ナノテクノロジーから生まれたグラフェンをフェイスマスクに使用しているメーカーがありますが、安全性に懸念があります。
グラフェン入りフェイスマスクの「初期の肺毒性」の可能性を警告し、安全性のチェックとバランスに重大な疑問を投げかけている。
フェイスマスクはあなたを守るものであり、あなたをより危険にさらすものではありません。しかし、先週金曜日、ラジオ・カナダは、ケベック州とオタワ州の住民が、グラフェンを含む特定の種類のマスクを使用しないように勧告されていることを明らかにしました。
このマスクに含まれている問題の素材はグラフェンです。グラフェンとは、六角形に配列された炭素原子のナノスケールの薄片からなる炭素の一形態です。グラフェンには、バクテリアやウイルスを死滅させる効果があるなど、さまざまな利点があります。
しかし、多くの可能性を秘めているにもかかわらず、この素材の安全性については、科学的な審査がまだ行われていない。
UPDATE 2021年8月13日：カナダ保健省は、山東省のShandong Shengquan New Materials Co. Ltd.のマスク4モデルについて、テストを経て販売を許可しました。現在、カナダでは他のグラフェン製フェイスマスクの販売は許可されていません。詳細はこちらをご覧ください。
すべての物質と同様に、グラフェンに関連する潜在的な健康リスクは、グラフェンが体内に入るかどうか、入ったとしてもどこに行くのか、入ったときに何をするのか、懸念されるほどのダメージを与えるにはどれくらいの量が必要なのか、などによる。
残念ながら、これらの基本的な質問にもかかわらず、この物質がフェイスマスクに使用されていることに関しては、あまり多くの答えが得られていません。
グラフェンを含む素材が安全に使用できるかどうかは、どのように判断するのですか？
新たな懸念事項
(2021年3月26日追加）フェイスマスクへのグラフェンの使用をめぐる現在の懸念は、3月25日にカナダ保健省がカナダの州・準州の保健省に送ったメモに端を発している。このメモは、私の知る限りではまだ公開されていませんが、公式声明を発表する予定であることが記載されています。
このメモの中で、カナダ保健省は「ナノフォーム・グラフェンを含むフェイスマスクの購入および使用を中止すること」を推奨していますが、これは市販されているさまざまなフェイスマスクを対象としています。
それを裏付けるように、次のように書かれています。
カナダ保健省は予備的なリスク・アセスメントを実施し、ナノフォーム・グラフェンの吸入に伴う初期の肺毒性の可能性を確認しました。現在までのところ、カナダ保健省はナノフォーム・グラフェンを含むフェイスマスクの安全性と有効性を裏付けるデータを受け取っていません。
そのため、ナノフォーム・グラフェンを塗布したマスクの安全で効果的な使用を裏付けるメーカーの証拠がない場合、カナダ保健省はこれらの医療機器のリスクを受け入れられないと考えています」と述べています。
これ以外にも、予備的なリスク評価に使用されたデータの詳細はまだありません。
グラフェンの毒性は？
グラフェンに関する初期の懸念は、もう1つの炭素であるカーボンナノチューブの研究に端を発していた。この繊維状の物質の一部は、吸い込むと深刻な害を及ぼすことが判明している。今回の研究を受けて、カーボンナノチューブの近縁種であるグラフェンにも同様の問題があるのではないかという疑問が湧いてきた。
グラフェンには、カーボンナノチューブの物理的・化学的特性のうち、有害性をもたらす多くの要素（細長く、体外に排出されにくいなど）がないため、同種のナノチューブよりも安全性が高いと考えられている。しかし、安全なものは安全ではありません。現在の研究では、十分な安全性テストを行ってからでないと、吸い込む可能性のある場所で使用すべき素材ではないと考えられています。
近年、グラフェンの潜在的な毒性に関する包括的なレビューが数多く発表されており、Bengt Fadeel氏らによるこの2018年の論文や、Vanesa Sanches氏らによるこの論文などがあります。どちらも、高い評価を受けている研究チームによる確かなレビューです。そしてどちらも、グラフェンの毒性は複雑で、場合によっては低いかもしれませんが、無視できるものではないことを示しています。
グラフェンを吸い込んだ場合、現在の科学的状況では、グラフェンが肺の下部（呼吸可能領域または肺胞領域）に入り込むと、十分な高濃度で炎症反応を引き起こす可能性があることがわかっている。
しかし、有害な反応は比較的短期間であり、グラフェン粒子は肺の防御機能によって分解され、廃棄されるという証拠もある。
これは、グラフェンを吸い込むことによる長期的な健康への影響が少ないことを意味しており、良いニュースである。
また、グラフェンは、細くてまっすぐなカーボンナノチューブとは異なり、肺の外層に移動せず、ダメージを与える可能性が高いという証拠もある。
中皮腫のような深刻な長期的な健康被害につながる可能性がないことを示唆しているので、これも心強い。
しかし、グラフェンが良性の素材ではないこともわかっている。炭素でできているにもかかわらず、身近な存在であるがゆえに、炭素は安全であると考えがちだが、グラフェン粒子のギザギザが細胞を傷つける可能性があることを示す証拠もある。
また、文献ではあまり調べられていないが、グラフェンの一部は、肺を破壊する可能性のあるナノメートルサイズの金属粒子の担体になるのではないかという懸念もある。これは、カーボンナノチューブの製造に使用された金属触媒粒子が素材に埋め込まれ、その毒性の一因となっていることからも明らかである。
つまり、どのくらいの量のグラフェンを吸い込んでも安全なのかという点については、まだまだ知見が不足しているが、小さなグラフェンの粒子を吸い込むことは、総合的な試験が行われない限り、あまりお勧めできないということである。
そこで、グラフェン入りのフェイスマスクが登場します。
フェイスマスクに含まれるグラフェンには健康上のリスクがある？
一般的な経験則として、人工ナノ材料は、不意に吸い込まれて肺の敏感な下部に到達する可能性のある製品には使用すべきではないとされている。しかし、グラフェンを含むフェイスマスクからは、吸い込んで肺の敏感な部分に沈着するほど小さなグラフェン含有粒子が排出されるのだろうか？
ここで、正直なところ、ラジオ・カナダが言及したフェイスマスクにグラフェンを含む粒子が含まれていたことを裏付ける証拠を探すのに行き詰まりました。しかし、このこと自体が赤信号である。
人工ナノ粒子の肺毒性に関する知見や、グラフェンの吸入リスクに関する不確実性を考えれば、グラフェン入りマスクを開発する際に、誰かがこの質問をすべきだったのではないだろうか。
空気中のナノ粒子が吸入されて肺の下部（肺胞領域）に浸透すると、粒子の質量よりも粒子の数や表面積と密接に関連した反応を引き起こす可能性がある。そのため、ごく少量の物質が、物質の質量から想像されるよりもはるかに多くの害をもたらす可能性があるのです。
その結果、粒子が小さければ小さいほど、あるいは薄ければ薄いほど、有害なものを生み出す可能性が高くなるのです。
グラフェンは通常、厚さ数原子、幅数百〜数千ナノメートル（ナノメートルは1メートルの10億分の1）の板状の粒子で構成されている。この板状の粒子が、フェイスマスクを装着した人が吸い込んだ際に空気中に放出されれば、その多くが肺の肺胞部に到達することになる。
もちろん、放出されているかどうかはわかりません。データを見たことがありませんし、マスクの素材にしっかりと付着していて、そのままになっているのかもしれません。また、ナノ粒子の物理学的性質からして、個々の血小板は固定する力が強すぎるため、外れることはないでしょう。
しかし、血小板の塊が放出される可能性は十分にあります。特に、マスクの製造者がデザインを十分に検討していない場合には、そのような可能性があります。この場合、直径約5～10µmの空気中の粒子が放出されれば、健康被害を引き起こす可能性があります。
特に、グラフェンを使用したマスクの販売数が世界的に増加していることから、より多くの情報が切実に求められています。
もしラジオ・カナダの報道によれば、カナダ保健省があるブランドのグラフェン入りフェイスマスクについて「『初期の肺毒性』の可能性」を警告しているとすれば、これらのマスクを着用しているときにグラフェンを含む粒子が放出され、それを吸い込む可能性は十分にあるということになる。もしそうだとすれば、潜在的な健康リスクと問題の程度について深刻な疑問を抱く必要がある。
ここで強調しておきたいのは、グラフェン粒子が放出されているかどうか、また、放出されているとしても、それが健康被害を引き起こすのに十分な量であるかどうかは、まだわかっていないということです。また、グラフェン粒子が肺の防御機能によって効果的に分解される可能性があるため、健康被害があるとしても、比較的短期間で済む可能性があることも示唆されている。
一方で、吸入リスクが不明な素材を、吸入と密接な関係にある製品に使用することは、非常に無責任であると考えられます。特に、グラフェンを使用していると謳うフェイスマスクが増えてきている中で。
グラフェンを使ったフェイスマスクを作っているのはどこ？
ラジオカナダは、人々が使用しないよう忠告されているグラフェン製フェイスマスクは、ケベック州のメーカーであるMétallifer社が製造したものだと主張しています。しかし、これらのマスクは、中国の持株会社であるJinan Shengquan Group Share Holding Co.Ltd.が製造したものと思われる。
Shengquan Group内のShandong Shengquan New Materials Co., Ltd.では、グラフェンを使用した様々なフェイスマスクやレスピレーターを製造している。また、Amazonで検索してみると、山東省の主力技術である "バイオマス・グラフェン "を使用したフェイスマスクを販売している企業が多数あるようだ。
nbgenerator.comの情報によると、山東省のバイオマスグラフェンは、「天然のストローを原料とし、群集析出炭素析出法に基づく熱分解法を用いている」という。同サイトでは、中国の特許「ZL 2015 1 0819312.x」も参照している。
この特許は、この素材についての洞察を少し与えてくれますが、残念ながら多くはありません。しかし、この特許によると、この製品には鉄やニッケルなどの様々な触媒金属がナノ粒子の形で微量に含まれていることがわかります。他の形態の炭素の吸入毒性について知られていることに戻ると、触媒金属の存在は問題となりうる。
興味深いことに、米国疾病管理予防センター国立個人保護技術研究所（NPPTL）は、2020年6月に山東バイオマスのグラフェン製呼吸器のテストを行った。この呼吸器は、外気に含まれる空気中の粒子への曝露を防ぐ能力を評価するためのテストで、良好な結果を示した。しかし、これらの試験では、マスク内から放出された可能性のある粒子については明確に調べられていません。
ここでの良いニュースは、測定された高いろ過率（有効率97％以上）が、微粒子の内部排出が少ないことを示唆していることです。しかし、このテストでは、有害な可能性のあるグラフェン粒子が放出されなかったことを明確に示すものではありません。
また、グラフェンを使ったフェイスマスクを製造しているのは山東省だけではない。この1年間、多くの研究者がグラフェン素材をマスクに加えることを検討してきたが、香港の研究チームはその一例にすぎない。また、この技術を利用する企業も増えています。実際、Amazonで検索してみると、グラフェンを使用しているから保護性能が高いと謳う製品やメーカーがずらりと並んでいます。
次の展開は？
グラフェン入りフェイスマスクの健康リスクに関する明確な証拠がないにもかかわらず（カナダ保健省はまだ公表されていないデータを持っているかもしれませんが）、正直なところ、私はこの事態を懸念しています。
私は20年以上にわたり、ナノマテリアルのリスクを研究し、安全で責任ある使用のためのアプローチを開発する最前線に立ってきました。これまでの経験から、ナノマテリアルが人体に入る可能性のある新製品を安全かつ責任を持って使用するためには、真剣に取り組まなければならないことが明らかになりました。
幸いなことに、ナノテクノロジーを利用した製品の多くは、比較的安全であるか、あるいは事前に検討することで安全にすることができます。しかし、ナノスケールの粒子が放出されたり吸い込まれたりする可能性のある製品がある場合、どのような質問をすべきかについては、十分な知識と長年の経験から分かっています。
これらは、基本的な質問です。体内に入ることができるか？体内に入った場合、害を及ぼすような行動をとる可能性があるか？もしそうなら、どのような害があり、どのようにして引き起こされるのか？また、懸念を抱かせるにはどの程度の物質が必要か？
グラフェンのようなナノ材料に関しては、これらの質問に答えるのは難しい。グラフェンのどの部分が人間の生物学に影響を与え、その結果がどうなるのか、必ずしも分かっていないからだ。グラフェンのようなナノマテリアルに関しては、答えを出すのが難しい。
皮肉なことに、過去数十年にわたり、人工ナノ材料のリスクを研究するために何億ドルもの資金が投入されてきました。しかし、現実の製品と現実のリスクに関しては、誰も重要な質問をしていないし、答えも出していないようだ。
グラフェン・フェイスマスクを製造しているのは、山東省だけではありません。世界中で何百万ものグラフェン製フェイスマスクや呼吸器が販売・使用されています。今回のニュースでは、ケベック州とある特定のタイプのフェイスマスクに焦点が当てられていますが、これにより、販売されているすべてのグラフェン入りマスクの安全性に不確実性が生じています。
この不確実性は、メーカーや規制当局が、製品からの微細なグラフェン粒子の放出とそれに続く吸入についてテストを行い、そのリスクが無視できることを示すデータを提供するまで続くでしょう。
このデータが存在しないのであれば、たとえリスクが無視できるものであったとしても、これは大規模な無責任なイノベーションである。過去のリスク研究を軽視した無知な姿勢は、マスク使用の信頼性を損ねる恐れがあります。また、責任を持ってフェイスマスクを使用していた人たちが、結果的に健康を害してしまったのではないかと不安になるというリスクもあります。
もしそのリスクが無視できないものであるならば、我々はケベック州をはるかに超えた問題を抱えていることになります。
私は、グラフェンをフェイスマスクに使用することによるリスクがごくわずかであること、そしてそれを示すデータが早く明らかになることを心から願っています。
しかし、新しい技術を使用する際のリスクについては、希望だけでは不十分です。また、リスクを無視して新素材を使うこともできません。
謝意を表します。ETCグループのリサーチ・ディレクターであるジム・トーマス氏には、この問題を私に知らせてくれただけでなく、関連する企業や技術について最初に調査してくれたことに感謝しています。
追記
山東省のグラフェンフェイスマスクについて調べていると、nbgenerator.comに次のようなグラフィックが出てきて、このマスクがFDAの認可を受けていることを示しているようでした。
FDAのウェブサイトでは、これに該当するものはまだ見つかっていません。山東省はFDAにいくつかの501(k)市販前届出を行っていますが、その中にはフェイスマスクへのグラフェンの使用について言及したものはありませんでした。さらなる証拠が出てくるまでの間、私の推測では、グラフェンを使用したり言及したりしていないが、既存の承認済み製品と実質的に同等の製品を販売することをFDAが承認したこと、あるいは現地の生産証明書であると考えています。
興味深いことに、グラフェンマスクのメーカーでFDA承認を謳っているところは他にもいくつかあります（例えば、MamaMoor、Medicevo、NQXなど。しかし、ここでFDA承認が具体的に何を意味するのかを調べるのは、もどかしいほど難しい。あるいは、FDAが製品の同等性を考慮する際に、マスクが呼吸可能なナノ粒子を排出する可能性を考慮するかどうかについてもです。
つまり、FDAに関しても、答えよりも疑問の方が多いということです。
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これは新しい記事です。この記事は3月28日に更新され、カナダ保健省からの3月25日のメモに関する追加情報を明確にし、4月2日にはグラフェンを含むマスクを使用しないようにというカナダ保健省の勧告を掲載しました。
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