Biomonitoraggio degli effetti cito-genotossici, ossidativi ed epigenetici in addetti alla sintesi di nanomateriali 2D

Introduzione. La crescente richiesta di nanomateriali (NM) bidimensionali (2D) di nuova sintesi (quali grafene, nitruro di boro BN, nanocompositi a base di carbonio e silicio) per applicazioni in particolare nel settore energetico (produzione di batterie e pannelli fotovoltaici) desta preoccupazioni sui potenziali rischi per la salute dei lavoratori addetti alla loro produzione e manipolazione. In particolare, la potenziale esposizione nei laboratori di ricerca e sviluppo è dovuta alla simultanea presenza di diversi NM e di solventi organici usati nel processo di produzione. Inoltre, la caratterizzazione delle proprietà chimico-fisiche di tali NM in ambienti fisiologici rilevanti per l'esposizione umana è al momento scarsa. Tale tipo di esposizione potrebbe indurre effetti ossidativi, genotossici ed epigenetici. Obiettivi. Scopo dello studio è stato valutare eventuali effetti locali o sistemici in un laboratorio di ricerca e sviluppo materiali con possibile esposizione occupazionale a diversi nanomateriali (grafene, BN, NP metalliche, nanocompositi) e a solventi organici usati nel processo di produzione, utilizzando biomarcatori sensibili e non invasivi di effetto precoce di tipo genotossico-ossidativo ed epigenetico. Metodi. Il biomonitoraggio è stato effettuato su 8 addetti alla produzione di 2D NM e 5 controlli confrontabili per sesso ed età. Il Buccal Micronucleus Cytome (BMCyt) assay è stato utilizzato per valutare gli effetti cito-genotossici a livello locale analizzando la frequenza di cellule con Micronuclei (MN), Nuclear Buds (NB), Cellule Cariolitiche (KL), Binucleate (BIN) e con Cromatina Condensata (CC). E' stata calcolata la percentuale di soggetti positivi al MN (frequenza>cut off=1,5%) . Sul Condensato dell'aria espirata (CAE) è stato misurato, mediante HPLC, il livello dei marcatori di stress ossidativo Malondialdeide (MDA) e 4-idrossinonenale (4- HNE). Gli effetti sistemici sono stati valutati su sangue con Fpg-comet assay e % DNA metilato, e su urine con dosaggio LC-MS/MS di basi ossidate degli acidi nucleici. Risultati. Il BMcyt assay ha mostrato un incremento, anche se non statisticamente significativo, della frequenza di cellule con MN (1,56 vs 0,95%) negli esposti rispetto ai controlli con 3 soggetti positivi al MN rispetto a 1 soggetto positivo del gruppo di controllo e un incremento significativo della frequenza di cellule binucleate. L'fpg-comet assay ha evidenziato induzione di danno ossidativo al DNA (valutato con l'enzima Fpg) negli esposti rispetto ai controlli, mostrando nel 57% dei soggetti valori superiori al cut off 4 (definiti positivi al danno ossidativo) rispetto al 20% dei controlli. Sul CAE si è evidenziato un incre- mento di MDA negli esposti rispetto ai controlli (0,94 vs 0,63 nM), le basi ossidate (8oxoGua e 8oxodGuo) sono ri- sultate lievemente più elevate negli esposti rispetto ai con- trolli (39,2 e 6,86 vs 21,7 e 5,546 μg/g creatinina rispetti- vamente) e l'analisi della metilazione globale al DNA non ha evidenziato differenze tra i due gruppi. Conclusione. I risultati suggeriscono che l'esposizione du- rante il processo di produzione di NM bidimensionali quali grafene, BN, nanocompositi polimerici, potrebbe indurre ef- fetti genotossici ed ossidativi sia locali che sistemici, da con- fermare su un numero più elevato di soggetti. L'approccio utilizzato potrebbe rappresentare un adeguato modello di in- dagine per seguire nel tempo i lavoratori potenzialmente esposti in relazione a cambiamenti delle modalità espositive fornendo risultati utili all'analisi del rischio, nell'ottica del miglioramento continuo dei livelli di salute e sicurezza.