Etude des effets d’une co-exposition COV/PUF : pré-requis et exemple de l’impression 3D polymère

L'exposition à de multiples substances chimiques, sous des formes physiques variées, est une réalité en milieu professionnel. Pourtant peu d’études de toxicologie traitent du danger associé à l’inhalation de mélanges complexes de substances, comme c’est le cas dans la fabrication additive.
La fabrication additive, en plein essor ces dernières années, trouve une application dans de nombreux secteurs d’activité. L’un des procédés utilisés est la technique de dépôt de fil fondu. Cette technique consiste à fabriquer un objet en déposant au travers d’une buse de fines couches de polymère chauffé, pouvant conduire à l’émission de fumées composées de composés organiques volatils (COV) et d’un aérosol contenant majoritairement des particules ultrafines (PUF).
Le polymère d’acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS) est très émissif et génère des PUFs, des COVs et aussi d’autres substances entrant dans la composition des fils (retardateurs de flamme, métaux, plastifiants, colorants…). Même si les concentrations atmosphériques de chacune des substances n’atteignent pas leur valeur limite d’exposition professionnelle, des questions subsistent quant aux effets sur la santé de ces cocktails chimiques mêlant vapeurs et particules. Quelques études chez l’Homme ou chez le rat ont mis en évidence des effets sur l’appareil respiratoire et des atteintes plus systémiques comme sur la pression sanguine artériolaire ; elles méritent cependant d’être consolidées pour préciser le risque chimique encouru par les salariés manipulant ces imprimantes.
Au préalable de toute étude de toxicologie par inhalation, nous devons nous assurer que le dispositif de génération permette la production en quantité suffisante d’une atmosphère stable pendant au minimum 6 heures et reproductible sur plusieurs jours avec des niveaux de concentrations en PUF et COV maîtrisés. Or des 1ers résultats obtenus avec une imprimante 3D commerciale ont montré que les émissions de PUFs issues d’un fil d’ABS ne sont ni constantes sur une journée ni reproductibles d’une impression à l’autre dans les mêmes conditions. Pour pallier à ces inconvénients, le recours à un banc d’essai reproduisant des fumées émises lors de la thermo-dégradation de polymères utilisés en impression 3D s’avère nécessaire pour nous affranchir des contraintes liées aux imprimantes commerciales (rampe de température limitée, quantité d’aérosol insuffisant, émissions instables, enceinte non étanche). Après une première étape de caractérisation des fumées, le dispositif sera intégré au système d’exposition par la voie oro-nasale des animaux. Une vigilance particulière sera portée lors de cette seconde étape pour garantir le transport des fumées jusqu’aux tours d’inhalation en préservant leurs caractéristiques physico-chimiques.
Si l’élaboration de ce banc d’essai est réalisée avec des filaments d’ABS, l’objectif est d’être en capacité de mener des études toxicologiques chez l’animal quel que soit le type de polymère rencontré.