La nanotoxicologie est l'étude de la toxicité des nanomatériaux. Du fait de leur petite taille et de leur rapport surface/volume élevé, les nanoparticules peuvent présenter une toxicité inattendue, absente de leurs homologues massives. Elles peuvent potentiellement franchir des barrières biologiques comme la barrière hémato-encéphalique, pénétrer dans les cellules et interagir avec les systèmes biologiques de manière inédite, suscitant des inquiétudes quant à la sécurité sanitaire et environnementale.
Les propriétés physicochimiques uniques qui rendent les nanomatériaux attractifs pour diverses applications expliquent également leur potentiel d'effets biologiques indésirables. La nanotoxicologie étudie comment ces propriétés – notamment la taille, la forme, la chimie de surface, la charge et la solubilité – influencent les interactions avec les organismes vivants. Une préoccupation majeure concerne la capacité des nanoparticules à se déplacer dans l'organisme après exposition par inhalation, ingestion ou contact cutané. Leur petite taille leur permet d'échapper aux mécanismes normaux d'élimination physiologique, comme la phagocytose par les macrophages pulmonaires, et d'accéder aux organes et tissus sensibles, protégés des particules plus grosses.
Une fois dans l'organisme, les nanoparticules peuvent induire une toxicité par plusieurs mécanismes. L'un des plus étudiés est la génération d'espèces réactives de l'oxygène (ERO), qui entraîne un stress oxydatif. La grande surface spécifique des nanoparticules offre une large interface aux réactions catalytiques susceptibles de produire des radicaux libres, lesquels peuvent à leur tour endommager les cellules en oxydant les protéines, les lipides et l'ADN. Un autre mécanisme est l'inflammation : le système immunitaire reconnaît les nanoparticules comme des envahisseurs étrangers, déclenchant une réponse inflammatoire persistante pouvant entraîner des maladies chroniques. De plus, certains nanomatériaux, notamment fibreux comme certains types de nanotubes de carbone, ont été comparés à l'amiante en raison de leur rapport d'aspect élevé, ce qui soulève des inquiétudes quant à leur cancérogénicité. L'objectif de ce domaine est de comprendre ces mécanismes afin d'établir des relations dose-réponse, d'identifier les matières dangereuses et d'orienter le développement de nanomatériaux et de protocoles de manipulation plus sûrs afin de réduire les risques pour les travailleurs, les consommateurs et l'environnement.
