Sous forme micrométrique, les poussières de dioxyde de titane sont source d'irritation oculaire et des voies respiratoires (irritation mécanique).
Le 10 mars 2006, le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) a classé le dioxyde de titane cancérogène possible pour l'homme (catégorie 2 B).
Des discussions existent quant à l'éventuelle toxicité du TiO2 nanométrique. Sous cette forme, les tests in vitro montrent une toxicité cellulaire de type inflammatoire (stress oxydant) due - comme cela semble être toujours le cas chez les nanoparticules intéressantes comme catalyseur - à une réactivité de surface augmentée.
Les toxicologues craignent que ce TiO2 puisse passer les barrières biologiques, voire s'accumuler dans certains organes (cytoplasme cellulaire) faute d'élimination suffisante par le rein. Ils craignent que le TiO2 ayant pénétré les cellules ne lèse leur ADN (observé in vitro) avec des effets à long terme sur l'individu et les générations suivantes .
Lors du nanoforum du CNAM, la représentante de l'Agence française de sécurité sanitaire des produits de santé (AFSSAPS) a dit craindre :
- des maladies auto-immunes ;
- une accumulation dans le foie (qui est un des organes de détoxication des métaux) ;
- des accidents graves avec des produits d’écho-contraste.
Des industriels (cimenteries, fabricants d'enduits et peintures) proposent d'utiliser des particules nanométriques de dioxyde de titane comme catalyseur épurateur des COV et NOx émis par les véhicules dans l'air. Ces particules seraient ajoutés lors de leur fabrication dans les murs de béton ou dans certains matériaux routiers (enrobé, mur anti-bruit...).
Une polémique existe sur le risque que ces nanoparticules (TiO2) puissent quitter le substrat (routier en particulier, suite à l'usure du matériaux) pour pénétrer les organismes vivants :
- Les toxicologues des industriels estiment que ce TiO2 ne serait plus présent sous sa forme nanométrique dans la structure « poreuse » du ciment contenant du TiO2, car, d'après eux, il y formerait des agglomérats .
- D'autres toxicologues (Mme Marano de l'université Paris 7 et M. Boczkowski de l'Inserm par exemples), indépendants des fabricants, considèrent que si une activité photocatalytique significative existe encore, cela implique que les nanoparticules de TiO2 soient encore accessibles aux gaz qui circulent dans le matériaux ou au contact de surfaces microporeuses . Or cette réactivité est ce qui rend ces particules pathogènes pour la cellule, éventuellement au sein d'agglomérats qui ne peuvent donc pas être denses, stables et solides .
- Se pose aussi la question de la toxicité des produits de dégradation (ex : alcool transformé en formaldéhyde, NOx en nitrates déjà trop présents dans notre environnement eutrophisé) avec des impacts immédiats et différés possibles, dans l'espace et dans le temps, via la contamination de l'eau, de l'air et des sols (via la bioturbation).
Les enfants seraient particulièrement sensible aux effets du dioxyde de titane. C'est pourquoi l'Autorité européenne pour la sécurité alimentaire (EFSA) et l'Agence Française de Sécurité Sanitaire, de l'Environnement et du Travail (AFSSET), conseillent d'éviter les crèmes solaires comprenant du dioxyde de titane chez les enfants en bas âge.
