Maquetación 7 Vértices [

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2 Maquetación 7 Vértices [

3 Índice 1. Introdución Conceptos previos. Qué son las nanopartículas? Usos de los nanomateriales Riesgos para la salud. Evidencia científica Proyectos y estudios Bibliografía... 11

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5 1. INTRODUCCIÓN En la ropa que usamos, las cremas y maquillajes, aparatos electrónicos, etc, las nanopartículas están presentes en los productos que usamos en nuestra vida diaria. Son materiales a escala de átomos, lo que les confiere propiedades ópticas, electrónicas o magnéticas de interés comercial. La industria ha realizado grandes progresos en el campo de la nanotecnología y cada vez más se usan en multitud de productos y se investigan también para su uso en medicamentos. Permiten rentabilizar las materias primas, miniaturizar determinados aparatos, hacerlos más ligeros y rápidos. Sin embargo el conocimiento que tenemos de lo que ocurre con ellas cuando termina la vida útil de los productos que las contienen y de cómo pueden afectar a nuestra salud es muy limitado, ya que sus propiedades pueden hacer que tengan un comportamiento diferente cuando interactúan con seres vivos. De hecho, las nanopartículas son similares en escala a los virus y los mecanismos de absorción y transporte en los tejidos son diferentes a los que exhiben los compuestos a macroescala. La literatura científica sobre sus posibles efectos en la salud es cada vez más numerosa pero dadas las peculiares características de las nanopartículas y sus interacciones con los seres vivos, se teme que los ensayos toxicológicos clásicos no sean aplicables o sus resultados no sean fiables cuando se utilizan con nanopartículas. En el caso de las que llegan al suelo, se sabe que determinadas propiedades de éste como la acidez, influyen en la disolución y toxicidad de las nanopartículas de Zn. En el caso de las nanopartículas de plata, su toxicidad incrementa con el tiempo y su recubrimiento afecta a su toxicidad para los invertebrados del suelo. Queda mucho por estudiar para comprender las exposiciones que pueden darse en un ecosistema incluyendo interacciones entre especies y transferencia trófica. Los ensayos de laboratorio en los que se usa una sola especie deben ser interpretados con precaución, ya que la realidad no es esa sino mucho más compleja: el comportamiento de las nanopartículas en un ecosistema puede ser completamente diferente y es necesario conocer las rutas que pueden seguir y como pueden transferirse por las interacciones entre seres vivos. 5

6 2. CONCEPTOS PREVIOS. QUÉ SON LAS NANOPARTÍCULAS? El prefijo nano proviene del griego nanos, que significa pequeño o enano. La idea original de manipular materiales a una escala muy pequeña surgió en una reunión de la American Physical Society donde Richard Feynman lanzó la pregunta de qué ocurría si pudiéramos ordenar los átomos uno a uno de la forma que quisiéramos (1). Actualmente se usa de forma muy extensa en ciencia y tecnología por lo que es importante acotar el término de forma adecuada. La unidad de escala en el Sistema Internacional de Unidades de Pesos y Medidas que se usa para las nanopartículas o nanomateriales es el nanómetro. Un nanómetro es la billonésima parte de un metro, la millonésima de un milímetro (10-9 m). Imaginar algo a una escala tan pequeña puede ser díficil. Como ejemplo, el grosor de una hoja de periódico es de nanometros o a otra escala, si una canica midiera un nanometro entonces la Tierra mediría un metro. En los sistemas biológicos es fácil encontrar estas medidas ya que la mayoría de los procesos del interior de la célula se dan en nanometros (una hebra de ADN mide 2nm)(2). El término «nanomaterial» como material que tenga cual quier dimensión externa en la nanoescala o con una estructura interna o superficial en la nanoescala. El término «nanoescala» se define como intervalo de tamaños entre aproximadamente 1 nm y 100 nm (3). No existe una definición única de nanopartícula aunque la mayoría de autores convienen que las nanopartículas son porciones de materia diferenciadas del medio donde se encuentran y cuya longitud, al menos en una de sus dimensiones está entre 1 y 100 nm. La nanotecnología se define como la capacidad de manipular la materia para diseñar, obtener y aplicar nuevas estructuras y sistemas a escala nanométrica, aunque la US National Nanotechnology Initiative añade que una tecnología sólo se puede definir como nanotecnología si (4): 1. La investigación y el desarrollo tecnológico se aplican a estructuras cuya longitud esté comprendida entre 1 y 100 nanómetros (nm) al menos en una de sus dimensiones. 2. Se obtienen o utilizan estructuras, dispositivos y sistemas que presenten propiedades y funciones características como consecuencia de su dimensión nanométrica. 3. Que se tenga la capacidad de controlar o manipular a escala atómica. Según el número de dimensiones que un nanomaterial tenga en la escala nanométrica (4): Tres dimensiones a escala nanométrica: nanocristales y fullerenos. Dos dimensiones a escala nanométrica: nanotubos y nanohilos. Una dimensión a escala nanométrica: sólo su grosor es de orden nanométrico. 6

7 A medida que el tamaño se hace más pequeño, la proporción de moléculas y/o átomos en la superficie aumenta de forma exponencial, afectando así a propiedades como las eléctricas, mecánicas, magnéticas, ópticas o químicas y haciéndolas diferentes de las de los mismos materiales a escala no nanométrica. Su mayor superficie respecto al volumen junto con esas propiedades entre otros factores determinan la toxicidad de las nanopartículas (1,2,4). En cuanto a sus efectos en el medio ambiente, su pequeño tamaño y altas propiedades catalíticas son de preocupación por sus posibles efectos e interacciones en ecosistemas y con los seres vivos (5). Las nanopartículas pueden llegar al medio ambiente en cualquier fase de producción, reciclado o residuo pero también existen de forma natural: las erupciones volcánicas, la erosión física y química de rocas, en el mar, etc. La combustión diesel y determinados procesos industriales también las producen y se sospecha que pueden liberarse desde productos de consumo que las contienen. Una vez liberadas al medio pueden agregarse en partículas de mayor tamaño o persistir tal cual en el aire, agua, suelo y sistemas biológicos (5). 3. USOS DE LOS NANOMATERIALES El término nanotecnología cubre una gran variedad de usos y aplicaciones industriales y también médicas y farmacológicas: terapéutica, desarrollo de medicamentos, diagnóstico por imagen y tratamiento del cáncer, biodetección de patógenos, ingeniería de tejidos, dentríficos que refuerzan la dentina, etc. En el sector alimentario: encapsulamiento de micronutrientes, mejora de sabor y textura, mejora de la vida media y propiedades antibacterianas en la manufactura de alimentos. Otros usos incluyen la remediación ambiental mediante la detección y elimación de sustancias tóxicas, generación y almacenamiento de energía, cosmética y productos de cuidado personal, pinturas y recubrimientos, productos de limpieza, catalizadores y lubricantes, productos deportivos, productos textiles repelentes al agua, electrónica, productos de uso diario con propiedades antibacterianas, etc (1,6 8). 7

8 4. RIESGOS PARA LA SALUD. EVIDENCIA CIENTÍFICA Las mismas propiedades que hacen que las nanopartículas sean adecuadas para determinados usos, como la capacidad para atravesar barreras biológicas y su gran superficie reactiva, son las que les confieren gran potencial toxicológico. Es lo que se conoce como la paradoja de los nanomateriales (1). No todas las nanopartículas son tóxicas, su toxicidad depende de su composición química y forma además de su tamaño y envejecimiento. Por ello el estudio de la toxicidad no debe limitarse a estudiar cada material o morfología por separado (9). Las nanopartículas entran en el organismo a través de la piel, la ruta oral, o el tracto respiratorio, desde donde pueden trasladarse a otras partes del cuerpo y atravesar la membrana celular (5): Vía inhalatoria: los nanomateriales pueden depositarse depositarse en los diferentes compartimentos del aparato respiratorio (boca, fosas nasales, laringe, faringe, los bronquios, bronquiolos y alvéolos). A mayor tamaño de partícula mayor deposición y antes ocurre. Por tanto las más finas son las que profundizan más en el sistema respiratorio. Estudios en ratas muestran que pueden llegar al cerebro a través del nervio olfativo (4,8). Vía dérmica: no se conoce en profundidad, aunque hay estudios que sugieren que pueden penetrar a través de la piel (4). Vía digestiva: tampoco se conoce bien pero puede producirse por la ingestión directa de nanopartículas o por la deglución de la deglución de las retenidas en las vías altas de sistema respiratorio (4,10). La población está expuesta de forma rutinaria a estas partículas en el aire ambiente, sobre todo a las procedentes de humos diesel. La inhalación parece ser la ruta más frecuente de exposición a nanopartículas presentes en el medio ambiente (5). Para conocer cómo pueden afectar a la salud hay que identificar el riesgo, caracterizarlo (saber la cantidad de nanomaterial que produce una respuesta, o sea conocer la dosis-respuesta) y evaluar la exposición (conocer la cantidad a la que la población está expuesta) (1). Hay grandes lagunas en el conocimiento de determinados aspectos que son fundamentales para evaluar los efectos en la salud de las nanopartículas: la dosis-respuesta, el uso de métodos estandarizados para su evaluación, la susceptibilidad individual, la respuesta a nivel celular, y la respuesta a nivel de órganos y sistemas. Aunque hay muchos proyectos a nivel mundial evaluando sus potenciales riesgos y peligros, no usan métodos ni materiales estándar por lo que los resultados de diferentes equipos de investigación y diferentes nanomateriales no son comparables (1). 8

9 Respecto a su toxicología, se conocen tres mecanismos: Respuesta inflamatoria. Disfunción de macrófagos. Genotoxicidad. En los últimos años se han llevado a cabo numeros estudios ecotoxicológicos pero también carecen de estandarización y no son lo suficientemente sistemáticos como para poder comparar resultados. El uso y producción crecientes de nanomateriales conlleva múltiples puntos de entrada y exposición ambiental, incluyendo las rutas tradicionales de exposición: residuos líquidos, gaseosos y sólidos y la liberación desde productos de consumo durante su vida útil y después. La biocumulación es en teoría posible pero se desconoce si supone una ruta de exposición relevante para el ser humano (1). Respecto a los estudios epidemológicos, hay un creciente cuerpo de evidencia sobre los efectos en la salud que tiene la exposición a partículas en lugares de trabajo (10) así como en el aire exterior e interior (1). De estos estudios se desprende que los efectos en salud siempre dependerán de varios factores: la intensidad y duración de la exposición; la composición y distribución de tamaño de las partículas; la susceptibilidad y existencia de problemas de salud previos; interacciones con otros factores de riesgo como el hábito de fumar y condiciones socioeconómicas pero hay muchos interrogantes por resolver sobre los impactos en la salud que ocurren después de la inhalación en relación con la ingesta, distribución, acumulación y efectos biológicos en órganos secundarios. Otras rutas de entrada aparte de la respiratoria, como pueden ser la dérmica y la intravenosa están peor caracterizadas (1,10). La mayor parte de estudios llevados a cabo han estudiado ambientes laborales y también exposición de población general a contaminación del aire exterior e interior y concluyen que efectivamente hay efectos adversos en la salud (cardiovasculares y respiratorios) asociados a la fracción ultrafina de partículas respirables. Hay mecanismos que no se conocen, ni tampoco se sabe si las partículas que se inhalan en su forma aglomerada lo siguen estando una vez en el interior del cuerpo o no, y como afecta ello a su toxicidad (10,11). En cuanto a límites de exposición, el NIOSH establece algunos para determinados tipos de nanopartícula, como las partículas de dióxido de titanio pero no los hay de forma sistemática. Queda mucho por avanzar en la evaluación de los efectos en la salud de las nanopartículas. Las recomendaciones que el Comité científico de los riesgos sanitarios emergentes y recientemente identificados de la Comisión Europea da al respecto son (12): 9

10 Los métodos actuales de evaluación de riesgos son adecuados pero pueden no ser suficientes, y los que evalúan exposición medioambiental no son necesariamente los más adecuados, por lo que es necesario cambiarlos para la evaluación de riesgos de nanopartículas. Son necesarias nuevas metodologías para determinar las propiedades físicas y químicas de las nanopartículas, medir la exposición y detectar sus desplazmientos en organismos vivos y en el medio ambiente. Se necesitan más datos y conocimiento sobre nanopartículas y sus potenciales efectos negativos sobre los ecosistemas, el medio ambiente en general y los seres humanos. Esta falta de conocimiento puede impedir una adecuada evaluación del riesgo. 5. PROYECTOS Y ESTUDIOS NANEX project (13) Nanoecotoxicity (14) Nanofate (15) Sun Project: Sustanaible nanotechnologies project (16) Nanoimpact (17) 10

11 BIBLIOGRAFÍA (1) Impact of engineered nanomaterials on health: considerations for benefit-risk assessment - Joint EASAC-JRC Report (2) US National Nanotechnology Initiative (3) Recomendación de la Comisión de 18 de octubre de 2011 relativa a la definición de nanomaterial. (4) Gracia M, Farrás R, Senovilla P. Riesgos asociados a la nanotecnología - Nota técnica de prevención 797. Inst. Nac. Segur. e Hig. en el Trab. Notas Técnicas Prevención (5) Roy R, Kumar S, Tripathi A, Das M, Dwivedi PD. Interactive threats of nanoparticles to the biological system. Immunol. Lett. 158(1-2): (6) Mohanraj VJ, Chen Y. Nanoparticles A Review. Trop. J. Pharm. Res. 2006;5(June): (7) Salata O. Applications of nanoparticles in biology and medicine. J. Nanobiotechnology Apr 30;2(1):3. (8) La seguridad y salud en la exposición a nanopartículas (9) Buzea C, Pacheco II, Robbie K. Nanomaterials and nanoparticles: sources and toxicity. Biointerphases Dec;2(4):MR (10) Stone V et al. Engineered Nanoparticles : Review of Health and Environmental Safety (11) Hansen SF, Baun A, Tiede K, Gottschalk F, Der D Van, Peijnenburg W, et al. The European Network on the Health and Environmental Impact of Nanomaterials Environmental fate and behaviour of nanoparticles - beyond listing of limitations (12) Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks (SCENIHR). Risk Assessment of Products of Nanotechnologies (13) NANEX Project [Internet]. Available from: (14) NanoEcotoxicity [Internet]. Available from: 11

12 (15) NanoFate [Internet]. Available from: e41628ee01fa03face59fa3e2089 (16) SUN Project: Sustanaibles Nanotechnologies [Internet]. Available from: (17) European Network on the Health and Environmental Impact of Nanomaterials [Internet]. Available from: 12

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