Гигиеническая оценка средств индивидуальной защиты работников от воздействия технических наночастиц (систематический обзор)

Введение. Производство и использование наноматериалов ежегодно дает значительный прирост, а с ними возрастает и риск для здоровья человека, особенно риск для персонала, контактирующего с наноматериалами, в том числе с наночастицами на рабочих местах. И если знания о потенциальной токсичности, связанной с нанотехнологиями, еще находятся на стадии накопления, то средства индивидуальной защиты при работе с наночастицами должны быть доступны сразу, в то время как другие более сложные стратегии управления рисками находятся на этапе разработки, оценки и последующего внедрения в практику.
Цель: обобщить и систематизировать сведения о используемых и предлагаемых к использованию средств индивидуальной защиты работников от воздействия технических наночастиц.
Материалы и методы. Использованы информационно-аналитические методы на основе обобщения и анализа современных научных исследований, опубликованных в реферативных базах данных Medline, PubMed, Scopus, а также информационных порталах по состоянию на январь 2022 г. Отбор статей осуществлялся по принципу наличия в них сведений о гигиенической оценке средств индивидуальной защиты работников от воздействия технических наночастиц. Было проанализировано более 528 оригинальных статей, и в результате был отобран 39 полнотекстовой материал, удовлетворяющих вышеуказанным критериям.
Результаты. Принципы, лежащие в основе сертификации фильтров, в частности по размеру проникающих наночастиц, не всегда соблюдаются при производстве фильтров и особенно при дальнейшей эксплуатации их на рабочих местах. Данные об использовании специальной защитной одежды очень ограничены и показывают, что доступные защитные средства могут не обеспечивать необходимый уровень защиты.
Заключение. Представленный обзор литературы выявил проблемы в нормативной базе и практическом осуществлении гигиенической оценки средств индивидуальной защиты от воздействия технических наночастиц, одной из которых является несоответствие между реальными производственными условиями и моделируемыми в лабораториях процессами. Исследователями были установлены факторы, влияющие на эффективность средств индивидуальной защиты органов дыхания от воздействия наночастиц: диаметр, заряд и форма частиц, скорость потока и влажность воздуха, модель и тип используемого фильтра.

1. Riviere JE. Pharmacokinetics of nanomaterials: an overview of carbon nanotubes, fullerenes and quantum dots. Wiley Interdiscip Rev Nanomed Nanobiotechnol. 2009;1(1):26-34. doi: 10.1002/wnan.24

2. Wohlfart S, Gelperina S, Kreuter J. Transport of drugs across the blood-brain barrier by nanoparticles. J Control Release. 2012;161(2):264-273. doi: 10.1016/j.jconrel.2011.08.017

3. Buzea C, Pacheco II, Robbie K. Nanomaterials and nanoparticles: sources and toxicity. Biointerphases. 2007;2(4):MR17-71. doi: 10.1116/1.2815690

4. Papp T, Schiffmann D, Weiss D, Castranova V, Vallyathan V, Rahman Q. Human health implications of nanomaterial exposure. Nanotoxicology. 2018;2(1):9-27. doi: 10.1080/17435390701847935

5. Virji MA, Stefaniak AB. A review of engineered nanomaterial manufacturing processes and associated exposures. In: Bassim N, ed. Comprehensive Materials Processing. Atlanta, GA: Elsevier Ltd; 2014:103–125.

6. Oberdörster G, Stone V, Donaldson K. Toxicology of nanoparticles: A historical perspective. Nanotoxicology. 2007;1(1):2–25. doi: 10.1080/17435390701314761

7. Ryman-Rasmussen JP, Riviere JE, Monteiro-Riviere NA. Penetration of intact skin by quantum dots with diverse physicochemical properties. Toxicol Sci. 2006;91(1):159-165. doi: 10.1093/toxsci/kfj122

8. Dunn KH, Topmiller JL, McCleery T, Whalen J. Protecting Workers during Nanomaterial Reactor Operations. DHHS (NIOSH) Publication No. 2018-120. doi: 10.26616/NIOSHPUB2018120

9. Tyshenko MG, Krewski D. A risk management framework for the regulation of nanomaterials. Int J Nanotechnol. 2008;5(1):143–160. doi: 10.1504/IJNT.2008.016553

10. Working Party on Manufactured Nanomaterials. Current Developments/Activities on the Safety of Manufactured Nanomaterials/Nanotechnologies: Tour de Table at the 4th Meeting of the WPMN, Paris, France, June 11–13, 2008. Accessed January 21, 2022. https://www.oecd.org/officialdocuments/publicdisplaydocumentpdf/?cote=env/jm/mono%282008%2929&doclanguage=en

11. Substances chimiques: redevances rйduites pour les PME. REACH. 2010. Accessed December 20, 2021. https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/fr/IP_10_594

12. Government of Canada New Substances Notification Regulations (Chemicals and Polymers), SOR/2005-247. Accessed December 20, 2021. https://laws-lois.justice.gc.ca/eng/Regulations/SOR-2005-247/FullText.html

13. Conti JA, Killpack K, Gerritzen G, et al. Health and safety practices in the nanomaterials workplace: results from an international survey. Environ Sci Technol. 2008;42(9):3155-62. doi: 10.1021/es702158q

14. Schulte P, Geraci C, Zumwalde R, Hoover M, Kuempel E. Occupational risk management of engineered nanoparticles. J Occup Environ Hyg. 2008;5(4):239-249. doi: 10.1080/15459620801907840

15. Golanski L, Guillot A, Tardif F. Safe Production and Use of Nanomaterials. Are Conventional Protective Devices such as Fibrous Filter Media, Cartridge for Respirators, Protective Clothing and Gloves also Efficient for Nanoaerosols? NanoSafe: European Strategy for Nanosafety. Dissemination Report DR-325/326-200801-1, Jan 2008. Accessed May 30, 2022. https://nanopinion.archiv.zsi.at/sites/default/files/dr1_s.pdf.

16. Bollinger N. NIOSH Respirator Selection Logic. DHHS (NIOSH) Publication No. 2005-100. Cincinnati, OH; 2004. Accessed December 20, 2021. https://www.cdc.gov/niosh/docs/2005-100/pdfs/2005-100.pdf?id=10.26616/NIOSHPUB2005100

17. NIOSH Respiratory Protective Devices, 42 CFR Part 84, 2009. Accessed January 17, 2022. https://www.cdc.gov/niosh/npptl/topics/respirators/pt84abs2.html

18. Distrimed Masques de filtration FFP2 et FFP3, 2007. Accessed January 17, 2022. http://www.distrimed.com/acatalog/fp_gm_masques_ffp2_ffp3.html

19. Kim SC, Harrington MS, Pui DYH. Experimental study of nanoparticles penetration through commercial filter media J Nanopart Res. 2007;9(1):117–125. doi: 10.1007/s11051-006-9176-4

20. Rengasamy S, Eimer BC. Nanoparticle penetration through filter media and leakage through face seal interface of N95 filtering facepiece respirators. Ann Occup Hyg. 2012;56(5):568-580. doi: 10.1093/annhyg/mer122

21. Rengasamy S, King WP, Eimer BC, Shaffer RE. Filtration performance of NIOSH-approved N95 and P100 filtering facepiece respirators against 4 to 30 nanometer-size nanoparticles. J Occup Environ Hyg. 2008;5(9):556-564. doi: 10.1080/15459620802275387

22. NIOSH Approaches to Safe Nanotechnology: Managing the Health and Safety Concerns Associated with Engineered Nanomaterials. DHHS (NIOSH) Publication No. 2009-125. Accessed January 12, 2022. https://www.cdc.gov/niosh/docs/2009-125/pdfs/2009-125.pdf

23. Yun KM, Hogan Jr CJ, Matsubayashi Y, Kawabe M, Iskandar F, Okuyama K. Nanoparticle filtration by electrospun polymer fibers. Chem Eng Sci. 2007;62(17):4751–4759. doi: 10.1016/j.ces.2007.06.007

24. Jung SJ, Mehta JS, Tong L. Effects of environment pollution on the ocular surface. Ocul Surf. 2018;16(2):198-205. doi: 10.1016/j.jtos.2018.03.001

25. Dolez PI, Bodila N, Lara J, Truchon G. Personal protective equipment against nanoparticles. Int J Nanotechnol. 2010;7(1):99-117. doi: 10.1504/IJNT.2010.029550

26. NIOSH. Workplace Design Solutions: Protecting Workers during the Handling of Nanomaterials. Cincinnati, OH: U.S. Department of Health and Human Services, Centers or Disease Control and Prevention, National Institute for Occupational Safety and Health, DHHS (NIOSH) Publication No. 2018-121. Accessed January 12, 2022. https://www.cdc.gov/niosh/docs/2018-121/default.html

27. American Conference of Governmental Industrial Hygienists. 2016 TLVs and BEIs: Based on the Documentation of the Threshold Limit Values for Chemical Substances and Physical Agents & Biological Exposure Indices. Cincinnati, OH: ACGIH; 2016. Accessed January 12, 2022. https://www.acgih.org/forms/store/ProductFormPublic/2016-tlvs-and-beis

28. Tsang MP, Kikuchi-Uehara E, Sonnemann GW, Aymonier C, Hirao M. Evaluating nanotechnology opportunities and risks through integration of life-cycle and risk assessment. Nat Nanotechnol. 2017;12(8):734-739. doi: 10.1038/nnano.2017.132

29. Pietroiusti A, Stockmann-Juvala H, Lucaroni F, Savolainen K. Nanomaterial exposure, toxicity, and impact on human health. Wiley Interdiscip Rev Nanomed Nanobiotechnol. 2018;10(5):e1513. doi: 10.1002/wnan.1513

30. Podgórski A, Bałazy A, Trzeciak TM. Modelling the deposition of fractal-like aggregates. J Aerosol Sci. 2004;35(Suppl 1):203–250. doi: 10.1016/j.jaerosci.2004.06.065

31. Shvedova AA, Kisin ER, Mercer R, et al. Unusual inflammatory and fibrogenic pulmonary responses to single-walled carbon nanotubes in mice. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2005;289(5):L698-L708. doi: 10.1152/ajplung.00084.2005

32. Bello D, Wardle BL, Yamamato N, et al. Exposure to nanoscale particles and fibers during machining of hybrid advanced composites containing carbon nanotubes. J Nanoparticle Res. 2009;11(1):231-249. doi: 10.1007/s11051-008-9499-4

33. Vinches L, Testori N, Dolez P, Perron G, Wilkinson KJ, Hallй S. Experimental evaluation of the penetration of TiO2 nanoparticles through protective clothing and gloves under conditions simulating occupational use. Nanoscience Methods. 2013;2(1):1-15, doi: 10.1080/21642311.2013.771840.

34. Bennat C, Müller-Goymann CC. Skin penetration and stabilization of formulations containing microfine titanium dioxide as physical UV filter. Int J Cosmet Sci. 2000;22(4):271-283. doi: 10.1046/j.1467-2494.2000.00009.x

35. Via R, Ostiguy C, Bennie J, et al. Canadian Standards Association (CSA) Z12885-12: Nanotechnologies – Exposure Control Program for Engineered Nanomaterials in Occupational Settings. CSA; 2012.

36. Rivero PJ, Urrutia A, Goicoechea J, Arregui FJ. Nanomaterials for functional textiles and fibers. Nanoscale Res Lett. 2015;10(1):501. doi: 10.1186/s11671-015-1195-6

37. Zhu S, Gong L, Li Y, Xu H, Gu Z, Zhao Y. Safety assessment of nanomaterials to eyes: An important but neglected issue. Adv Sci (Weinh). 2019;6(16):1802289. doi: 10.1002/advs.201802289

38. Abulikemu M, Tabrizi BEA, Ghobadloo SM, Mofarah HM, Jabbour GE. Silver nanoparticle-decorated personal protective equipment for inhibiting human coronavirus infectivity. ACS Appl Nano Mater. 2022;5(1):309–317. doi: 10.1021/acsanm.1c03033

39. Dolez PI, Bodila N, Lara J, Truchon G. Personal protective equipment against nanoparticles. Int J Nanotechnol. 2010;7(1):99-117. doi: 10.1504/IJNT.2010.029550

40. EU-OSHA. E-fact 72: Tools for the Management of Nanomaterials in the Workplace and Prevention Measures. June 19, 2013. Accessed January 12, 2022. https://osha.europa.eu/en/publications/e-fact-72-tools-management-nanomaterials-workplace-and-prevention-measures