supermaterialer bloghoved

Balladen om grafenmaskerne - er de sikre?

For ganske nyligt blev en række ansigtsmasker med grafenpulver uddelt i skoler og børnehaver i Quebec. Kort tid efter udløste det en officielt advarsel fra de Canadiske sundhedsmyndigheder.

Grafenpulver er små stakke af grafen, små flager der hver især består af et antal atomtynde lag af kulstofatomer. Når et materiale bliver opdelt i tilstrækkeligt små stykker - som f.eks. de ekstremt tynde grafenflager eller nanopartikler - kan egenskaberne ændres markant. Guld, som jo normalt opfattes som totalt inaktivt, bliver kemisk reaktivt som nanopartikler, der kan slå f.eks. kræftceller ihjel..

Siden 2004 hvor de første artikler om grafen dukkede op, er der snart sagt ikke det teknologiske område hvor man ikke har undersøgt dets potentiale. Det er alt fra lynhurtige transistorer, korrosionsbeskyttelse, vandfiltrering til at nemt og hurtigt at afsalte vand og fjerne tungmetaller, kameraer der kan tage billeder med UV og infrarød bølgelængde, løbesko der har bedre "grip" og holdbarhed end andre sportssko... listen er lang.

I Europa og USA har forskningen givet fantastiske resultater. Grafen er det mest utrolige materialesom et laboratorium for futuristisk faststoffysik, køleelementer i high-performance mobiltelefoner, kvanteelektrodynamik og fotonik, hvilket kan blive nøglen til at forstå nogle af de avancerede fænomener der skal drive fremtidens elektronik. Men anvendelser går det ikke så stærkt med. EUs kæmpesatsning, Grafen Flagskibet, samler over hundrede af de bedste firmaer og forskningsgrupper (vi på DTU er naturligvis med :-) til netop at skabe industri på basis af opdaglserne og opfindelserne... from lab to fab hedder mantraet.

I Kina, derimod, går det langt stærkere. Grafenforskning og -industri blev udvalgt som fokusområde i en femårsplan, og så gik det rent ud sagt bananas. Der blev bygget hele byer op der skulle fokusere på forskning, R&D og produktion, både af grafen men også af anvendelser. I Kina er grafen-produkter almindelige og almindeligt tilgængelige.

Illustration: google

(Der er masser af grafen-baserede ansigtsmasker på markedet... her et udsnit af en google search på "graphene masks")

SÅ KOM vi omsider til sagen om de canadiske (som i virkeligheden er kinesiske) grafen-masker.

Health Canada slog for nyligt bremsen i overfor et parti COVID masker hvor filteret var baseret på grafen. I artiklen i online-mediet medium.com kan man læse

“Health Canada has conducted a preliminary risk assessment which identified a potential for early pulmonary toxicity associated with the inhalation of nanoform graphene. To date, Health Canada has not received data to support the safety and efficacy of face masks containing nanoform graphene. “As such, and in the absence of manufacturer’s evidence to support the safe and effective use of nanoform graphene coated masks, Health Canada considers the risk of these medical devices to be unacceptable.”

Vi ved at både kulstof-nanorør og grafen kan skabe inflammationer i lungerne hvis de inhaleres i høje nok koncentrationer. Grafen er i sig selv biokompatibelt (grafit, som består af grafen, bruges bl.a. til at coate titanium implantater hvilket øger regenerationen af knogler. Men når grafen er i pulverform er det alene i kraft af sin størrelse et potentielt problem . Og som vores arbejdsmijø forskere såsom Anders Baun, Steffen Foss Hansen og Ulla Vogel herhjemme forlængst har påpeget, er luftbårne nanopaterikler i almindelighed blandt de mest problematiske (i forhold til f.eks. nanopartikler indfanget i et fast stof).

Så det er måske ikke så mærkeligt at et filter baseret på grafen-pulver, som man decideret trækker vejret igennem giver anledning til bekymring, ikke mindst når de kinesiske fabrikanter absolut ingen information giver om test, sikkerhed eller ... produktet i det hele taget. Det hele kommer an på om grafen partiklerne river sig løs eller ej ved almindelige brug, der jo altså ikke bare er når de sidder på ansigtet, men også bliver krøllet ned i lommen eller tasken.

I førnævnte artikel nævnes en del studier hvor det ikke tyder på at grafen, i modsætning til kulstof nanorør, migrerer langt ned i lungerne og skaber samme type inflammation. Men det er altsammen spekulativt. Min første indskydelse var at det var fornuftigt at sætte en stopper for en ny type luftfilter til ansigtsbrug med nanopartikler, især fordi producenten ikke kunne oplyse om test eller sikkerhed. Producenten er det canadiske firma Metallifier, men maskerne stammer formentlig fra det kinesiske firma Jinan Shengquan Group Share Holding Co. Ltd, hvis hjemmeside ikke duer idag (!).

MEN SÅ KOM Terrance Barkan på banen. Terrance leder netværket The Graphene Council, som også er en kæmpegruppe på linkedin med over 10000 medlemmer. I en højt profileret udtalelse, giver Terrance sit syn på sagen - på vegne af producenter af grafen og grafen-relaterede produkter. Terrance respekterer Canadas sundhedsmyndigheders ret til at anlægge et forsigtigsprincip, men synes at det er problematisk at de laver en total embargo på alle produkter der bare minder om det pågældende:

"Health Canada has directed all known distributors, importers and manufacturers to stop selling and to recall the affected products until it has completed its scientific assessment. The Graphene Council respects the role of Health Canada in protecting its population from the sale and distribution of potentially harmful products. It is however the opinion of The Graphene Council that Health Canada’s decision for a blanket halt to all sales and distribution of any and all graphene enabled face masks risks potential harm to legitimate, trustworthy producers and suppliers. It is our understanding that a product recall typically relates to a specific manufacturer, products and serial or lot numbers. A blanket ban also potentially denies the public access to graphene enabled products that have been properly designed, tested and registered to be effective against pathogens."

Så istedet for at tilbagekalde de specifikke produkter det drejer sig om ser det ud til at Health Canada har forbudt alle former for masker baseret på grafen, uanset om de er testede eller ej. Det er uheldigt, siger Terrance Barkan, fordi grafen-industrien har gjort en stor indsats for at klassificere og få godkendt en bred vifte af grafen produkter:

"The graphene industry at large has been extremely pro-active in the area of classification of materials and regulatory approval for the broad range of graphene products available. The Graphene Council applauds Health Canada’s intent to complete a thorough scientific assessment to establish the safety and effectiveness of graphene-containing face masks and are eager to help and collaborate as needed. " Han citerer videnskabelige artikler i velansete tidsskrifter, der viser at man ikke kan sammenligne kulstof nanorør, der er beviseligt skadelige, og grafen-partikler. I "Safety assessment of Graphene-Based Materials: Focus on Human Health and the Environment" i ACS Nano, udtaler Bengt Fadeel fra Karolinska Institutet: "One cannot draw conclusions from previous work on other carbon-based materials such as carbon nanotubes and extrapolate to graphene. Graphene-based materials are less cytotoxic when compared to carbon nanotubes and graphene oxide is readily degradable by cells of the immune system".

Der er andre eksempler, f.eks. "The Future of Carbon: An Update on Graphene's Dermal, Inhalation and Gene Toxicity" i Crystals. Jeg kender ikke dette tidsskrift så godt som ACS Nano, men artiklen ser "legit" ud, og har som take-home message det simple budskab: "Recent studies on gene, inhalation and dermal toxicity of few-layer graphene have revealed much lower health risk than expected. This could pave the way for graphene as a young member of the nanocarbons family to become the “heir presumptive” to the long-reigning carbon black."

Der fabrikeres grafenmasker mange steder, som f.eks. af det italienske firma Directa Plus, som angiver at maskerne er testet forfra og bagfra (dermatologisk, hypoallergenic), og både kan bruges til at reducere eksponering til bakterier og virus, med et højere filtreringsniveau end almindelige masker, og som sagt også en anti-bakteriel virkning. Mon ikke også at de frygter at en "grafen-panik" breder sig så effektive og gennemtestede produkter bliver taget af markedet?

Nu er jeg selv i tvivl efter at have læst de to sider af historien. Idet jeg er nysgerrig og har en generel viden om grafen, men bestemt ikke er ekspert på nanosikkerhed, vil jeg skrive til nogen af de ovennævnte danske specialister i nanotoksikologi, og høre om de har fulgt med i denne ballade, og måske kan kaste lidt lys over sagen.

Skal vi være bekymret for grafen-ansigtsmasker? Er partiklerne sikkert fikseret i et fast materiale, eller kan de rive sig løs? Hvis de gør, er det så et problem? Er produkter som Directa Plus masken testet godt nok - og ved vi overhovedet hvad "godt nok" er? Er mængderne der i værste fald kan frigives nok til at skabe problemer? Er de sammenlignelige med de cytotoksikologiske eksperimenter der er gjort? Kan disse spørgsmål overhovedet besvares med den viden vi har idag?

Jeg må hellere spørge de voksne.

Denne artikel er en del af Ingeniørens Automationskampagne. Læs mere her
Peter Bøggild er professor i nanoteknologi på DTU. På bloggen Supermaterialer skriver han om stort, småt og tusind gange mindre.
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Sandheden er, at vi nok først ved det om 30 år, når tilstrækkeligt mange har været eksponeret tilstrækkeligt længe.

Som med asbest, sprøjtekemi, fluorstoffer etc.

Producenterne skal have realiseret deres investeringer... Brugere/Købere vil gerne have noget der er "bedre"...

And here we go...

  • 10
  • 0

Man kan sådan set godt undersøge om grafenpartikler løsrives fra masken eller ej, og man kan også vurdere om partikler af en bestemt art har skadevirkninger. Det er altid mere vanskeligt med nanopartikler, men imodsætning til Asbest balladen, ved man (i langt højere grad) hvad man skal kigge efter - (1) kan partiklerne passere blod-hjerne barrieren (hvis det hedder det på dansk), (2) er de giftige eller skadelige for celler, (3) kan de samle sig langt nede i lungevævet, (4) akkumuleres de, nedbrydes de eller udskilles de, .. og den slags.

Det ville jo være lidt ærgeligt hvis alt nyt var forbudt - det ville i al fald blive en lidt flad fornemmelse at læse ing.dk, tænker jeg :) . Så vi må hellere diskutere hvad vi kan gøre for at undersøge om noget er sikkert eller ej. Helt sikker bliver vi aldrig, men det er ikke nogen undskylding for at lade stå til, eller afvise nye materialer og produkter. Der skal forskes for at udvikle nye og bedre produkter, og der skal forskes for at sikre at disse produkter ikke er farlige. Hvis grafen-maskerne er så gode som det påstås - og IKKE er farlige - kan vi få god brug for dem næste gang vi rammes af en pandemi. Gode teknologiske produkter bygger på Ingeniørvidenskab, og ingeniørvidenskab bygger naturligvis altid på viden.

  • 3
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten