Diòxid de titani (TiO₂)és un compost inorgànic àmpliament utilitzat en productes alimentaris, cosmètics, productes farmacèutics, recobriments i materials industrials. A causa de la seva excel·lent opacitat, estabilitat química i rendiment òptic, fa temps que es considera un material relativament segur. Tanmateix, amb l'avenç de la investigació dels nanomaterials, els estudis han demostrat que diferents vies d'exposició, mides de partícules i concentracions d'exposició poden provocar efectes biològics diferents. Per tant, avaluar l'impacte sobre la salut del diòxid de titani requereix una avaluació exhaustiva basada en els mecanismes toxicològics, les vies d'exposició i les relacions dosi-resposta.
1. Mecanismes de risc potencial d'exposició per inhalació
Entre totes les vies d'exposició, la inhalació es considera la via de més risc i s'associa principalment amb entorns laborals com la fabricació de diòxid de titani, el processament de pols i les operacions de recobriment per polvorització. Quan s'inhalen partícules respirables de diòxid de titani-normalment les de menys de 10 micròmetres-, es poden dipositar a les regions alveolars dels pulmons.
Des d'una perspectiva patològica, l'exposició a llarg termini-a altes concentracions de pols pot desencadenar respostes d'estrès oxidatiu. Les partícules de diòxid de titani poden estimular l'activació dels macròfags dins del teixit pulmonar, donant lloc a l'alliberament de mediadors inflamatoris i al desenvolupament de reaccions inflamatòries cròniques. Alguns estudis en animals han demostrat que l'exposició prolongada a dosis elevades pot provocar fibrosi pulmonar i fins i tot la formació de tumors. A partir d'aquestes troballes, l'Agència Internacional per a la Recerca sobre el Càncer (IARC) ha classificat la pols de diòxid de titani inhalable com a "possible carcinogen per als humans" del grup 2B. És important tenir en compte que aquesta classificació es basa principalment en dades d'animals en lloc d'evidències epidemiològiques humanes concloents.
Els nivells de risc estan fortament influenciats per la concentració d'exposició, la durada i la mida de les partícules. Els nivells d'exposició ambiental típics són generalment molt inferiors als que es troben en entorns laborals.
2. Característiques biològiques del diòxid de titani de mida nano-
En els darrers anys, el diòxid de titani a nano-escala (normalment partícules de menys de 100 nanòmetres) s'ha convertit en un focus important de la investigació científica. A causa de la seva superfície augmentada significativament, els nanomaterials presenten una reactivitat superficial més alta. Els estudis indiquen que les partícules de TiO₂ de mida nano-poden participar més activament en les reaccions dels radicals lliures, la qual cosa pot provocar danys a l'ADN i anomalies cromosòmiques.
Les dades experimentals suggereixen que les nanopartícules poden influir en la funció cel·lular mitjançant mecanismes com el dany mitocondrial, la generació d'espècies reactives d'oxigen i l'activació de vies de senyalització inflamatòria. A més, les nanopartícules tenen capacitats de penetració biològica més fortes. En determinades condicions experimentals, poden entrar en la circulació sistèmica i acumular-se de manera limitada en òrgans com el fetge i els ronyons. Tanmateix, la majoria de les troballes actuals es deriven de models animals i estudis in vitro, i els efectes-a llarg termini sobre la salut humana segueixen sent una àrea d'investigació en curs.
3. Efectes de la ingestió oral sobre l'aparell digestiu
Històricament, el diòxid de titani de grau-alimentari s'ha utilitzat com a additiu blanquejador i colorant en productes com ara caramels, xiclets i productes lactis. La investigació generalment indica que el TiO₂ convencional de mida -de micres té taxes d'absorció gastrointestinal baixes, i la majoria de les partícules s'excreten a través de la femta.
No obstant això, alguns estudis experimentals han suggerit que la ingestió-a llarg termini de nanopartícules que contenen diòxid de titani pot influir en l'equilibri de la microbiota intestinal. Els estudis en animals han indicat que les nanopartícules poden alterar la funció de la barrera intestinal, induir respostes inflamatòries localitzades i potencialment afectar el metabolisme de la glucosa i la regulació de la insulina. Cal subratllar, però, que l'evidència clínica en humans segueix sent limitada i les polítiques reguladores sobre l'ús d'aliments varien entre els diferents països.
4. Avaluació de seguretat de l'exposició dèrmica
El diòxid de titani s'utilitza àmpliament com a agent de bloqueig-UV en cosmètics i productes de protecció solar. Des de la perspectiva de l'absorció dèrmica, una investigació extensa demostra que és poc probable que el TiO₂ de la mida de partícules-que penetri intacta a la pell humana. Com a resultat, l'absorció sistèmica a través de la pell sana es considera extremadament baixa.
Fins i tot en aplicacions de nanopartícules, la majoria dels estudis mostren que les partícules de diòxid de titani romanen principalment a la superfície de la pell o dins dels fol·licles pilosos, presentant riscos per a la salut sistèmics mínims.
5. Control de Riscos i Mesures de Protecció
Tot i que el diòxid de titani generalment es considera segur, calen mesures de protecció adequades en entorns industrials que impliquin exposició a alta-concentració.
En primer lloc, el control de l'exposició laboral s'ha de centrar en la reducció de pols. La instal·lació de sistemes de ventilació d'alta-eficiència, equips de recollida de pols i sistemes de manipulació de materials tancats pot reduir significativament les concentracions de partícules en l'aire. Els treballadors també haurien de portar equips de protecció respiratòria certificats per minimitzar els riscos d'inhalació.
En segon lloc, les operacions de producció i emmagatzematge haurien de tenir com a objectiu minimitzar la dispersió de pols. Els sistemes d'alimentació automatitzats, les tècniques de processament humit i les tecnologies de peletització poden reduir eficaçment la formació de partícules en l'aire.
Per als fabricants d'aliments i productes per a la cura personal, el compliment estricte de les normes reguladores és essencial. Controlar la distribució de la mida de les partícules i les concentracions d'additius alhora que reforça el control de la qualitat de la cadena de subministrament ajuda a garantir la seguretat del producte.
A nivell de consumidor, els individus en general no han d'estar massa preocupats pel diòxid de titani en productes regulats. Tanmateix, s'ha d'evitar la inhalació de cosmètics en pols solts o de pols de grau-industrial.
6. Avaluació integral del risc
En general, el diòxid de titani és un material inorgànic químicament estable els efectes potencials sobre la salut del qual depenen en gran mesura de la mida de les partícules, la via d'exposició i el nivell de dosificació. L'exposició laboral per inhalació i la ingesta-a llarg termini de nanopartícules segueixen sent les principals àrees de preocupació científica, mentre que els riscos associats amb l'ús normal dels consumidors es consideren generalment baixos.
A mesura que la nanotecnologia segueixi expandint-se, probablement s'aprofundirà la investigació sobre les interaccions biològiques del diòxid de titani. Mitjançant l'avaluació científica del risc i la gestió normativa estandarditzada, les indústries poden continuar beneficiant-se dels avantatges materials del diòxid de titani alhora que garanteixen la protecció de la salut humana.