Los investigadores han invertido mucho tiempo y dinero investigando nuevas aplicaciones de la nanotecnología, pero se ha invertido relativamente poco en investigar los efectos de estas partículas en la salud humana y el medio ambiente. Los elementos se comportan de manera diferente cuando se fabrican a una escala extremadamente pequeña, por lo que pueden reaccionar a su entorno de formas inesperadas. Es posible que puedan ingresar al cuerpo de maneras que antes no podían, afectando el cerebro u otros tejidos; Dado que muchos de estos elementos no pueden romper la barrera hematoencefálica cuando están en su forma estándar, nadie sabe realmente qué pasará cuando lo hagan. Las formas de las nanopartículas también pueden ser bastante diferentes de lo que es habitual para el elemento, lo que puede hacer que los sistemas vivos no sepan cómo reaccionar ante ellas o que respondan negativamente.
¿Qué es la nanotecnología?
La nanotecnología es un área de la ciencia y la ingeniería que implica el estudio y manipulación de partículas de 1 a 100 nanómetros de tamaño. Un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro, y un metro mide aproximadamente 39 pulgadas. Las partículas en este rango de tamaño a menudo tienen propiedades inusuales, y se espera que se puedan explotar para brindar enormes beneficios en campos como la ciencia, la ingeniería, la medicina y la informática.
El comportamiento de las nanopartículas
Según los expertos, el problema es que los elementos a nanoescala se comportan de manera diferente a las partículas de mayor tamaño en las que se encuentran normalmente. Por ejemplo, las propiedades del grafito son bien conocidas: ocupa un lugar específico en las directrices de toxicología y no se considera un material peligroso o reactivo en circunstancias normales. El físico ganador del Nobel Richard Smalley de la Universidad de Rice descubrió nanotubos de carbono y fullerenos (buckybolas), nanopartículas de carbono, que se clasifican como formas de grafito debido a la forma en que se organizan los átomos de carbono. Sin embargo, estas partículas se comportan de manera diferente al grafito, lo que hace que su clasificación sea potencialmente peligrosa.
Los científicos saben que las sustancias se vuelven más reactivas a medida que sus partículas se hacen más pequeñas porque el área de superficie es mayor en relación con el volumen, lo que proporciona una superficie más grande en la que pueden ocurrir reacciones químicas para una cantidad determinada de sustancia. Un ejemplo se refiere al elemento hierro. Un clavo de hierro no se quemará, pero la misma cantidad del elemento en forma de polvo extremadamente fino se encenderá espontáneamente cuando se exponga al aire. De manera similar, las sustancias que normalmente son bastante inertes pueden sufrir reacciones químicas inesperadas en el cuerpo humano o en el medio ambiente cuando se encuentran en forma de nanopartículas.
Cómo interactúan las nanopartículas con los sistemas vivos
Cualquier evaluación de los peligros de la nanotecnología se complica por el hecho de que el tamaño y la forma de las nanopartículas pueden afectar su bioactividad y toxicidad. Como resultado, puede que no sea posible una categorización simple basada en las propiedades conocidas de los elementos. Su capacidad para interactuar con los sistemas vivos aumenta porque a menudo pueden penetrar la piel, ingresar al torrente sanguíneo a través de los pulmones y cruzar la barrera hematoencefálica. Una vez dentro del cuerpo, puede haber más reacciones bioquímicas, como la creación de radicales libres que dañan las células y el ADN. Otro problema es que, si bien el cuerpo tiene defensas integradas para las partículas naturales que encuentra, la nanotecnología está introduciendo sustancias completamente nuevas que el cuerpo no reconocería o no podría manejar.
A veces, las propiedades físicas, a diferencia de las químicas, de las partículas pueden hacerlas peligrosas por sí solas de formas inesperadas. El amianto es un ejemplo. Dado que es químicamente bastante inerte, inicialmente se pensó que era inofensivo y se usó ampliamente, pero cuando se corta o se rompe, este material produce fibras diminutas en el aire que se pueden inhalar. Ahora se ha establecido que estas fibras pueden causar cáncer cuando se alojan en los pulmones, y parece que el efecto se debe a su tamaño y forma, y a la forma en que interactúan mecánicamente con las células pulmonares.
Un estudio científico encontró que algunos tipos de nanotubos de carbono se parecen mucho a las fibras de asbesto en sus dimensiones y forma, y las pruebas en animales mostraron que los nanotubos causan inflamación y lesiones en el tejido expuesto a ellos. Aún no se ha demostrado ningún vínculo con el cáncer, pero en el caso del asbesto, la enfermedad puede desarrollarse solo varias décadas después de la exposición. Hoy en día, aún se atribuyen 3,000 muertes por año al asbesto debido al uso de hace décadas. Aquellos preocupados por los posibles peligros de la nanotecnología esperan evitar un escenario futuro similar o incluso peor, especialmente considerando el creciente mercado de nanopartículas en productos tan diversos como pintura para automóviles, raquetas de tenis y maquillaje.
Estudios sobre efectos de nanopartículas
En marzo de 2004, las pruebas realizadas por la toxicóloga ambiental Eva Oberdörster, Ph.D., de la Universidad Metodista del Sur en Texas, encontraron daño cerebral extenso en peces expuestos a fullerenos por un período de solo 48 horas a una dosis relativamente moderada de 0.5 partes por millón. – comparable con los niveles de otros contaminantes encontrados en entornos similares. Los peces también exhibieron marcadores genéticos modificados en sus hígados, lo que indica que toda su fisiología se vio afectada. En una prueba simultánea, los fullerenos mataron a las pulgas de agua, un eslabón importante en la cadena alimentaria marina.
Oberdörster no pudo decir si los fullerenos también causarían daño cerebral en humanos, pero advirtió que se necesitan más estudios y que la acumulación de fullerenos con el tiempo podría ser una preocupación, particularmente si se les permitiera ingresar a la cadena alimentaria. Estudios anteriores en 2002 del Centro de Nanotecnología Biológica y Ambiental (CBEN) indicaron nanopartículas acumuladas en los cuerpos de animales de laboratorio, y otros estudios mostraron que los fullerenos viajan libremente a través del suelo y podrían ser absorbidos por las lombrices de tierra. Este es un eslabón potencial de la cadena alimentaria para los humanos y presenta uno de los posibles peligros de la nanotecnología.
También se ha demostrado que otras nanopartículas tienen efectos adversos. Una investigación de la Universidad de California en San Diego a principios de 2002 reveló que las nanopartículas de seleniuro de cadmio, también llamadas puntos cuánticos, pueden causar intoxicación por cadmio en humanos. El cadmio es tóxico en cualquier forma que el cuerpo pueda absorber, pero el pequeño tamaño de estas partículas puede aumentar el riesgo de exposición accidental. En 2004, el científico británico Vyvyan Howard publicó los hallazgos iniciales que indicaban que las nanopartículas de oro podrían moverse a través de la placenta de una mujer embarazada hasta su feto. Incluso ya en 1997, los científicos de Oxford descubrieron que las nanopartículas utilizadas en los protectores solares creaban radicales libres que dañaban el ADN.
El futuro
No hay duda de que las nanopartículas tienen propiedades interesantes y útiles y pueden traer grandes beneficios, pero la investigación sobre sus posibles efectos adversos aún está en curso y las personas ya están expuestas a ellas. Los trabajadores empleados en la fabricación de productos que contienen nanopartículas están en mayor riesgo: el Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) de EE. UU. Informa que más de 2 millones de estadounidenses están expuestos a altos niveles de estas partículas, y creen que esta cifra aumentará a 4 millones. en el futuro cercano. Varios grupos han propuesto una moratoria sobre la fabricación y comercialización de productos que contienen nanopartículas e instan a que la investigación preceda a la fabricación en lugar de seguirla. Existe la preocupación de que los fuertes impulsos económicos y la competencia en el mercado puedan estar prevaleciendo sobre la prudencia científica en lo que respecta a la salud pública y los peligros potenciales de la nanotecnología.