ISO/TS 12901-1:2024
(Main)Nanotechnologies — Occupational risk management applied to engineered nanomaterials — Part 1: Principles and approaches
Nanotechnologies — Occupational risk management applied to engineered nanomaterials — Part 1: Principles and approaches
This document provides guidance on occupational health and safety measures relating to materials that contain and release engineered or manufactured NOAA during their life cycle, including the use of engineering controls and appropriate personal protective equipment, guidance on dealing with spills and accidental releases and guidance on appropriate handling of these materials during disposal. This document is intended to be used by competent personnel, such as health and safety managers, production managers, environmental managers, industrial/occupational hygienists and others with responsibility for the safe operation of facilities engaged in production, handling, processing and disposal of these materials.
Nanotechnologies — Gestion du risque professionnel appliquée aux nanomatériaux manufacturés — Partie 1: Principes et approches
Le présent document fournit des recommandations sur les mesures de santé et de sécurité au travail relatives aux matériaux qui contiennent et libèrent des NOAA conçus ou manufacturés au cours de leur cycle de vie, y compris l’utilisation de contrôles d’ingénierie et d’équipements de protection individuelle appropriés. Il fournit également des recommandations concernant la gestion des déversements et des rejets accidentels, ainsi que des recommandations sur la manipulation appropriée de ces matériaux au moment de leur élimination. Le présent document est destiné à être utilisé par des personnes compétentes, telles que des responsables de la santé et de la sécurité, des responsables de production, des responsables environnementaux, des hygiénistes du travail/de l’industrie et les autres personnes en charge du fonctionnement sûr des installations de production, de manipulation, de traitement et d’élimination de ces matériaux.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
Technical
Specification
ISO/TS 12901-1
Second edition
Nanotechnologies — Occupational
2024-08
risk management applied to
engineered nanomaterials —
Part 1:
Principles and approaches
Nanotechnologies — Gestion du risque professionnel appliquée
aux nanomatériaux manufacturés —
Partie 1: Principes et approches
Reference number
© ISO 2024
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vii
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Abbreviated terms . 3
5 Nanomaterial types and characteristics . 5
5.1 General .5
5.2 Fullerenes .5
5.3 Carbon nanotubes . .5
5.4 Graphene .5
5.5 Nanowires .6
5.6 Quantum dots .6
5.7 Metals and metal oxides, ceramics .6
5.8 Carbon black .6
5.9 Organic nanoparticles .6
5.10 Dendrimers .6
5.11 Nanoclays .6
6 Nanomaterial hazard, exposure and risk . 7
6.1 General .7
6.2 Risk to health .7
6.2.1 Hazard information .7
6.2.2 Exposure .8
6.3 Risks to safety .10
6.3.1 Hazard information .10
6.3.2 Risk of fire and explosion from NOAA . .10
7 General approach to managing risks from NOAA .11
8 Identification and competence of person conducting risk assessment .12
9 Information collection .12
10 Health risk evaluation .13
10.1 General . 13
10.2 Ha zard assessment .14
10.3 E xposure assessment .14
10.4 H ealth risk assessment and prioritization . 15
10.5 Document and review . 15
11 Control of risk .15
11.1 Hierarchy of control . 15
11.2 Control measures .16
11.2.1 General .16
11.2.2 Elimination .16
11.2.3 Substitution/modification .16
11.2.4 Enclosures/isolation .16
11.2.5 Engineering controls .16
11.2.6 Administrative controls .17
11.2.7 Personal protective equipment .17
11.3 Selection of controls .18
11.3.1 General .18
11.3.2 Hazard-based control .18
11.3.3 Control banding and other qualitative approaches . .19
11.3.4 Safety-by-design approach .19
iii
11.3.5 “ State of the art” approaches .19
11.4 E valuation of the effectiveness of control measures .19
11.5 Information, instruction and training . 20
12 Measurement methods .21
12.1 Need for measurement .21
12.2 Selection of instruments .21
12.3 Sampling strategy .24
12.3.1 Air sampling .24
12.3.2 Surface sampling . 25
12.4 Limitations . 26
13 Health surveillance .27
14 Spillages and accidental releases . .27
15 Disposal procedures .28
15.1 General . 28
15.2 P lanification of storage and disposal of nanomaterials . 28
15.3 Storage of nanomaterial waste prior to disposal . 30
15.3.1 General . 30
15.3.2 Storage in waste containers . 30
15.3.3 Storage in plastic bags . 30
15.4 Disposal of nanomaterial waste . 30
16 Prevention of fire and explosion .31
Annex A (informative) NOAA categories .33
Annex B (informative) Additional information on dermal and ocular exposure .34
Annex C (informative) Guidance and articles on “State of the art” approaches to control
measures .35
Bibliography .36
iv
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee
has been established has the right to be represented on that committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely
with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types
of ISO document should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the
ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions
related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade
Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 229, Nanotechnologies.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO/TS 12901-1:2012), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— clauses have been updated and new references have been added to reflect recent research findings;
— a new subclause dedicated to graphene has been introduced in Clause 5;
— Clause 6 has been reorganized and eye exposure and accidental injection risks have been added for
potential risk considerations from other potential routes of exposure;
— subclause 6.3 has been expanded and reorganized into two subclauses;
— Figure 1 has been added to Clause 7;
— text related to protection from ocular exposure has been added in 11.2 and substantial changes have
been made to the personal protective equipment subclause;
— a new subclause, 11.3.4, has been introduced, focusing on safety by design;
— In 11.3.5 concerning state-of-the-art approaches, the reference to Clause A.1 has been removed and
replaced with references to ISO/TR 12885 and other relevant documents;
— in 11.4, which discusses the evaluation of control measures, Clauses A.2 to A.4 have been removed and
references to ISO/TR 18637:2016 and other relevant documents have been incorporated;
— Tables 1, 2 and 3 have been added;
— significant changes have been implemented in Clause 15;
— Annexes A, B and C have been added.
v
A list of all parts in the ISO 12901 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
vi
Introduction
The field of nanotechnologies continues to advance rapidly through the development of new materials,
products and applications. At the same time, many questions have been raised relating to the potential risks
to human health and to the environment of some of these new nanomaterials. Several research programs
have been launched at the international level to better understand and quantify these risks. Although
some research is already published, this effort will need to continue for some time, as those involved in
the development and use of nanomaterials need to assess the risks of nanotechnologies and to implement
effective risk management approaches based on the best available evidence. International standardization
on nanotechnologies should contribute to realizing the potential of this technology for the betterment
and sustainability of our world through economic development, improving the quality of life, and also for
improving and protecting public health and the environment.
This document supports this aim by describing the principles of an occupational risk management framework
for nano-objects, and their aggregates and agglomerates (NOAA) greater than 100 nm and gives practical
advice on its implementation based on the best current emerging evidence concerning the potential risks of
nanomaterials. ISO/TS 12901-2 describes a specific approach based on control banding to further support
[1]
the implementation of good practice in this area .
This document applies to such components, whether in their original form or incorporated in materials or
preparations from which they can be released during their life cycle. However, as for many other industrial
processes, nanotechnological processes can generate by-products in the form of unintentionally produced
NOAAs, that can be linked to health and safety issues that need to be addressed as well.
vii
Technical Specification ISO/TS 12901-1:2024(en)
Nanotechnologies — Occupational risk management applied
to engineered nanomaterials —
Part 1:
Principles and approaches
1 Scope
This document provides guidance on occupational health and safety measures relating to materials
that contain and release engineered or manufactured NOAA during their life cycle, including the use of
engineering controls and appropriate personal protective equipment, guidance on dealing with spills and
accidental releases and guidance on appropriate handling of these materials during disposal.
This document is intended to be used by competent personnel, such as health and safety managers,
production managers, environmental managers, industrial/occupational hygienists and others with
responsibility for the safe operation of facilities engaged in production, handling, processing and disposal of
these materials.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
agglomerate
collection of weakly or medium strongly bound particles where the resulting external surface area is similar
to the sum of the surface areas of the individual components
Note 1 to entry: The forces holding an agglomerate together are weak forces, for example van der Waals forces, or
simple physical entanglement.
Note 2 to entry: Agglomerates are also termed secondary particles and the original source particles are termed
primary particles.
[SOURCE: ISO 26824:2022, 3.1.2]
3.2
aggregate
particle comprising of strongly bonded or fused particles where the resulting external surface area is
significantly smaller than the sum of surface areas of the individual components
Note 1 to entry: The forces holding an aggregate together are strong forces, for example covalent or ionic bonds, or
those resulting from sintering or complex physical entanglement, or otherwise combined former primary particles.
Note 2 to entry: Aggregates are also termed secondary particles and the original source particles are termed primary
particles.
[SOURCE: ISO 26824:2022, 3.1.3, modified —"or ionic" has been added to Note 1 to entry.]
3.3
engineered nanomaterial
nanomaterial designed for a specific purpose or function
[SOURCE: ISO 80004-1:2023, 3.1.8]
3.4
exposure
contact with a chemical, physical or biological agent by swallowing, breathing, or touching the skin or eyes
Note 1 to entry: Exposure can be short-term (acute exposure), of intermediate duration or long-term (chronic
exposure).
3.5
harm
injury or damage to the health of people, or damage to property or the environment
[SOURCE: ISO/IEC Guide 51:2014, 3.1]
3.6
hazard
potential source of harm
[SOURCE: ISO/IEC Guide 51:2014, 3.2]
3.7
health hazard
potential source of harm to health
3.8
nanofibre
nano-object with two external dimensions in the nanoscale and the third dimension significantly larger
Note 1 to entry: The largest external dimension is not necessarily in the nanoscale.
[SOURCE: ISO 80004-1:2023, 3.3.5]
3.9
nano-object
discrete piece of material with one, two or three external dimensions in the nanoscale
[SOURCE: ISO 80004-1:2023, 3.1.5]
3.10
nanoparticle
nano-object (3.9) with all external dimensions in the nanoscale (3.12)
Note 1 to entry: If the dimensions differ significantly (typically by more than three times), terms such as nanofibre
(3.8) or nanoplate (3.11) are preferred to the term nanoparticle.
[SOURCE: ISO 80004-1:2023, 3.3.4]
3.11
nanoplate
nano-object with one external dimension in the nanoscale and the other two external dimensions
significantly larger
Note 1 to entry: The larger external dimensions are not necessarily in the nanoscale.
[SOURCE: ISO 80004-1:2023, 3.3.6]
3.12
nanoscale
length range approximately 1 nm to 100 nm
[SOURCE: ISO 80004-1:2023, 3.1.1]
3.13
NOAA
nano-objects, and their agglomerates and aggregates
material comprising nano-object (3.9), and their aggregates and agglomerates
Note 1 to entry: NOAAs include structures with one, two or three external dimensions in the nanoscale, which might
be spheres, fibres, tubes and others as primary structures. NOAAs can consist of individual primary structures in the
nanoscale and aggregated or agglomerated structures, including those with sizes larger than 100 nm.
[SOURCE: ISO 80004-1:2023, 3.2.6]
3.14
particle
minute piece of matter with defined physical boundaries
Note 1 to entry: A physical boundary can also be described as an interface.
Note 2 to entry: A particle can move as a unit.
Note 3 to entry: This general particle definition applies to nano-objects.
[SOURCE: ISO 26824:2022, 3.1.1]
3.15
risk
combination of the probability of occurrence of harm and the severity of that harm
Note 1 to entry: The probability of occurrence includes the exposure to a hazardous situation, the occurrence of a
hazardous event and the possibility to avoid or limit the harm.
[SOURCE: ISO/IEC Guide 51:2014, 3.9]
4 Abbreviated terms
CB control banding
CIB Current Intelligence Bulletin
CNT carbon nanotube
COPD chronic obstructive pulmonary disease
COSHH Control of Substances Hazardous to Health Regulations
CPC condensation particle counter
CPI Consumer Products Inventory
DMAS differential mobility analysing system
DW double-walled
EC elemental carbon
ECHA European Chemicals Agency
EDX energy dispersive X-ray
eLCOSH Electronic Library of Construction Occupational Health and Safety
ENM engineered nanomaterial
GHS Globally Harmonized System
HARN high aspect ratio nanomaterial
HEPA high-efficiency particulate matter
ICS International Classification for Standards
ICP-AES inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy
ICP-MS inductively coupled plasma mass spectrometry
LDSA lung deposited surface area
LEL lower explosion limit
LEV local exhaust ventilation
MIE minimum ignition energy
MIT minimum ignition temperature
MNM manufactured nanomaterial
MWCNT multi-walled carbon nanotube
NEAT nanoparticles exposure assessment technique
NIOSH National Institute for Occupational Safety and Health
NLM National Library of Medicine
NOAA nano-objects, and their agglomerates and aggregates
OECD Organization for Economic Cooperative Development
OEL occupational exposure limit
OPC optical particle counter
OSHA Occupational Safety and Health Administration
PLGA poly(lactic-co-glycolic) acid
PPE personal protective equipment
R&D research and development
REACH Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals
RPE respiratory protective equipment
SbD safety-by-design
SDS safety data sheet
SEM scanning electron microscopy
SW single-walled
SWCNT single-walled carbon nanotube
TDS technical data sheet
TEM transmission electron microscopy
TEOM tapered element oscillating microbalance
TGA thermal gravimetric analysis
UK United Kingdom
WHO World Health Organization
XRF X-ray fluorescence
5 Nanomaterial types and characteristics
5.1 General
Clause 5 describes some of the more common types of engineered nanomaterials to which this document
can be applied; a few of these also have naturally occurring forms. This document is not intended to provide
a full and comprehensive guide of all nanomaterial types.
5.2 Fullerenes
Fullerenes comprise one of four types of naturally-occurring forms of carbon, first discovered in the 1980s.
[2],[3]
Their molecules are composed entirely of carbon and take the form of a hollow sphere. Fullerenes are
similar in structure to graphite which comprises sheets of hexagonal carbon rings, but can also contain
pentagonal or heptagonal rings which enable 3D structures to be formed. One of the most commonly
described fullerenes is C60, known as a Buckminster fullerene or a buckyball. Fullerenes are chemically
stable materials and insoluble in aqueous solutions. Potential applications include drug delivery, coatings
and hydrogen storage.
5.3 Carbon nanotubes
Carbon nanotubes are allotropes of carbon with cylindrical structure, high-aspect ratio different tube
diameters and lengths as well as tube structures principally consisting of one to many layers of tubular
[4]
graphene-like sheets .The principal types are usually grouped into single-walled (SW), double-walled
(DW), and multi-walled (MW) carbon nanotube (CNT). Diameters can vary from around 1 nm for SWCNT
to more than 100 nm for MWCNT. Their lengths can exceed several hundred micrometres. Commercial CNT
can contain a significant amount of other carbon allotropes and inorganic nanoparticle catalysts.
5.4 Graphene
Graphene is a two-dimensional carbon-based material up to 10 layers thick for electrical measurements,
beyond which the electrical properties of the material are not distinct from those for the bulk (also known as
graphite). Graphene nanoplates can have a high aspect ratio with lateral sizes ranging from sub-micrometre
[5]
to a 100 micrometres .
5.5 Nanowires
Nanowires are small conducting or semi-conducting nanofibres with a single crystal structure, a typical
diameter of a few tens of nanometres and a large aspect ratio. Various metals have been used to manufacture
nanowires, including cobalt, gold and copper. Silicon nanowires have also been produced. Potential
applications of nanowires include inter-connectors in nano-electronic devices, photovoltaics and sensors.
5.6 Quantum dots
Quantum dots are small (2 nm to 10 nm) assemblies of semiconductor materials with novel electronic,
optical, magnetic and catalytic properties. Typically containing 1 000 to 100 000 atoms, quantum dots
are considered to be something between an extended solid structure and a single molecular entity.
Semiconductor quantum dots exhibit distinct photo-electronic properties which relate directly to their size.
For example, by altering the particle size, the light emitted by the particle on excitation can be tuned to a
specific desired wavelength. Applications include catalysis, medical imaging, optical devices and sensors.
5.7 Metals and metal oxides, ceramics
This category includes a wide range of nanoparticles, including ultrafine titanium dioxide and fumed silica.
Such nanoparticles can be formed from many materials, including metals, oxides and ceramics. These
materials are often available only in agglomerated or aggregated form. They can be composites having, for
example, a metal core with an oxide shell, or alloys in which mixtures of metals are present. This group of
nanoparticles is generally less well defined in terms of size and shape, and likely to be produced in larger
bulk quantities than other forms of nanoparticles. Applications include coatings and pigments, catalysis,
personal care products, cosmetics and composites.
5.8 Carbon black
Carbon black is virtually pure elemental carbon in the form of particles that are produced by incomplete
combustion or thermal decomposition of gaseous or liquid hydrocarbons under controlled conditions. Its
physical appearance is that of a black, finely divided powder or pellet. Its use in tyres, rubber and plastic
products, printing inks and coatings is related to properties of specific surface area, particle size and
structure, conductivity and colour. The primary particle size of carbon black is most commonly less than
100 nm, but commercial forms are aggregated, typically with dimensions greater than 100 nm. Carbon black
is one of the top 50 industrial chemicals manufactured worldwide, based on annual tonnage.
5.9 Organic nanoparticles
Examples of organic nanoparticles are chitosan, silk fibroin or other biodegradable polymers, including
poly(lactic-co-glycolic) acid (PLGA) for biomedical applications.
5.10 Dendrimers
Dendrimers are polymer particles in which the atoms are arranged in a branching structure, usually
symmetrically about a core. Dendrimers are typically monodisperse with a large number of functionalizable
peripheral groups. They are currently being evaluated as drug delivery vehicles.
5.11 Nanoclays
Nanoclays are ceramic nanoparticles of layered mineral silicates. Nanoclays can be naturally occurring
or engineered to have specific properties. Naturally occurring forms include several classes such as:
montmorillonite, bentonite, kaolinite, hectorite and halloysite. Nanoclays also include organo-clays, i.e.
clays that have been subjected to cation exchange, typically with large organic molecules, which partially or
completely de-laminate the primary sheets.
6 Nanomaterial hazard, exposure and risk
6.1 General
A hazardous material can be identified as follows.
— It can be listed as a substance with an assigned an OEL in national publications.
[6]
— It can have a hazard classification in the United Nations Globally Harmonized System .
— It can have a hazard classification in national regulations.
— It can be identified as a hazardous material in a safety data sheet, with information about the specific
hazards it represents.
— It can be identified in national or international publications which list hazardous chemicals.
Occupational exposure limits for categories of NOAA have been proposed by different organizations and
are summarized in References [7] and [8]. Guidance on the categorization of NOAA have been suggested
and are summarized in Annex A. However, with the limited knowledge about the toxicity of some NOAA and
the concern that current safety data sheets do not adequately reflect the hazardous nature of such NOAA,
nanomaterials in a particulate form, or in a form where nano-objects potentially can be released, should be
considered potentially hazardous unless sufficient information to the contrary is obtained.
It is well-established that inhalation exposure to many types of particles, including nanoparticles, can
negatively impact the health of individuals or exposed populations. These data are from studies of workers,
[9],[10],[11]
animals and the general population exposed to particulate air pollution . The lung effects depend
on the particle dose, physicochemical properties and susceptibility of the individuals. Animal studies have
shown that nano-objects can be more potent at causing adverse lung effects on a mass basis than larger
[12]
respirable particles due to their greater surface area per unit mass . Based on adverse lung effects observed
with ultrafine particles of similar size, form factor and/or chemical composition as NOAA, concerns exist
that lung diseases such as pneumoconiosis and chronic obstructive pulmonary disease (COPD) associated
with exposure to coal dust and pulmonary fibrosis and lung cancer associated with exposure to asbestos
[13],[14]
can occur in the case of NOAA exposure . In fact, pleuropulmonary symptoms in young workers have
[15]
potentially been associated with exposure to silica nanoparticles used in polyacrylate spray paint . In a
study of workers exposed to TiO nanoparticles, various markers of cardiopulmonary effects were observed
[16]
to be at least in part due to the nano-object exposure . In another study, workers showed changes in
lung function and inflammatory markers in exhaled breath condensates when machining nanomaterial
[17]
composites .
Toxicity, specifically for relatively insoluble particles, appears to relate to the total surface area and the
[18],[19],[20]
displaced volume of the nano-objects . However, there are other physicochemical factors that
can influence the toxicity of nanomaterials, such as shape, crystalline state, elemental composition and
[21]
surface chemistry . In addition to inhalation, risks to health associated with NOAA can result from dermal
[22]
exposure, exposure through the eye, ingestion, and intravenous/intramuscular exposure . NOAA can also
[23]
generate risks to safety, in particular resulting from fire, explosion and chemical reactions .
6.2 Risk to health
6.2.1 Hazard information
For some nanomaterials, various health effects have been observed in animal studies. These include
[24],[25],[26],[27]
cardiovascular and respiratory diseases, as well as carcinogenicity . As research continues, it
is understood that pulmonary exposure can lead to adverse outcomes in a number of organ systems beyond
the lung and heart. For example, the silver Current Intelligence Bulletin (CIB) uses hepatic toxicity (biliary
[28]
hyperplasia) as the adverse outcome for risk assessment . Health effects depend on various physico-
chemical properties of the material itself and other pollutants that can be absorbed in the nanomaterial.
Considering the lack of information on specific materials, it has been suggested to apply read-across in order
to extrapolate from known airborne particle exposures and predict potential health effects for an unknown
material. Read-across is defined as the grouping of materials in categories with similar physico-chemical
[29]
properties as they can have similar toxicological properties . Various approach to grouping are used, some
based on the chemical composition of the material, while others are based more on the physico-chemical
properties (size, shape, solubility). A detailed review on approaches can be found in Reference [29].
6.2.2 Exposure
6.2.2.1 Routes of exposure
Routes of exposure for nanomaterials are similar to general chemicals: inhalation, ingestion, dermal and
[22]
injection. Inhalation and dermal exposure are the main routes of exposure. Oral exposure is less likely at
the workplace although it can mainly occur through hand to mouth transfer after dermal exposure. At high
concentrations, ocular exposure should be considered since NOAA can penetrate the cornea.
6.2.2.2 Potential risk considerations to health from inhalation of NOAA
More than 30 major reviews and position papers have discussed the potential risks to health and to the
[30]
environment from exposure to NOAA. The potential risks to health from inhalation of NOAA, specifically
1)
bio-persistent NOAA , are summarized as follows.
a) An important rationale for developing nanomaterials is that they will have new, improved or enhanced
properties compared to larger particles of the same material. Altered chemical and/or physical
properties can be expected to be accompanied by altered biological properties, some of which can imply
alterations in toxicity.
b) Due to their small size, nano-objects can reach parts of biological systems that are not normally
accessible by larger particles. This includes the increased possibility of crossing cell boundaries or
moving from the lungs into the blood stream and so on to all of the organs in the body, or even through
deposition in the nose, from which they can then be directly transported to the brain. This process is
known as translocation, which can be active or passive and, in general, nano-objects can translocate
much more easily than larger structures.
c) NOAA have a much higher surface area than the same mass of larger particles to the extent that surface
area is a driver for toxicity, which clearly implies potentially increased toxic effects.
d) In addition, for some NOAA, reduction in size has been shown to relate to increased solubility. This effect
can lead to increased bioavailability of materials which are considered to be insoluble or poorly soluble
2)
at larger particle sizes .
e) A specific issue relates to comparisons between biopersistent high aspect ratio (ratio of length to
[2]
diameter) NOAA (e.g. some forms of carbon nanotubes or nanowires) and asbestos. Some biopersistent
fibrous particles cause disease because they can be inhaled and enter the alveolar region of the lung and
are not easily removed because
1) their physical dimensions mean they cannot be removed by lung clearance mechanisms, and
2) they are highly durable and do not dissolve in the lung lining fluids.
Hence, they remain in the lung for a long period of time, causing inflammation and ultimately
disease. Asbestos is an example of such a biopersistent fibre. High aspect ratio NOAA of similar
morphology (shape and rigidity) and durability are therefore likely to persist in the lungs, if inhaled.
Along with increasing production volumes and an increased general presence of nanomaterials in industry
and commerce, these issues indicate that more needs to be done to assess the potential risks associated with
these NOAA and that a suitably cautious approach should be taken in their handling and disposal.
1) If particles are readily soluble, they will be taken up in the body the same way as other chemicals and classical
toxicity, and particle toxicity will follow.
2) If particles completely dissolve and the substance acts only by its molecules or ions, then classical toxicology comes
in and particle effects are no longer relevant.
The likelihood or risk of disease occurring depends on the physicochemical properties of the nanomaterial
and the dose in the organ where disease can occur. The dose in humans is not assessed
...
Spécification
technique
ISO/TS 12901-1
Deuxième édition
Nanotechnologies — Gestion du
2024-08
risque professionnel appliquée aux
nanomatériaux manufacturés —
Partie 1:
Principes et approches
Nanotechnologies — Occupational risk management applied to
engineered nanomaterials —
Part 1: Principles and approaches
Numéro de référence
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ISO copyright office
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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vii
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Abréviations . 4
5 Types et caractéristiques des nanomatériaux . 5
5.1 Généralités .5
5.2 Fullerènes .6
5.3 Nanotubes de carbone .6
5.4 Graphène .6
5.5 Nanofils .6
5.6 Points quantiques .6
5.7 Métaux et oxydes de métaux, céramiques .6
5.8 Noir de carbone .7
5.9 Nanoparticules organiques .7
5.10 Dendrimères .7
5.11 Nanoargiles .7
6 Dangers, expositions et risques liés aux nanomatériaux . 7
6.1 Généralités .7
6.2 Risque pour la santé .8
6.2.1 Information sur les dangers .8
6.2.2 Exposition .8
6.3 Risques pour la sécurité .11
6.3.1 Information sur les dangers .11
6.3.2 Risques d’incendie et d’explosion liés aux NOAA.11
7 Approche générale en matière de gestion des risques liés aux NOAA .12
8 Identification et compétences de la personne réalisant l’évaluation des risques .13
9 Collecte d’informations. 14
10 Évaluation des risques pour la santé .15
10.1 Généralités . 15
10.2 Évaluation des dangers . 15
10.3 Évaluation de l’exposition . 15
10.4 Évaluation et hiérarchisation des risques pour la santé .16
10.5 Documentation et revue .16
11 Maîtrise du risque . 17
11.1 Hiérarchie des moyens de maîtrise . .17
11.2 Moyens de maîtrise .17
11.2.1 Généralités .17
11.2.2 Élimination .17
11.2.3 Substitution/modification .17
11.2.4 Enceintes de protection/isolation .18
11.2.5 Moyens de maîtrise techniques.18
11.2.6 Moyens de maîtrise administratifs .18
11.2.7 Équipement de protection individuelle . .18
11.3 Choix des moyens de maîtrise . 20
11.3.1 Généralités . 20
11.3.2 Maîtrise basée sur les dangers . 20
11.3.3 Gestion graduée des risques et autres approches qualitatives . 20
11.3.4 Approche de sécurité dès la conception .21
iii
11.3.5 Approches basées sur l’«état de l’art» .21
11.4 Évaluation de l’efficacité des moyens de maîtrise .21
11.5 Information, instruction et formation . 22
12 Méthodes de mesure .23
12.1 Nécessité d’un mesurage . 23
12.2 Choix des instruments . 23
12.3 Stratégie de prélèvement. 26
12.3.1 Prélèvement d’air . 26
12.3.2 Prélèvement en surface . 28
12.4 Limitations . 29
13 Surveillance de la santé .30
14 Déversements et rejets accidentels .30
15 Procédures d’élimination .31
15.1 Généralités .31
15.2 Planification du stockage et de l’élimination de nanomatériaux .32
15.3 Stockage des déchets de nanomatériaux avant leur élimination . 33
15.3.1 Généralités . 33
15.3.2 Stockage dans des conteneurs à déchets . 33
15.3.3 Stockage dans des sacs en plastique . 33
15.4 Élimination des déchets de nanomatériaux . 34
16 Prévention des incendies et des explosions .34
Annexe A (informative) Catégories de NOAA.36
Annexe B (informative) Informations supplémentaires sur l’exposition cutanée et oculaire .37
Annexe C (informative) Recommandations et articles sur les approches basées sur «l’état de
l’art» en matière de moyens de maîtrise .38
Bibliographie .39
iv
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes nationaux
de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire
partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de
tout droit de propriété revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n’avait pas
reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois,
il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations
plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l’adresse
www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de
brevets.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de
l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 229, Nanotechnologies.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO/TS 12901-1:2012), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— des paragraphes ont été mis à jour et de nouvelles références ont été ajoutées pour refléter les résultats
des récentes recherches;
— un nouveau paragraphe dédié au graphène a été introduit à l’Article 5;
— l’Article 6 a été restructuré et les risques d’exposition oculaire et d’injection accidentelle ont été ajoutés
pour la prise en compte des risques potentiels liés à d’autres voies d’exposition potentielles;
— le paragraphe 6.3 a été complété et réorganisé en deux paragraphes;
— la Figure 1 a été ajoutée à l’Article 7;
— du texte lié à la protection contre l’exposition oculaire a été ajouté en 11.2 et des changements substantiels
ont été apportés au paragraphe relatif aux équipements de protection individuelle;
— un nouveau paragraphe, 11.3.4, axé sur la sécurité dès la conception, a été introduit;
— au paragraphe 11.3.5 concernant les approches basées sur l’«état de l’art», la référence à l’Article A.1 a été
supprimée et remplacée par des références à l’ISO/TR 12885 et à d’autres documents pertinents;
— au paragraphe 11.4, qui traite de l’évaluation des moyens de maîtrise, les Articles A.2 à A.4 ont été
supprimés et des références à l’ISO/TR 18637:2016 et à d’autres documents pertinents ont été incorporées;
v
— les Tableaux 1, 2 et 3 ont été ajoutés;
— des changements significatifs ont été apportés à l’Article 15;
— les Annexes A, B et C ont été ajoutées.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 12901 se trouve sur le site Web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l’adresse www.iso.org/members.html.
vi
Introduction
Le domaine des nanotechnologies continue de connaître des avancées rapides grâce au développement de
nouveaux matériaux, produits et applications. En parallèle, de nombreuses questions ont été soulevées
quant aux risques potentiels que présentent certains de ces nouveaux nanomatériaux pour la santé humaine
et l’environnement. Au niveau international, plusieurs programmes de recherche ont été lancés afin de
mieux cerner et quantifier ces risques. Bien que certains travaux de recherche aient déjà été publiés, cet
effort devra se poursuivre pendant un certain temps car les personnes impliquées dans le développement
et l’utilisation des nanomatériaux ont besoin d’évaluer les risques des nanotechnologies et de mettre en
place des approches de management du risque efficaces reposant sur les meilleures preuves disponibles. Il
convient que la normalisation internationale sur les nanotechnologies contribue à réaliser les améliorations
et la durabilité potentielles que cette technologie peut apporter au monde à travers le développement
économique, l’amélioration de la qualité de vie ainsi que l’amélioration et la protection de la santé publique
et de l’environnement.
Le présent document soutient cet objectif en décrivant les principes d’un cadre pour le management du risque
professionnel pour les nano-objets ainsi que pour leurs agrégats et agglomérats (NOAA) supérieurs à
100 nm. Il donne également des conseils pratiques pour sa mise en œuvre sur la base des meilleures preuves
émergentes actuelles concernant les risques potentiels liés aux nanomatériaux. L’ISO/TS 12901-2 décrit une
approche spécifique basée sur la gestion graduée des risques afin de faciliter encore plus la mise en œuvre
[1]
des bonnes pratiques dans ce domaine .
Le présent document s’applique à de tels composants, qu’ils existent sous leur forme d’origine ou
qu’ils soient incorporés dans des matériaux ou préparations à partir desquels ils pourraient être libérés au
cours de leur cycle de vie. Cependant, tout comme de nombreux autres procédés industriels, les procédés
nanotechnologiques peuvent générer des sous-produits sous forme de NOAA produits de façon involontaire,
qui peuvent être liés à des problèmes de santé et de sécurité qui doivent également être résolus.
vii
Spécification technique ISO/TS 12901-1:2024(fr)
Nanotechnologies — Gestion du risque professionnel
appliquée aux nanomatériaux manufacturés —
Partie 1:
Principes et approches
1 Domaine d’application
Le présent document fournit des recommandations sur les mesures de santé et de sécurité au travail
relatives aux matériaux qui contiennent et libèrent des NOAA conçus ou manufacturés au cours de leur
cycle de vie, y compris l’utilisation de contrôles d’ingénierie et d’équipements de protection individuelle
appropriés. Il fournit également des recommandations concernant la gestion des déversements et des rejets
accidentels, ainsi que des recommandations sur la manipulation appropriée de ces matériaux au moment de
leur élimination.
Le présent document est destiné à être utilisé par des personnes compétentes, telles que des responsables
de la santé et de la sécurité, des responsables de production, des responsables environnementaux,
des hygiénistes du travail/de l’industrie et les autres personnes en charge du fonctionnement sûr
des installations de production, de manipulation, de traitement et d’élimination de ces matériaux.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
agglomérat
ensemble de particules faiblement ou moyennement liées, dont l’aire de la surface externe résultante
est similaire à la somme des aires de surface de chacun des composants
Note 1 à l'article: Les forces qui maintiennent un agglomérat sont des forces faibles, par exemple des forces de van der
Waals, ou un simple enchevêtrement physique.
Note 2 à l'article: Les agglomérats sont également appelés particules secondaires et les particules sources initiales
sont appelées particules primaires.
[SOURCE: ISO 26824:2022, 3.1.2]
3.2
agrégat
particule composée de particules fortement liées ou fusionnées, dont l’aire de la surface externe résultante
est significativement plus petite que la somme des aires de surface de chacun des composants
Note 1 à l'article: Les forces assurant la cohésion d’un agrégat sont puissantes, par exemple des liaisons covalentes
ou ioniques, ou des forces résultant d’un frittage ou d’un enchevêtrement physique complexe, ou sinon d’anciennes
particules primaires combinées.
Note 2 à l'article: Les agrégats sont également appelés particules secondaires et les particules sources initiales
sont appelées particules primaires.
[SOURCE: ISO 26824:2022, 3.1.3, modifié — «ou ioniques» a été ajouté à la Note 1 à l’article]
3.3
nanomatériau d’ingénierie
nanomatériau conçu pour un but ou une fonction spécifique
[SOURCE: ISO 80004-1:2023, 3.1.8]
3.4
exposition
contact avec un agent chimique, physique ou biologique par ingestion, inhalation ou contact avec la peau ou
les yeux
Note 1 à l'article: L’exposition peut être de courte durée (exposition aiguë), de durée intermédiaire ou de longue durée
(exposition chronique).
3.5
dommage
blessure physique ou atteinte à la santé des personnes, ou atteinte aux biens ou à l’environnement
[SOURCE: Guide ISO/IEC 51:2014, 3.1]
3.6
danger
source potentielle de dommage
[SOURCE: Guide ISO/IEC 51:2014, 3.2]
3.7
danger pour la santé
source potentielle d’atteinte à la santé
3.8
nanofibre
nano-objet ayant deux dimensions externes à l’échelle nanométrique et la troisième dimension externe
significativement plus grande
Note 1 à l'article: La plus grande des dimensions externes n’est pas nécessairement à l’échelle nanométrique.
[SOURCE: ISO 80004-1:2023, 3.3.5]
3.9
nano-objet
portion discrète de matériau dont une, deux ou les trois dimensions externes sont à l’échelle nanométrique
[SOURCE: ISO 80004-1:2023, 3.1.5]
3.10
nanoparticule
nano-objet (3.9) dont toutes les dimensions externes sont à l’échelle nanométrique (3.12)
Note 1 à l'article: Si les dimensions diffèrent de façon significative (généralement d’un facteur supérieur à trois), des
termes tels que nanofibre (3.8) ou nanoplaque (3.11) sont préférés au terme «nanoparticule».
[SOURCE: ISO 80004-1:2023, 3.3.4]
3.11
nanoplaque
nano-objet ayant une dimension externe à l’échelle nanométrique et les deux autres dimensions externes
significativement plus grandes
Note 1 à l'article: Les dimensions externes les plus grandes ne sont pas nécessairement à l’échelle nanométrique.
[SOURCE: ISO 80004-1:2023, 3.3.6]
3.12
échelle nanométrique
échelle de longueur s’étendant approximativement de 1 nm à 100 nm
[SOURCE: ISO 80004-1:2023, 3.1.1]
3.13
NOAA
nano-objets et leurs agrégats et agglomérats
matériau composé de nano-objets (3.9) et de leurs agrégats et agglomérats
Note 1 à l'article: Les NOAA comprennent des structures présentant une, deux ou trois dimensions externes à l’échelle
nanométrique, qui peuvent être des sphères, des fibres, des tubes et autres en tant que structures primaires. Les NOAA
peuvent être constitués de structures primaires individuelles à l’échelle nanométrique et de structures agrégées ou
agglomérées, y compris de tailles supérieures à 100 nm.
[SOURCE: ISO 80004-1:2023, 3.2.6]
3.14
particule
élément minuscule de matière, possédant un périmètre physique défini
Note 1 à l'article: Une limite physique peut également être décrite sous la forme d’une interface.
Note 2 à l'article: Une particule peut se déplacer sous la forme d’une unité.
Note 3 à l'article: Cette définition générale de «particule» s’applique aux nano-objets.
[SOURCE: ISO 26824:2022, 3.1.1]
3.15
risque
combinaison de la probabilité de la survenue d’un dommage et de sa gravité
Note 1 à l'article: La probabilité de survenue inclut l’exposition à une situation dangereuse, la survenue d’un événement
dangereux et la possibilité d’éviter ou de limiter le dommage.
[SOURCE: Guide ISO/IEC 51:2014, 3.9]
4 Abréviations
ATG Analyse ThermoGravimétrique
BPCO BronchoPneumopathie Chronique Obstructive
CE Carbone Élémentaire
CIB Current Intelligence Bulletin (titre d’un bulletin d’information)
CNT Carbon NanoTube (nanotube de carbone)
COSHH Control of Substances Hazardous to Health Regulations (Réglementation concernant le contrôle
des substances dangereuses pour la santé)
CPC Compteur de Particules à Condensation
CPI Consumer Products Inventory (inventaire des produits de consommation)
DMAS Differential Mobility Analysing System (système d’analyse différentielle de mobilité)
DW Double-Walled (à double paroi)
ECHA Agence européenne des produits chimiques
EDX Energy Dispersive X-ray (dispersion d’énergie des rayons X)
eLCOSH Electronic Library of Construction Occupational Health and Safety (Bibliothèque électronique de
la santé et de la sécurité au travail dans le secteur de la construction)
ENM Engineered NanoMaterial (nanomatériau d’ingénierie)
EPI Équipement de Protection Individuelle
EPR Équipement de protection respiratoire
FDS Fiche de Données de Sécurité
GGR Gestion Graduée des Risques
GHS Globally Harmonized System (Système général harmonisé)
HARN High Aspect Ratio Nanomaterial (nanomatériau à rapport longueur/diamètre élevé)
HEPA High-Efficiency PArticulate matter (filtre à particules à haute efficacité)
ICP-AES Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy (spectrométrie d’émission atomique à
source plasma à couplage inductif)
ICP-MS Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (spectrométrie de masse à plasma à couplage
inductif)
ICS International Classification for Standards (classification internationale des normes)
LDSA Lung Deposited Surface Area (surface spécifique des particules pouvant se déposer dans les pou-
mons)
LEP Limite d’Exposition Professionnelle
LEV Local Exhaust Ventilation (système de ventilation par extraction localisée)
LIE Limite Inférieure d’Explosivité
MEB Microscopie Électronique à Balayage
MET Microscopie Électronique à Transmission
MIE Minimum Ignition Energy (énergie d’inflammation minimale)
MIT Minimum Ignition Temperature (température d’inflammation minimale)
MNM Manufactured NanoMaterial (nanomatériau manufacturé)
MWCNT Multi-Walled Carbon NanoTube (nanotube de carbone à multiples parois)
NEAT NanopArticles Exposure Assessment Technique (technique d’évaluation de l’exposition aux nano-
particules)
NIOSH National Institute for Occupational Safety and Health (Institut national pour la sécurité et la santé
au travail)
NLM National Library of Medicine (Bibliothèque nationale de médecine)
NOAA Nano-Objets, et leurs Agrégats et Agglomérats supérieurs à 100 nm
OCDE Organisation de Coopération et de Développement Économique
OMS Organisation Mondiale de la Santé
OPC Optical PArticle Counter (compteur optique de particules)
OSHA Occupational Safety and Health Administration (Administration de la sécurité et de la santé au
travail)
PLGA Poly(Lactic-co-Glycolic) Acid (acide poly(lactique-co-glycolique))
R&D Recherche et Développement
REACH Registration, Évaluation, Authorization and Restriction of Chemicals (enregistrement, évaluation
et autorisation des substances chimiques et restrictions applicables à ces substances)
SbD Safety-by-Design (sécurité dès la conception)
SW Single-Walled (à simple paroi)
SWCNT Single-Walled Carbon NanoTube (nanotube de carbone à simple paroi)
TDS Technical Data Sheet (fiche technique)
TEOM Tapered Element Oscillating Microbalance (microbalance à oscillation)
UK Royaume-Uni
XRF X-Ray Fluorescence (fluorescence X)
5 Types et caractéristiques des nanomatériaux
5.1 Généralités
L’Article 5 décrit plusieurs types de nanomatériaux d’ingénierie les plus courants auxquels le présent
document peut s’appliquer, quelques-uns d’entre eux pouvant également avoir des formes d’origine
naturelle. Le présent document n’a pas pour but de fournir un guide complet et exhaustif de tous les types de
nanomatériaux.
5.2 Fullerènes
Les fullerènes sont l’un des quatre types de formes de carbone d’origine naturelle et ont été découverts
[2],[3]
pendant les années 1980 . Leurs molécules sont entièrement composées de carbone et se présentent
sous la forme d’une sphère creuse. La structure des fullerènes est semblable à celle du graphite, à savoir des
feuillets de cycles de carbone hexagonaux, mais elle peut également comporter des cycles pentagonaux ou
heptagonaux, ce qui permet la formation de structures en 3D. L’un des fullerènes les plus souvent décrits
est le C60, connu sous le nom de «Buckminster fullerène» ou «buckyball». Les fullerènes sont des matériaux
chimiquement stables et insolubles en solutions aqueuses. Les applications potentielles comprennent
l’administration de médicaments, les revêtements et le stockage d’hydrogène.
5.3 Nanotubes de carbone
Les nanotubes de carbone sont des allotropes du carbone ayant une structure cylindrique, un rapport
longueur/diamètre élevé, des diamètres et longueurs de tube différents, ainsi que des structures de tube
[4]
principalement constituées d’un ou plusieurs feuillets de graphène tubulaires . Les principaux types sont
généralement regroupés en nanotube (CNT) à simple paroi (SW), double paroi (DW) et parois multiples
(MW). Les diamètres peuvent varier d’environ 1 nm pour les SWCNT à plus de 100 nm pour les MWCNT.
Leurs longueurs peuvent dépasser plusieurs centaines de micromètres. Les CNT du commerce peuvent
contenir une importante quantité d’autres allotropes du carbone, ainsi que des catalyseurs à nanoparticules
inorganiques.
5.4 Graphène
Le graphène est un matériau bidimensionnel à base de carbone, d’une épaisseur allant jusqu’à 10 couches
pour les mesures électriques, au-delà desquelles les propriétés électriques du matériau s’apparentent
à celles du matériau massif (également appelé «graphite»). Les nanoplaques de graphène peuvent avoir un
rapport élevé entre les dimensions latérales et l’épaisseur des feuillets, avec des dimensions latérales allant
[5]
du submicromètre jusqu’à 100 micromètres .
5.5 Nanofils
Les nanofils sont de petites nanofibres conductrices ou semi-conductrices ayant une structure
monocristalline, un diamètre type de quelques dizaines de nanomètres et un rapport longueur/diamètre
élevé. Divers métaux ont été utilisés pour fabriquer des nanofils, notamment le cobalt, l’or et le cuivre. Des
nanofils de silicium ont également été produits. Les applications potentielles des nanofils comprennent les
interconnecteurs dans les dispositifs nanoélectroniques, les composants photovoltaïques et les capteurs.
5.6 Points quantiques
Les points quantiques sont de petits (2 nm à 10 nm) ensembles de matériaux semi-conducteurs présentant
de nouvelles propriétés électroniques, optiques, magnétiques et catalytiques. Ils contiennent généralement
de 1 000 à 100 000 atomes et sont considérés comme un intermédiaire entre une structure solide étendue
et une entité moléculaire unique. Les points quantiques semi-conducteurs présentent des propriétés photo-
électroniques distinctes qui sont directement liées à leur taille. Par exemple, en modifiant la taille de la
particule, la lumière émise par la particule excitée peut être réglée sur une longueur d’onde cible spécifique.
Les applications comprennent la catalyse, l’imagerie médicale, les dispositifs optiques et les capteurs.
5.7 Métaux et oxydes de métaux, céramiques
Cette catégorie regroupe un large éventail de nanoparticules, y compris le dioxyde de titane ultrafin et
la silice pyrogénée. De telles nanoparticules peuvent être formées à partir de nombreux matériaux, y compris
des métaux, des oxydes et des céramiques. Ces matériaux ne sont souvent disponibles que sous une forme
agglomérée ou agrégée. Ces matériaux peuvent être des composites ayant, par exemple, un noyau métallique
avec une enveloppe d’oxyde, ou des alliages composés de mélanges de métaux. Ce groupe de nanoparticules
est en général moins bien défini en matière de taille et de forme, et il est susceptible d’être produit en plus
grandes quantités que d’autres formes de nanoparticules. Les applications comprennent les revêtements et
les pigments, la catalyse, les produits d’hygiène personnelle, les cosmétiques et les composites.
5.8 Noir de carbone
Le noir de carbone s’apparente à du carbone élémentaire pratiquement pur dont les particules sont obtenues
par une combustion incomplète ou une décomposition thermique d’hydrocarbures liquides ou gazeux
dans des conditions contrôlées. Il se présente sous forme de pastille ou de poudre noire, finement divisée.
Ses propriétés de surface spécifique, de taille et de structure des particules, de conductivité et de couleur
permettent de l’utiliser dans les pneumatiques, les produits en caoutchouc et plastique, les encres
d’impression et les revêtements. La taille des particules primaires de noir de carbone est très souvent
inférieure à 100 nm, mais le noir de carbone du commerce est souvent disponible sous forme d’agrégats
dont les dimensions sont généralement supérieures à 100 nm. Le noir de carbone est l’un des 50 premiers
produits chimiques industriels fabriqués dans le monde, sur la base du tonnage annuel.
5.9 Nanoparticules organiques
Des exemples de nanoparticules organiques sont le chitosane, la fibroïne ou d’autres polymères
biodégradables, notamment l’acide poly(lactique-co-glycolique) (PLGA) pour les applications biomédicales.
5.10 Dendrimères
Les dendrimères sont des particules de polymère dans lesquelles les atomes sont organisés en structure
ramifiée, le plus souvent de façon symétrique autour d’un cœur. Les dendrimères sont en général
monodispersés et possèdent un grand nombre de groupes périphériques fonctionnalisables. Une évaluation
est actuellement en cours quant à leur utilisation en tant que véhicule pour l’administration de médicaments.
5.11 Nanoargiles
Les nanoargiles sont des nanoparticules céramiques formées de couches de minéraux silicatés.
Les nanoargiles peuvent être d’origine naturelle ou manufacturées afin d’obtenir des propriétés spécifiques.
Les formes d’origine naturelle comprennent plusieurs classes telles que la montmorillonite, la bentonite,
la kaolinite, l’hectorite et l’halloysite. Les nanoargiles comprennent également les argiles organiques qui
sont des argiles qui ont été soumises à un échange de cations, généralement avec de grosses molécules
organiques, ce qui a entraîné une délamination partielle ou totale des feuillets primaires.
6 Dangers, expositions et risques liés aux nanomatériaux
6.1 Généralités
Un matériau dangereux peut être identifié de la manière suivante:
— il peut être répertorié en tant que substance à laquelle une LEP a été attribuée dans des publications
nationales;
[6]
— il peut être répertorié dans une classe de danger selon le Système général harmonisé des Nations Unies ;
— il peut être répertorié dans une classe de danger dans des réglementations nationales;
— il peut être identifié comme une matière dangereuse dans une fiche de données de sécurité fournissant
des informations sur les dangers spécifiques qu’il représente;
— il peut être identifié dans des publications nationales ou internationales qui répertorient les produits
chimiques dangereux.
Des limites d’exposition professionnelle pour les catégories de NOAA ont été proposées par différentes
organisations et sont résumées dans les Références [7] et [8]. Des recommandations sur la catégorisation des
NOAA ont été suggérées et sont résumées dans l’Annexe A. Cependant, étant donné les connaissances limitées
sur la toxicité de certains NOAA et la crainte que les fiches de données de sécurité actuelles ne reflètent pas
suffisamment la nature dangereuse de ces NOAA, il convient de considérer que les nanomatériaux existant
sous forme particulaire ou sous une forme où des nano-objets peuvent être potentiellement libérés sont
potentiellement dangereux, à moins d’obtenir suffisamment d’informations contraires.
Il est bien établi que l’exposition par inhalation à de nombreux types de particules, y compris
les nanoparticules, peut avoir un impact négatif sur la santé des individus ou des populations exposées.
Ces données sont issues d’études menées sur des travailleurs, des animaux et la population générale
[9],[10],[11]
exposés à la pollution de l’air par les particules . Les effets sur les poumons dépendent de la dose
de particules, des propriétés physico-chimiques et de la sensibilité des individus. Des études animales ont
montré que, sur une base massique, les effets néfastes des nano-objets sur les poumons peuvent être plus
puissants que les particules respirables de plus grande taille, en raison de leur plus grande surface par
[12]
unité de masse . Sur la base des effets néfastes sur les poumons observés avec des particules ultrafines
de taille, de facteur de forme et/ou de composition chimique similaires aux NOAA, il existe des inquiétudes
quant à l’apparition de maladies pulmonaires, telles que la pneumoconiose et la bronchopneumopathie
chronique obstructive (BPCO) associées à une exposition à la poussière de charbon et la fibrose pulmonaire
[13],[14]
et le cancer du poumon associés à une exposition à l’amiante, en cas d’exposition aux NOAA . En
fait, les symptômes pleuropulmonaires chez les jeunes travailleurs ont été potentiellement associés à une
[15]
exposition aux nanoparticules de silice utilisées dans les peintures de polyacrylate à pulvériser . Dans
une étude portant sur des travailleurs exposés à des nanoparticules de TiO , il a été observé que différents
[16]
marqueurs d’effets cardiopulmonaires étaient au moins en partie dus à l’exposition aux nano-objets .
Dans une autre étude, des travailleurs ont présenté des signes de modification de la fonction respiratoire et
des marqueurs inflammatoires dans les condensats respiratoires exhalés lors de l’usinage de composites de
[17]
nanomatériaux .
La toxicité, en particulier pour les particules relativement insolubles, semble être liée à la surface totale et au
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volume déplacé des nano-objets . Cependant, d’autres facteurs physico-chimiques peuvent influer
sur la toxicité des nanomatériaux, tels que la forme, l’état cristallin, la composition élémentaire et la chimie
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de surface . Outre l’inhalation, les risques sanitaires associés aux NOAA peuvent résulter d’une exposition
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cutanée, d’une exposition oculaire, d’une ingestion et d’une exposition intraveineuse/ intramusculaire .
Les NOAA peuvent également présenter des risques pour la sécurité, résultant en particulier d’incendies,
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d’explosions et de réactions chimiques .
6.2 Risque pour la santé
6.2.1 Information sur les dangers
Pour certains nanomatériaux, divers effets sur la santé ont été observés dans le ca
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