成果報告書詳細
管理番号20110000001557
タイトル平成18年度~平成22年度成果報告書 ナノ粒子特性評価手法の研究開発/キャラクタリゼーション・暴露評価・有害性評価・リスク評価手法の開発
公開日2011/9/28
報告書年度2006 - 2010
委託先名独立行政法人産業技術総合研究所
プロジェクト番号6041
部署名環境部
和文要約 本研究開発では、工業ナノ粒子のキャラクタライズ手法とその校正手法を開発するとともに、有害性試験に供する工業ナノ粒子の試料調製技術を開発する。それに基づいて、有害性試験と暴露評価を実施し、これらに基づきリスク評価と適正管理のあり方の提言を行う。これらの結果は手順書・評価書等としてとりまとめて公表する。インビボ有害性試験は、フラーレン、カーボンナノチューブを中心として行うが、培養細胞試験などを組み合わせることにより酸化チタンを含むその他の工業ナノ粒子の種類や特性の影響を評価する。このために、以下の研究開発を実施した。  
(1)工業ナノ粒子のキャラクタリゼーション手法の開発:  
工業ナノ粒子の有害性評価試験の信頼性と再現性を確保するために、金属酸化物・フラーレン・カーボンナノチューブ等試料の液中・気中へ安定的に分散する試料調製技術を開発し、開発項目(3)の有害性試験への試料を作成・供給した。また、気中試料、液中試料、生体試料に対して、粒子のサイズ分布・濃度の計測・校正技術、電子顕微鏡による観察手法、化学分析手法を開発し、これらを開発項目(3)の有害性試験への供試試料とその試験から得られた生体試料の解析へ適用した。これらのナノ材料の試料調製およびキャラクタリゼーション手法は、手順書として取りまとめた。さらに、ナノ粒子のフィルタ試験法の開発を行い、市販フィルタのナノ粒子の捕集効率を評価した。  
(2)工業ナノ粒子の暴露評価手法の開発:  
聞き取り調査や文献調査を行うと共に、工業ナノ粒子の製造・使用現場調査および模擬排出試験を行い、さらにアンケート調査による情報も加え、40種以上の工業ナノ粒子について、粒子の量・サイズ・性状などの情報を含んだ定量・定性的な排出および暴露の情報を、排出・暴露評価書としてとりまとめた。これらの情報のうち、フラーレン、カーボンナノチューブ、二酸化チタンについては、開発項目(4)でのリスク評価に反映した。  
(3)工業ナノ粒子の有害性評価手法の開発:  
開発項目(1)で分散・調製された試料を用いて、工業ナノ粒子の主要な暴露経路である呼吸経由及び皮膚経由について、共同実施者と連携した気管内投与試験と4週間吸入暴露試験、及び、経皮暴露試験による評価を行った。また、培養細胞を用いたインビトロ有害性試験も実施した。さらに、ESR法によるマウスの肺還元能変化の非侵襲的評価手法を開発した。これらの試験の結果、及び既往文献を解析し、開発項目(4)でのリスク評価の基礎データとした。  
(4)工業ナノ粒子のリスク評価及び適正管理の考え方の構築:  
代表的な工業ナノ材料である、二酸化チタン、フラーレン、カーボンナノチューブについて、本研究開発の(2)暴露評価、(3)有害性評価と有機的に連携しつつ、広範な既往文献調も合わせて行い、リスク評価書を作成するとともに、背景情報や考え方を「策定に際しての考え方」として取りまとめた。各評価書は、ナノ材料のリスクへの懸念が事業者の開発意欲をそぎイノベーションの停滞をもたらしている現状を打破することを念頭に、ナノ材料のリスク評価の考え方をケーススタディとして示すとともに、作業環境での当面の暴露管理を検討するための許容暴露濃度を提案することを目的とした。その際、ナノ材料のリスクに関する科学的知見の現状を鑑み、順応的管理の観点から、時限付きの許容暴露濃度とした。また、ナノテクノロジーに対する感情・認知・態度の形成プロセスの解析を行うとともに、事業者が自社材料の安全性を確保するために必要となる考え方を整理し、将来あるべきガバナンス体制を提案した。
英文要約 In this project, methods for the characterization, measurement, and calibration of manufactured nanomaterials (NMs) and sample preparation protocols for toxicity tests were developed. Using these methods, toxicity tests of NMs, exposure assessment of NMs, and the risk assessment of representative NMs were carried out. On the basis of the achievements, procedure manuals for sample preparation and characterization and risk assessment documents were prepared for publication.

[Results]
To ensure high accuracy and reproducibility in toxicity tests on manufactured NMs, preparation and characterization methods for stable water suspensions and aerosols of metal oxides, fullerenes (C60), and single- and multi-wall carbon nanotubes (SWCNTs and MWCNTs) were developed. The prepared water suspensions and aerosols were used for toxicity tests. The developed protocols for sample preparation and characterization were complied into procedure manuals. In addition, methods for evaluating filter efficiency against nanoparticles were developed and the efficiency of commercially available filters was evaluated.
Water suspensions and aerosols of NiO, C60, MWCNTs, and SWCNTs, which were stably dispersed and well characterized, were used for intratracheal instillation tests and 4 week inhalation tests on rats. Regarding the dermal route, the effects of acute and chronic percutaneous exposure to TiO2 were analyzed. In vitro tests were conducted for a wide range of NMs including carbon materials, metals, and metal oxides.
Exposure assessments in the workplace were conducted on the basis of interviews, literature search, field monitoring, and laboratory experiments (dustiness test). Using the information obtained on the particle concentration, size distribution, and morphology of airborne NMs, an emission and exposure assessment document for more than 40 engineered NMs was produced.
For the representative NMs of TiO2, C60, and CNTs, risk assessment documents were made on the basis of the results of exposure and hazard assessments in this project and intensive literature survey. In the risk assessment documents, the concept of risk assessment for manufactured NMs was illustrated using case studies, and acceptable concentrations in the workplace were proposed. From the viewpoint of adaptive management, the proposed acceptable concentrations were set as period-limited values. A report on the principles and basic approaches to risk assessment for manufactured NMs was also prepared. Information on consumer products was analyzed, and questionnaire-based surveys on nanotechnology were conducted. Investigations on voluntary efforts by enterprises with regard to the management of NMs were carried out, and an ideal method for managing NMs was proposed.
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