Výzkumníci z několika badatelských týmů zkoumají dopady 3D tisku na zdraví a hledají cesty, jak zmírnit potenciální zdravotní rizika pro uživatele 3D tiskáren a spotřebitele produktů vyráběných pomocí této nově vznikající technologie, zejména dětí.
Široké využití 3D tiskáren k výrobě obličejových štítů, respirátorů a dalších osobních ochranných pomůcek proti covidu-19 výrazně navýšilo potřebu odborně prověřit vliv 3D tisku na lidské zdraví. 3D tisk je čím dál více využíván v domácnostech, školách, knihovnách a dalších prostorech, kde lidé běžně tráví spoustu času. Během tisku se však uvolňují částečky natolik malé, že mohou pronikat hluboko do plic. Mohou tak ovlivnit kvalitu vnitřního ovzduší i zdraví osob, které se v takovém prostředí vyskytují.
Mezi základní materiály používané ve 3D tiskárnách patří termoplasty, kovy, nanomateriály, polymery a těkavé a částečně těkavé organické chemikálie. Proces tisku může trvat několik hodin a během této doby se může do vnitřního prostředí uvolnit řada chemických vedlejších produktů a částic. Vědci se proto pustili do studií, aby porozuměli těmto únikům a jejich specifickému složení, velikosti částic a době zdržení ve vnitřním prostředí a poskytli údaje, které lze zahrnout do důkladného posouzení expozice a rizik.
STUDIE VLIVŮ RIZIK
Několik studií, jejichž cílem je charakterizovat a kvantifikovat uvolňování, složení a velikost částic i dobu pobytu ve vnitřním prostředí, bylo představeno na sympoziu Exposure and risk assessment of 3D printing and emerging materials 15. prosince 2020 v rámci virtuálního výročního zasedání Společnosti pro analýzu rizik (2020 Society for risk analysis virtual annual meeting).
Studie provedená doktorem Yongem Qianem a Národního institutem pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH) hodnotila potenciální toxicitu emisí ABS generovaných během 3D tisku zkoumáním lidských plicních buněk a potkanů vystavených inhalaci. Studie „Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) printer emission induced in vitro and in vivo toxicity“ odhalila, že emitované částice způsobují střední toxicitu v lidských plicních buňkách a minimální toxicitu u potkanů.
V rámci virtuální prezentace byly hodnoceny dvě nedávné studie z EPA: první analyzovala emise z extruderu filamentů 3D tiskáren (zařízení používaného k vytváření filamentů 3D tiskáren) v laboratorním prostředí a druhý používal simulační model k předpovědi počtu částic uložených na konkrétních místech v dýchacích cestách a změny vzorů pro jednotlivce různého věku při použití 3D tiskárny.
„Široká veřejnost má dosud jen malé povědomí o možných vystaveních emisím 3D tiskáren,“ uvádí Peter Byrley, Ph.D., EPA, hlavní autor projektu. „Potenciální společenskou výhodou tohoto výzkumu je zvýšit povědomí veřejnosti o emisích 3D tiskáren a o možné vyšší náchylnosti dětí.“
Studie zjistily, že extrudér vláken uvolňoval množství malých částic a par podobné těm, které byly nalezeny ve studiích 3D tiskáren, a simulační model předpovídal vyšší depozici hmoty částic na plochu v plicní oblasti u jedinců ve věku od devíti let. Je však potřeba další testování emisních profilů s dalšími simulačními studiemi k předpovědi inhalované dávky.
NANOMATERIÁLY UVOLNĚNÉ Z PLASTU
Zatímco 3D tisk usnadňuje dostupnost mnoha produktů, nezřídka i při nižších nákladech, přispívá zároveň k hromadě plastových produktů znečišťujících planetu. Joana Marie Sipeová z Duke University vyvinula stroj, který dokáže měřit, kolik plastových částic se může během používání například láhve s vodou uvolnit do prostředí vlivem používání a tření. Plastovými částicemi byly následně v rámci výzkumu krmeny ryby, aby se zjistily účinky nanočástic v plastu na jejich orgány.
Studie „NanoPHEAT: Prognóza uvolňování, expozice a toxických účinků nanomateriálů na nanokompozitní spotřební výrobky“ odhaluje, že při rozpadu plastů vznikají nanomateriály, které jsou schopny pronikat do živých organismů. Vědci dokázali prověřit procento nanočástic pocházejících z plastu uvolněných po konzumaci rybami, a vytvořili tak matici faktoru uvolňování (MRF), pomocí níž lze zjistit množství plastů a nanočástic, které se uvolní, když někdo plastový produkt žvýká nebo když se takový produkt rozpadne v oceánu.
„Tento výzkum může pomoci stanovit předpisy o tom, kolik nanomateriálových plnidel lze přidat ke konkrétním spotřebitelským výrobkům na základě jejich hodnoty MRF,“ uvádí Sipeová. „Data mohou pomoci určit, kolik plastů nebo nanoplněných produktů uvolňuje kontaminující látky do životního prostředí nebo do lidského těla.“
S rozšiřováním technologií 3D tisku tedy budou regulační orgány, výrobci a uživatelé možná muset zaměřit svou pozornost na lepší správu potenciálních rizik.