Nanotoxicología: nanopartículas ¿amigas o enemigas?

Por Iván Rodríguez Duran

De acuerdo con las conclusiones de dos informes recientes sobre nanotoxicología, la mayoría de los estudios realizados en los últimos diez años se han centrado principalmente en la aplicación de los nanomateriales en lugar de su riesgo para la salud humana y el medio ambiente.

Pero ¿a qué se debe la falta de estudios de riesgo para la salud humana y el medio ambiente? Todo apunta a la falta de disponibilidad de expertos en el tema.

Esto me recuerda a la visión productiva que se empeña en dar al ingeniero de materiales hoy en día: “usted debe ser capaz, de resolver problemas, cubrir necesidades mediante la fabricación y el diseño de nuevos materiales o mejorar los que ya existen” me comentaba un profesor de materiales hace unos años. ¿Pero qué pasa cuando estos materiales pasan a estar fuera de uso? ¿Qué repercusión pueden tener sobre la salud humana, sobre todo si nos movemos en el campo de  los biomateriales? A veces a estas preguntas, no es fácil responder precisamente por la falta de gente especializada en el tema.

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Harald Krug, un toxicólogo que contribuyó significativamente en los informes, llegó a la conclusión, en base a sus diez años de estudio en el campo nanoseguridad, que hasta ahora no hemos sido testigos de los riesgos debido a la utilización de los nanoproductos o nanopartículas libres. Sin embargo, aunque no hay pruebas sólidas sobre los efectos nocivos de las nanopartículas sintéticas, añadió: las compañías que planean vender sus “nanoproductos” deberían echar un vistazo a su ciclo de vida completo, desde la producción, su uso hasta que se elimine o se recicle.

Un informe publicado por la Asociación de la Industria Química y la Sociedad Alemana de Ingeniería Química y Biotecnología ofrece una sinopsis sobre los estudios de investigación relevantes. En uno de estos estudios, el Hospital Cantonal de St. Gallen ha examinado la posibilidad de entrada de las nanopartículas en la placenta humana y en el sistema circulatorio de un feto y descubrieron que las partículas con un diámetro de 200 a 300 nm fueron capaces de entrar en su torrente sanguíneo.

En el segundo informe que fue presentado recientemente en Bruselas, se centró en la falta de conocimiento en el campo nanotoxicología y destacó la necesidad de llevar a cabo estudios de investigación que permiten el uso directo de los nanomateriales, sin causar daños ni para la salud humana o para el medio ambiente.

Hay un dicho que en castellano dice: “cuando el río suena agua lleva”, lo que al caso nos viene como anillo al dedo, pues la evidencia de que ciertas nanopartículas son nocivas para la salud, son palpables, como muestran los siguientes estudios de los que me hago eco.

Resulta que investigadores de la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU) han descubierto que las nanopartículas de óxido de zinc, un compuesto químico muy utilizado en productos de consumo, son capaces de causar cáncer.

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De izquierda a derecha: el profesor asistente Ng Kee Woei y profesor Oachim Loo muestra las células con ADN dañado por las nanopartículas de óxido de zinc. (Universidad Tecnológica de Nanyang)

De acuerdo con el estudio, las nanopartículas de óxido de zinc son capaces de entrar en las células humanas, causando daños en el ADN de las células, y a su vez estimulando la p53, una proteína que impide la multiplicación de las células dañadas y su conversión en células cancerosas. Sin embargo, las células que carecen de p53 o no puede generar la cantidad adecuada de p53 funcional se convierten en células cancerosas cuando fueron expuestas a las nanopartículas de óxido de zinc.

Los resultados del estudio enfatizan en que las empresas deberían  de volver a evaluar los efectos tóxicos de las nanopartículas de óxido de zinc utilizado en productos de consumo y llevar a cabo más estudios de investigación sobre los niveles de concentración y aplicación de las nanopartículas en productos de uso diario. Los resultados han revelado también que según Ng: Las nanopartículas de óxido de zinc son capaces de elevar los niveles de estrés en las células, causando la muerte de la inflamación o incluso de células.

A día de hoy el equipo también está investigando las posibilidades de re-diseño de los nanomateriales con el fin de reducir sus efectos tóxicos sobre la salud humana, conservando sus propiedades funcionales.

Las nanopartículas de ZnO no han sido blanco exclusivo de estudio por el grupo del doctor Ng, si no que un equipo de investigadores de Suiza y Australia ha desarrollado un método óptico para examinar cuantitativamente la concentración de nanopartículas de óxido de zinc que como he mencionados se usa en productos de consumo como cremas solares.

De aquí surge la siguiente paradoja, por un lado las cremas solares las utilizamos para protegernos de las exposición a los rayos solares, pero sabiendo que en su composición presentan nanopartículas de ZnO que son tóxicas. ¿Frente a qué nos estamos protegiendo realmente?

Las nanopartículas de óxido de zinc presentan una buena absorción óptica en el rango ultravioleta A y ultravioleta B y la transparencia en el rango de luz visible, por lo que es un ingrediente atractivo y adecuado para los cosméticos de protección solar. Sin embargo, la manifestación de la toxicidad de las nanopartículas de óxido de zinc en algunos tipos de células humanas llevó al equipo de investigación a estudiar el impacto de tales nanomateriales en la piel.

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El color amarillo representa la fluorescencia de la piel excitada a 405 nm, de color violeta se representa la distribución de nanopartículas de óxido de zinc en la piel (estrato córneo) excitado a 770 nm (Biomedical Optics Express)

El método del equipo de investigación se basa en la caracterización de las propiedades ópticas del nanomaterial. Para el estudio, el equipo utilizó un microscopio óptico no lineal que utiliza una luz láser de pulso corto para iluminar la muestra y registra la señal de retorno resultante.

El equipo empleó la formulación de nanopartículas de óxido de zinc en parches, pasándolos por la piel durante cinco minutos, manteniéndolos durante ocho horas a la temperatura del cuerpo y lavándolos al final. Los resultados preliminares mostraron que las nanopartículas no pudieron entrar por debajo de la capa de la piel externa (epidermis), por lo que el riesgo de toxicidad se intuye en consecuencia bajo.

Por tanto esto nos muestra que la caracterización óptica adecuada se puede emplear como técnica no invasiva para realizar estudios toxicológicos in vivo de nanopartículas. http://www.osa.org

Finalmente voy solamente a remitir al lector a otro estudio relacionado con el tema aquí tratado, pero en este caso con nanopartículas de óxido de cerio que se emplean como aditivos para combustible. http://www.marshall.edu

Concluyo diciendo, que hay que estar atento con lo que nos venden, puesto que todo aquello que lleve los prefijos “nano”  no tienen porqué ser beneficiosos para la salud aunque “a priori” nos lo puedan presentar como tal, puesto que de estos materiales obtenemos beneficios en cuanto a su funcionalidad, pero poco sabemos sobre sus efectos en la salud e incluso en el medio ambiente.

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