Nanomateriali a base di grafene: applicazioni, esposizione e possibili rischi per la salute

Nanomateriali a base di grafene: opportunità tecnologiche e possibili rischi per la salute

Il grafene e i nanomateriali a base di grafene stanno trovando applicazione in un numero crescente di settori industriali e tecnologici, ma parallelamente aumenta l’attenzione sui possibili effetti per la salute dei lavoratori esposti.

A fare il punto è una pubblicazione INAIL del 2026 dedicata ai nanomateriali a base di grafene, o GBN, che analizza caratteristiche, applicazioni, vie di esposizione, risultati degli studi tossicologici e indicazioni per la prevenzione.

Il grafene è costituito da un singolo strato di atomi di carbonio disposti secondo una struttura esagonale a nido d’ape. L’elevata resistenza meccanica, l’ampia superficie specifica e la conducibilità elettrica e termica ne favoriscono l’utilizzo in numerosi ambiti. Nanomateriali a base di grafene…

Cosa sono i nanomateriali a base di grafene

Con l’acronimo GBN, Graphene-Based Nanomaterials, si indica una famiglia di materiali che comprende diverse forme, tra cui:

• grafene monostrato;
• grafene a pochi strati;
• ossido di grafene;
• ossido di grafene ridotto;
• nanopiastrine;
• nanofogli;
• nanoscaglie;
• punti quantici. Nanomateriali a base di grafene…

La figura presente a pagina 1 del documento mostra sia la struttura esagonale del grafene sia un’immagine al microscopio elettronico di nanoscaglie di grafene.

Dove vengono utilizzati i GBN

Le proprietà dei nanomateriali a base di grafene consentono il loro impiego in numerosi settori.

Tra le principali applicazioni citate da INAIL figurano:

• elettronica ed energia, inclusi sensori, batterie, supercondensatori e celle solari;
• settore aerospaziale e automotive;
• materiali compositi e vernici;
• settore biomedicale;
• biosensori e sistemi di rilascio dei farmaci;
• ingegneria tissutale e diagnostica per immagini;
• imballaggi e industria alimentare;
• ricerca chimica, ambientale e dei materiali. Nanomateriali a base di grafene…

La diffusione crescente di questi materiali rende quindi sempre più importante valutare le condizioni in cui può verificarsi un’esposizione professionale.

Esposizione professionale: il rischio principale è l’inalazione

Per la popolazione generale, l’esposizione ai GBN viene considerata generalmente bassa e associata soprattutto a emissioni accidentali o al rilascio da prodotti di consumo.

In ambito lavorativo, invece, la principale via di esposizione è l’inalazione di polveri, soprattutto durante le lavorazioni a secco.

Sono possibili anche:

• contatto cutaneo;
• ingestione accidentale;
• esposizione indiretta durante pulizia e manutenzione dei macchinari. Nanomateriali a base di grafene…

Le fasi di manipolazione di polveri rappresentano quindi uno dei momenti più delicati dal punto di vista della prevenzione.

Quali effetti sulla salute sono stati osservati

Secondo il documento INAIL, gli effetti biologici dei GBN dipendono da diversi fattori, tra cui caratteristiche fisico-chimiche, dimensioni delle particelle, dose e durata dell’esposizione.

Gli studi in vitro hanno evidenziato possibili fenomeni di:

• citotossicità;
• danno alla membrana cellulare;
• apoptosi;
• disfunzioni mitocondriali;
• genotossicità;
• stress ossidativo;
• risposta infiammatoria. Nanomateriali a base di grafene…

Gli studi in vivo su animali indicano inoltre che alcuni GBN possono accumularsi nei polmoni e, in determinate condizioni, determinare stress ossidativo, infiammazione e fibrosi.

INAIL sottolinea però che entità e persistenza degli effetti dipendono fortemente da dose, dimensioni delle particelle, rigidità, biopersistenza e altre caratteristiche del materiale. Nanomateriali a base di grafene…

Primo studio controllato sull’uomo: nessun effetto acuto evidente nel breve periodo

Il documento richiama anche uno studio del 2024 effettuato su 14 volontari sani.

L’inalazione controllata per due ore di nanofogli di ossido di grafene non ha evidenziato, nel breve periodo, effetti respiratori, cardiovascolari o infiammatori acuti. Nanomateriali a base di grafene…

Si tratta tuttavia di dati che non consentono di escludere possibili effetti legati a esposizioni professionali ripetute o di lunga durata.

Pochi dati epidemiologici e necessità di maggiore monitoraggio

Un punto centrale evidenziato da INAIL è la limitatezza delle informazioni oggi disponibili.

Mancano infatti studi epidemiologici longitudinali sufficienti a valutare gli effetti dell’esposizione professionale nel lungo periodo. Nanomateriali a base di grafene…

Le valutazioni condotte in aziende produttrici e laboratori di ricerca europei indicano generalmente un rischio espositivo basso quando sono presenti misure preventive adeguate, ma il rischio può aumentare durante:

• manipolazione di polveri;
• cambiamenti di processo;
• modifiche dei materiali;
• variazioni del personale coinvolto. Nanomateriali a base di grafene…

Esposizione maggiore nella produzione primaria

Un recente studio statunitense citato da INAIL, condotto in 11 stabilimenti su 44 lavoratori, ha rilevato esposizioni più elevate durante la produzione primaria, cioè nelle fasi di sintesi e manipolazione delle polveri, rispetto alla produzione secondaria, dove il materiale viene trasformato o incorporato in altri prodotti.

Le concentrazioni geometriche medie di carbonio elementare misurate sono risultate pari a:

• 2,01 µg/m³ per la frazione respirabile;
• 12,63 µg/m³ per la frazione inalabile. Nanomateriali a base di grafene…

Il valore orientativo OEB inferiore a 10 µg/m³ proposto nell’ambito dell’occupational exposure banding NIOSH è stato superato nel 38% dei campioni respirabili e nel 53% di quelli inalabili. Nanomateriali a base di grafene…

Biomonitoraggio INAIL: osservati possibili effetti biologici precoci

Particolarmente interessante è anche il riferimento all’unico studio di biomonitoraggio disponibile, condotto dal settore ricerca INAIL su 6 lavoratori esposti a GBN.

Lo studio ha rilevato un aumento di biomarcatori associati a:

• effetto genotossico precoce;
• danno ossidativo al DNA.

Non sono state invece osservate variazioni significative nei biomarcatori urinari di infiammazione e stress ossidativo. Nanomateriali a base di grafene…

Secondo gli autori, questi risultati suggeriscono che l’esposizione ai GBN possa determinare alterazioni biologiche precoci e potenzialmente ancora riparabili a livello cellulare, anche prima della comparsa di effetti infiammatori sistemici.

Sistemi chiusi, ventilazione e DPI riducono esposizione ed effetti

Il monitoraggio ambientale ha evidenziato contaminazione da GBN soprattutto nelle fasi di stoccaggio e pulizia.

Nel successivo follow-up, l’introduzione di misure preventive quali:

• sistemi chiusi;
• ventilazione locale;
• dispositivi di protezione individuale;

ha determinato una riduzione significativa sia dell’esposizione sia degli effetti genotossico-ossidativi osservati. Nanomateriali a base di grafene…

Grafene e normativa: REACH e DPI

Il grafene e i nanomateriali a base di grafene rientrano nel quadro normativo europeo relativo alle sostanze chimiche e alle nanoforme.

Il documento richiama in particolare il Regolamento UE 2018/1881, che ha aggiornato REACH introducendo requisiti specifici per le nanoforme, e il decreto interministeriale del 20 dicembre 2021 relativo all’aggiornamento dell’Allegato VIII del D.Lgs. 81/2008 in materia di dispositivi di protezione individuale. Nanomateriali a base di grafene…

INAIL: serve un approccio precauzionale

Le conclusioni del documento sono nette: i GBN rappresentano un’importante opportunità tecnologica e industriale, ma richiedono attenzione sul fronte della salute occupazionale.

I pochi studi disponibili indicano possibili effetti soprattutto a carico dell’apparato respiratorio e, in assenza di valori limite normativi specifici, INAIL suggerisce di adottare un approccio precauzionale.

La priorità è ridurre l’esposizione attraverso misure tecniche e organizzative e prevedere una sorveglianza sanitaria mirata, capace di intercettare eventuali effetti precoci nei lavoratori potenzialmente esposti.

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