fragen bezüglich der Sicherheitskontrollen auf.

Was ist Graphen und wie sicher ist es?

Gesichtsmasken sollten Sie schützen, nicht setzen Sie in größere Gefahr. Allerdings, am vergangenen Freitag Radio Kanada aufgedeckt, dass die Bewohner von Quebec und Ottawa wurden geraten, nicht auf bestimmte Arten von Graphen-haltigen Masken verwenden, da sie möglicherweise schädlich sein könnte. Lesen Sie hier.

Graphen

Das beleidigende Material in den Masken ist Graphen - eine Form von Kohlenstoff, die aus nanoskopisch dünnen Flocken von hexagonal angeordneten Kohlenstoffatomen besteht. Es ist ein Material, das eine Reihe von potenziell vorteilhaften Eigenschaften hat, darunter die Fähigkeit, Bakterien und Viren abzutöten, wenn sie ihm ausgesetzt sind.


Doch trotz itAuch wenn es viele Anwendungsmöglichkeiten gibt, ist die wissenschaftliche Bewertung der Sicherheit des Materials noch nicht abgeschlossen.

UPDATE 2. April 2021: Health Canada hat eine Empfehlung herausgegeben, in der die Menschen aufgefordert werden, "keine Gesichtsmasken zu verwenden, die als Graphen oder Biomasse-Graphen enthaltend gekennzeichnet sind." Weitere Informationen finden Sie hier.


Wie bei allen Materialien hängen die potenziellen Gesundheitsrisiken im Zusammenhang mit Graphen davon ab, ob es in den Körper gelangen kann, wo es hingeht, wenn es das kann, was es tut, wenn es dort ankommt, und wie viel davon benötigt wird, um genug Schaden zu verursachen, um von Bedeutung zu sein.

Leider gibt es, obwohl dies ziemlich grundlegende Fragen sind, nicht viele Antworten, wenn es um die Verwendung der Substanz in Gesichtsmasken geht.

Aufkommende Bedenken

(Hinzugefügt 26. März 2021) Aktuelle Bedenken rund um die Verwendung von Graphen in Gesichtsmasken stammen aus einem Memo von Health Canada an kanadische Provinz- und Territorialministerien für Gesundheit am 25. März. Dieses Memo wurde meines Wissens nach noch nicht veröffentlicht, obwohl es Pläne für eine öffentliche Stellungnahme erwähnt.

In dem Memo empfiehlt Health Canada den Anwendern, "den Kauf und die Verwendung von Gesichtsmasken, die nanoformes Graphen enthalten, einzustellen" - eine Aussage, die sich auf eine wachsende Anzahl von kommerziell erhältlichen Gesichtsmasken bezieht.

Zur Untermauerung heißt es:

"Health Canada hat eine vorläufige Risikobewertung durchgeführt, die ein Potenzial für frühe Lungentoxizität im Zusammenhang mit der Inhalation von nanoformem Graphen identifiziert hat. Bis heute hat Health Canada keine Daten erhalten, die die Sicherheit und Wirksamkeit von Gesichtsmasken mit nanoformem Graphen unterstützen.

"Aus diesem Grund und in Ermangelung von Nachweisen des Herstellers, die die sichere und wirksame Verwendung von mit Nanoform-Graphen beschichteten Masken unterstützen, hält Health Canada das Risiko dieser Medizinprodukte für inakzeptabel."

Darüber hinaus gibt es noch keine Details zu den Daten, die in diese vorläufige Risikobewertung eingeflossen sind.

Wie giftig ist Graphen?

Frühe Bedenken rund um Graphen wurden durch frühere Forschungen zu einer anderen Form von Kohlenstoff ausgelöst - Kohlenstoff-Nanoröhren. Es stellte sich heraus, dass einige Formen dieser faserartigen Materialien ernsthafte Schäden verursachen können, wenn sie eingeatmet werden. Die nächste Frage, die sich aus dieser Forschung ergibt, ist, ob der enge Cousin der Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen, ähnliche Bedenken hervorruft. Lesen Sie hier.

Da Graphen viele der physikalischen und chemischen Aspekte von Kohlenstoff-Nanoröhrchen fehlen, die sie schädlich machen (wie z. B. lang, dünn und schwer für den Körper loszuwerden), gibt es Anzeichen dafür, dass das Material sicherer ist als seine Nanoröhrchen-Vettern. Aber "sicherer" heißt nicht gleich "sicher". Und die aktuelle Forschung deutet darauf hin, dass dies kein Material ist, das dort verwendet werden sollte, wo es möglicherweise eingeatmet werden könnte, ohne dass zuvor eine gute Menge an Sicherheitstests durchgeführt wurde. Lesen Sie hier.

In den letzten Jahren gab es eine Reihe von umfassenden Übersichten über die potenzielle Toxizität von Graphen, darunter diese Arbeit von Bengt Fadeel und Kollegen aus dem Jahr 2018 (siehe "pdf 1" am Ende des Beitrags) und diese von Vanesa Sanches und Kollegen:


Beides sind solide Berichte von hoch angesehenen Forschungsteams. Und beide weisen darauf hin, dass die Toxizität von Graphen zwar komplex und in manchen Fällen gering sein mag, aber nicht vernachlässigbar ist.

Wenn es um das Einatmen von Graphen geht, deutet der aktuelle Stand der Wissenschaft darauf hin, dass das Material, wenn es in die unteren Teile der Lunge (den lungengängigen oder alveolaren Bereich) gelangen kann, bei ausreichend hohen Konzentrationen zu einer Entzündungsreaktion führen kann.

Es gibt Hinweise darauf, dass unerwünschte Reaktionen relativ kurzlebig sind und dass Graphenpartikel von den Abwehrkräften der Lunge abgebaut und entsorgt werden können.

Dies ist eine gute Nachricht, denn es bedeutet, dass es weniger wahrscheinlich ist, dass das Einatmen des Materials langfristige gesundheitliche Auswirkungen hat.

Es gibt auch Hinweise darauf, dass Graphen, im Gegensatz zu einigen Formen von dünnen, geraden Kohlenstoff-Nanoröhren, nicht in die äußeren Schichten der Lunge wandert, wo es potenziell viel mehr Schaden anrichten könnte.

Auch dies ist ermutigend, da es darauf hindeutet, dass es unwahrscheinlich ist, dass Graphen zu ernsthaften langfristigen gesundheitlichen Auswirkungen wie Mesotheliom führt.

Die Forschung zeigt aber auch, dass es sich nicht um ein harmloses Material handelt. Obwohl es aus Kohlenstoff besteht - und es ist verlockend, Kohlenstoff für sicher zu halten, nur weil wir damit vertraut sind - gibt es einige Hinweise darauf, dass die gezackten Kanten einiger Graphenpartikel Zellen schädigen können, was zu lokalen Schäden führt, da der Körper auf die Schäden reagiert, die das Material verursacht.

Es gibt auch Bedenken, obwohl sie in der Literatur weniger gut erforscht sind, dass einige Formen von Graphen Träger für nanometergroße Metallpartikel sein könnten, die in der Lunge ziemlich zerstörerisch sein können. Dies ist sicherlich bei einigen Kohlenstoff-Nanoröhren der Fall, da die metallischen Katalysatorpartikel, die zu ihrer Herstellung verwendet werden, in das Material eingebettet werden und zu seiner Toxizität beitragen.


Lange Rede, kurzer Sinn: Es gibt zwar noch viele Wissenslücken darüber, wie viel Graphen sicher eingeatmet werden kann, aber das Einatmen von kleinen Graphenpartikeln ist wahrscheinlich keine gute Idee, solange es keine umfassenden Tests gibt, die das Gegenteil beweisen.

Und das bringt uns zu Graphen-haltigen Gesichtsmasken.

Könnte Graphen in Gesichtsmasken ein Gesundheitsrisiko darstellen?

Als allgemeine Faustregel gilt, dass technisch hergestellte Nanomaterialien nicht in Produkten verwendet werden sollten, bei denen sie versehentlich eingeatmet werden und in die empfindlichen unteren Bereiche der Lunge gelangen könnten. Aber geben graphenhaltige Gesichtsmasken graphenhaltige Partikel ab, die klein genug sind, um eingeatmet zu werden und sich in empfindlichen Regionen der Lunge abzulagern?


Hier muss ich gestehen, dass ich bei meiner Suche nach Beweisen für oder gegen die Freisetzung von graphenhaltigen Partikeln in den von Radio Canada erwähnten Gesichtsmasken in eine Sackgasse geraten bin. Aber das ist an sich schon ein rotes Tuch.

In Anbetracht all dessen, was wir über die Lungentoxizität von künstlichen Nanopartikeln wissen, und der Ungewissheit über die Inhalationsrisiken von Graphen, hätte man sich diese Frage bei der Entwicklung von Graphen-haltigen Masken sicherlich stellen müssen.

Wenn luftgetragene Nanopartikel eingeatmet werden und in die unteren Regionen der Lunge (die Alveolarregion) eindringen, können sie eine Reaktion hervorrufen, die stärker mit der Anzahl oder Oberfläche der Partikel als mit ihrer Masse zusammenhängt. Und deshalb haben sehr kleine Mengen von Material das Potenzial, viel Schaden zu verursachen - viel mehr, als man sich aufgrund der Masse des Materials allein vorstellen kann.


Und eine Folge davon ist, dass je kleiner oder dünner die Partikel sind, desto mehr Schaden können sie anrichten.

Graphen besteht typischerweise aus plättchenförmigen Partikeln, die nur wenige Atome dick und Hunderte bis Tausende von Nanometern breit sind (ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter). Würden diese Plättchen beim Einatmen eines Trägers von Gesichtsmasken in die Luft abgegeben, würden viele von ihnen die Alveolarregion der Lunge erreichen.

Natürlich wissen wir nicht, ob sie freigesetzt werden oder nicht. Ich habe dazu keine Daten gesehen, und vielleicht sind sie so fest mit dem Maskenmaterial verbunden, dass sie an Ort und Stelle bleiben. Und nach dem, was wir über die Physik von Nanopartikeln wissen, ist es unwahrscheinlich, dass sich einzelne Plättchen lösen, da die Kräfte, die sie an ihrem Platz halten, einfach zu stark wären.

Es besteht jedoch eine begründete Chance, dass Klumpen von Blutplättchen freigesetzt werden - insbesondere, wenn der Maskenhersteller das Design nicht ausreichend durchdacht hat. In diesem Fall könnten freigesetzte Schwebeteilchen bis zu einem Durchmesser von ca. 5-10 µm eine potentielle Gesundheitsgefahr darstellen.

Und hier werden dringend mehr Informationen benötigt - zumal weltweit immer mehr Masken auf Graphenbasis verkauft werden.

Wenn Radio Canada richtig ist, dass Health Canada vor "dem Potenzial für 'frühe Lungentoxizität'" im Zusammenhang mit einer bestimmten Marke von Graphen-haltigen Gesichtsmasken gewarnt hat, würde dies darauf hindeuten, dass es ein plausibles Potenzial für Graphen-haltige Partikel freigesetzt und eingeatmet werden, wenn jemand diese Masken trägt. Und wenn dies der Fall ist, müssen ernsthafte Fragen über die möglichen Gesundheitsrisiken und das Ausmaß des Problems gestellt werden.

Hier ist es wichtig zu betonen, dass wir noch nicht wissen, ob Graphen-Partikel freigesetzt werden und wenn ja, ob sie in ausreichenden Mengen freigesetzt werden, um gesundheitliche Auswirkungen zu verursachen. Und es gibt Hinweise darauf, dass, wenn es gesundheitliche Risiken gibt, diese relativ kurzfristig sein könnten - einfach, weil Graphen-Partikel von den Abwehrkräften der Lunge effektiv abgebaut werden können.

Gleichzeitig erscheint es höchst unverantwortlich, ein Material mit unbekannten Inhalationsrisiken in ein Produkt aufzunehmen, das eng mit dem Einatmen verbunden ist. Vor allem, wenn es eine wachsende Anzahl von Gesichtsmasken gibt, die behaupten, Graphen zu verwenden.

Wer produziert Gesichtsmasken aus Graphen?

Radio Canada behauptet, dass die Graphen-Gesichtsmasken, von deren Verwendung den Menschen abgeraten wird, von dem in Quebec ansässigen Hersteller Métallifer produziert werden. Es scheint jedoch, dass diese Masken von der chinesischen Holdinggesellschaft Jinan Shengquan Group Share Holding Co., Ltd. stammen. Siehe hier.

Innerhalb der Shengquan-Gruppe stellt die Shandong Shengquan New Materials Co., Ltd. eine Reihe von Gesichtsmasken und Atemschutzmasken her, die Graphen verwenden. Lesen Sie hier. Und eine schnelle Suche auf Amazon zeigt, dass eine große Anzahl von Firmen Gesichtsmasken zu verkaufen scheint, die Shandongs Vorzeigetechnologie "Biomasse-Graphen" enthalten.

Nach Informationen auf nbgenerator.com, Shandong's Biomasse Graphen ist "abgeleitet von natürlichen Strohhalmen als Rohstoff, die die Pyrolyse-Methode auf der Grundlage der Gruppe Abscheidung Kohlenstoff Abscheidung" verwenden. Die Website verweist auch auf das chinesische Patent ZL 2015 1 0819312.x. Lesen Sie hier. Und hier.

Dieses Patent gibt ein wenig mehr Einblick in das Material, aber leider nicht viel. Was es jedoch andeutet, ist, dass das Produkt Spuren von verschiedenen katalytischen Metallen enthält, darunter Eisen und Nickel - möglicherweise in Form von Nanopartikeln. Und wenn man bedenkt, was über die Inhalationstoxizität anderer Formen von Kohlenstoff bekannt ist, kann das Vorhandensein von katalytischen Metallen ein Problem darstellen.

Interessanterweise hat das National Personal Protective Technology Laboratory (NPPTL) der US Centers for Disease Control and Prevention bereits im Juni 2020 Tests mit einem Graphen-Atemschutzgerät aus Shandong-Biomasse durchgeführt. Siehe 'pdf 2' am Ende des Beitrags.

Die Atemschutzmaske schnitt in Tests gut ab, die darauf ausgelegt sind, ihre Fähigkeit zu bewerten, die Exposition gegenüber luftgetragenen Partikeln in der Außenluft zu verhindern. Diese Tests befassen sich jedoch nicht explizit mit Partikeln, die möglicherweise aus dem Inneren der Maske freigesetzt wurden.

Die gute Nachricht dabei ist, dass die gemessenen hohen Filtrationsraten (über 97% effektiv) darauf hindeuten, dass es kaum zu einer internen Ablösung von Feinpartikeln kam. Allerdings zeigen die Tests nicht explizit, dass potenziell schädliche Graphen-Partikel nicht freigesetzt wurden.

Und Shandong ist nicht der einzige Hersteller von Gesichtsmasken auf Graphenbasis. Im vergangenen Jahr haben sich eine Reihe von Forschern damit beschäftigt, das Material in Masken einzubringen - dieses Forscherteam aus Hongkong ist nur ein Beispiel. Und immer mehr Unternehmen haben begonnen, die Technologie zu nutzen. Tatsächlich zeigt eine schnelle Suche auf Amazon eine lange Liste von Produkten und Herstellern, die alle behaupten, besseren Schutz zu bieten, weil sie Graphen enthalten. Lesen Sie hier.

Wie geht es weiter?

Trotz des Mangels an eindeutigen Beweisen für Gesundheitsrisiken im Zusammenhang mit Graphen-haltigen Gesichtsmasken (obwohl Health Canada möglicherweise über Daten verfügt, die noch nicht veröffentlicht wurden), muss ich gestehen, dass ich besorgt bin über das, was ich sehe.

Ich bin seit über 20 Jahren an vorderster Front dabei, die Risiken von Nanomaterialien zu erforschen und Ansätze für einen sicheren und verantwortungsvollen Umgang zu entwickeln. Und in dieser Zeit ist klar geworden, dass der sichere und verantwortungsvolle Umgang mit allen neuen Produkten, die potenziell dazu führen, dass Nanomaterialien in den menschlichen Körper gelangen, ernst genommen werden muss. Lesen Sie hier.

Glücklicherweise sind viele Produkte der Nanotechnologie relativ sicher - oder können mit etwas Voraussicht sicher gemacht werden. Aber wir wissen genug - und das schon seit Jahren - um ein gutes Gespür dafür zu haben, welche Fragen wir jedes Mal stellen sollten, wenn es ein Produkt gibt, bei dem nanoskalige Partikel freigesetzt und eingeatmet werden könnten.

Das sind grundsätzliche Fragen, die man sich nicht stellen muss: Kann das Material in den Körper gelangen? Wenn ja, kann es sich so verhalten, dass es Schaden anrichten kann? Wenn ja, welche Art von Schaden, und wie wird er verursacht? Und wie viel Material ist nötig, um Bedenken zu wecken?

Einige dieser Fragen sind knifflig zu beantworten, wenn es um Nanomaterialien wie Graphen geht, da wir nicht immer wissen, was es mit dem Material auf sich hat, das unsere Biologie durcheinanderbringt, und was die Konsequenzen sind. Aber hier kommen die Forschung und eine gute Dosis Vorsicht ins Spiel, nach der universellen Regel "lieber sicher als traurig".

Die Ironie dabei ist, dass in den letzten Jahrzehnten Hunderte von Millionen Dollar in die Untersuchung der Risiken von technisch hergestellten Nanomaterialien geflossen sind. Doch wenn es um reale Produkte und reale Risiken geht, scheint niemand die entscheidenden Fragen zu stellen oder Antworten zu geben!

Shandong ist nicht der einzige Hersteller von Graphen-Gesichtsmasken. Es gibt Millionen von Graphen-Gesichtsmasken und Atemschutzmasken, die auf der ganzen Welt verkauft und verwendet werden. Und während sich die sich entwickelnden Nachrichten auf Quebec und eine bestimmte Art von Gesichtsmaske konzentrieren, wirft dies Unsicherheit über die Sicherheit aller Graphen-haltigen Masken, die verkauft werden.

Und diese Ungewissheit wird so lange bestehen bleiben, bis Hersteller und Aufsichtsbehörden Daten zur Verfügung stellen, die belegen, dass sie die Produkte auf die Freisetzung und anschließende Inhalation von feinen Graphenpartikeln getestet und die Risiken als vernachlässigbar eingestuft haben.

Wenn diese Daten nicht existieren, ist das eine unverantwortliche Innovation im großen Stil - selbst wenn sich die Risiken als vernachlässigbar herausstellen. Es zeigt ein Maß an Naivität und Geringschätzung für frühere Risikoforschung, das das Vertrauen in die Verwendung von Masken zu untergraben droht. Und es birgt das zusätzliche Risiko, Ängste bei denjenigen zu schüren, die Gesichtsmasken verantwortungsvoll verwendet haben und sich nun fragen, ob sie dadurch ihre Gesundheit riskiert haben.

Und wenn die Risiken nicht zu vernachlässigen sind, haben wir ein Problem, das weit über Quebec hinausgeht!

Ich hoffe aufrichtig, dass jegliche Risiken durch die Verwendung von Graphen in Gesichtsmasken vernachlässigbar sind und dass Daten, die dies belegen, schnell ans Licht kommen.

Aber wenn es um die Risiken beim Einsatz neuer Technologien geht, ist Hoffnung allein nicht gut genug. Genauso wenig wie der naive Einsatz eines neuen Materials bei gleichzeitigem Ignorieren der möglichen Risiken.

Addendum

Bei der Erforschung der Shandong Graphen-Gesichtsmaske, kam die folgende Grafik auf nbgenerator.com, die zu zeigen schien, die Maske hat FDA-Zulassung:

Ich habe noch nichts gefunden, das dies auf der FDA-Website passt. Shandong haben eine Reihe von 501(k) premarket Notifikationen mit der FDA, aber keiner von ihnen erwähnen die Verwendung von Graphen in Gesichtsmasken. Lesen Sie hier.

Bis weitere Beweise ans Licht kommen, ist meine beste Vermutung, daß es sich hierbei um eine FDA-Bestätigung der Genehmigung zum Verkauf eines Produktes handelt, das im wesentlichen gleichwertig zu einem bereits zugelassenen Produkt ist - wenn auch nicht eines, das die Verwendung von Graphen verwendet oder erwähnt - oder um ein lokales Zertifikat der Produktion.

Interessanterweise gibt es eine Reihe weiterer Hersteller von Graphen-Masken, die eine FDA-Zulassung beanspruchen (z.B., MamaMoorMedicevo und NQX). Es ist jedoch frustrierend schwierig, herauszufinden, was genau die FDA-Zulassung hier bedeutet. Oder ob die FDA bei der Betrachtung der Produktgleichwertigkeit das Potenzial einer Maske, lungengängige Nanopartikel abzugeben, berücksichtigt.

Mit anderen Worten: Auch bei der FDA scheint es mehr Fragen als Antworten zu geben.

Anhänge

1. Sicherheitsbewertung von Graphen-basierten Materialien: Fokus auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt

acsnano.8b04758

2. NPPTL COVID-19 Antwort: Internationale Atemschutzgeräte-Bewertung

MTT-2020-243.1_International_Shandong-Shengquan_KN95PartikelsaugerC-geformt_Testbericht_Redacted-508

 


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