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Desde el descubrimiento del fuego hasta nuestros días, el hombre ha modificado las condiciones ambientales del medio que le rodea como consecuencia del trabajo, con la consiguiente generación de contaminantes de tipo físico, químico o biológico. Gracias a la ciencia y la tecnología hemos progresado como civilización en mejorar cada vez más nuestra calidad de vida, eso es indiscutible, pero también hemos sufrido accidentes y enfermedades en el camino.
Ha sido el precio a pagar con multitud de avances desde tiempo inmemorial, unas veces por desconocimiento inicial del peligro y otras por imprudencias o negligencias. Los ejemplos a lo largo de la historia son innumerables: desde la toxicidad de los metales en los inicios de la metalurgia hasta la radioactividad, pasando por el amianto, los productos orgánicos de síntesis, etc.
Han pasado ya más de 40 años desde que el premio Nobel de Física Richard Feynman ofreció en el Caltech de California su famoso discurso titulado En el fondo hay espacio de sobra (There’s Plenty of Room at the Bottom.) Y la apuesta de Feynmann por una manipulación a escala atómica es ya toda una emergente y prometedora realidad, que se nos manifiesta con unas perspectivas de futuro tremendamente apasionantes.
La National Nanotechnology Initiative, organismo de referencia internacional, define a la Nanotecnología como el conocimiento y el control de la materia en dimensiones de aproximadamente entre 1 y 100 nanómetros, donde podemos encontrar unos fenómenos únicos que nos permiten nuevas aplicaciones.
Para hacernos una idea del tamaño en el que nos estamos situando, hay que tener en cuenta que un nanómetro corresponde a una mil millonésima de un metro o una millonésima de milímetro. Una hoja de papel tiene aproximadamente 100.000 nanómetros de grosor. Y un solo átomo de oro tiene un diámetro de aproximadamente un tercio de un nanómetro.
La escala de las cosas | Imagen: The Scale of Things
Las dimensiones de entre 1 y 100 nanómetros se conocen como la escala nanométrica.
Propiedades insólitas de la física, la química y la biología pueden surgir en los materiales que se fabrican o manipulan en esta escala tan minúscula. Estas propiedades presentan una respuesta y comportamiento distinto a lo que hasta ahora conocíamos o manipulábamos tecnológicamente. Y, lo más preocupante, presentan un riesgo para la salud poco conocido en el ámbito toxicológico.
Una importante propiedad de las nanopartículas es que la relación entre el número de átomos superficiales y el tamaño de la partícula es de tipo exponencial. A medida que disminuye el tamaño de la partícula, el área superficial por unidad de masa aumenta, lo que se traduce en un mayor número de átomos en la superficie. Lo podemos intuir más gráficamente con esta imagen:
Ejemplo | Imagen: NASA Ames Center for Nanotechnology
De hecho, a mayor superficie, mayor será su reactividad y más tóxica la partícula.
Las propiedades relacionadas con la superficie de los materiales, como son las propiedades magnéticas, ópticas, mecánicas o químicas, presentan características muy distintas a otros materiales en escalas no nanométricas. Esas particulares propiedades juegan un papel crucial en la toxicidad de estas partículas tan pequeñas y es importante conocerlas para entender, predecir y gestionar el riesgo potencial que presentan para los trabajadores o las personas que puedan estar expuestas.
En estudios experimentales en animales se ha observado que la respuesta biológica (daño) por exposición a ciertas nanopartículas puede ser mayor que la encontrada para la misma masa de partículas más grandes de composición química similar, debido probablemente al aumento de dicha área superficial como hemos apreciado antes..
Además, las nanopartículas pueden presentar diferentes formas morfológicas (esferas, fibras, tubos, hojas…). La toxicidad es generalmente mayor para nanopartículas con forma tubular o de fibra, seguida de las que tiene formas irregulares, y por último las esféricas.
Izq: Partículas esféricas de óxido de níquel. Dcha: Nanofibra y nanotubo de carbono | Fuente
Sobre los mecanismos de toxicidad de las nanopartículas en el organismo, siguen existiendo muchas lagunas, aunque los indicios apuntan a que se producen daños en membranas celulares, oxidación de proteínas, genotoxicidad, formación de especies reactivas de oxígeno, inflamación y otros efectos similares.
¿Y cómo entran a nuestro organismo estas partículas? Pues ya sea bien en la industria de la nanoelectrónica, o en la investigación con nanomateriales o en cualquier otra actividad que implique la presencia de estos elementos, la principal vía de entrada de las nanopartículas será la vía inhalatoria, a través de la respiración.
Como podemos ver en la siguiente imagen las partículas que inhalamos al respirarlas pueden depositarse en las regiones nasofaríngea, traqueobronquial y alveolar.
Günter Oberdörster | Fuente
A partir de su absorción o depósito por esta vía, las nanopartículas seguirán el siguiente proceso:
- Distribución o traslocación a través de la sangre, la linfa o el sistema nervioso. La traslocación es una propiedad específica de este tipo de partículas tan pequeñas, que se refiere a un proceso mediante el cual las nanopartículas atraviesan las barreras biológicas y pueden aparecer en otras partes del organismo distintas de las de entrada, pero manteniendo su integridad como partícula (es decir sin que se produzca disolución.) Por ejemplo, y aunque parezca sorprendente, llegando al cerebro a través del nervio olfativo.)
- Biotransformación: modificación de la estructura química de la nanopartícula para conseguir que sea más polar y por tanto más soluble en agua, para facilitar su posterior eliminación.
- Eliminación: que puede ser total o parcial, y mediante el aclaramiento (físico o químico)
Como hemos visto, y sin perjuicio de otra de vías de exposición como la dérmica y la digestiva, la principal vía de exposición es la inhalatoria o respiratoria, y todas las medidas de prevención y control deben ir encaminadas a que la posibilidad de contacto por esa vía sea cero. Las medidas de encerramiento o extracción localizada, medidas organizativas y de protección personal, se hacen imprescindibles para garantizar la seguridad y salud de los trabajadores potencialmente expuestos.
Tenemos por delante una fabulosa tecnología emergente que nos está proporcionando avances prometedores en multitud de ámbitos de la ciencia y la tecnología: sanidad, informática, energía, medio ambiente, nuevos materiales, etc. Pero existen serias incertidumbres en los riesgos asociados a la presencia de estos materiales en el entorno laboral de investigación, manipulación o fabricación de los mismos. Queda pues, optar por seguir investigando los efectos para la salud, no bajar la guardia en las medidas de seguridad e invocar siempre el, pocas veces aplicado, principio de precaución.
La pregunta final, salvando las distancias de la escala, se hace inevitable e inquietante ¿Estamos ante un nuevo amianto? De hecho, la propia revista Nature se hizo hace un par de años la misma pregunta en relación con los nanotubos de carbono. Si es así, tenemos la obligación y la responsabilidad de hacer todo lo posible para evitarlo.
La Nanotecnología y sus riesgos para la salud laboral
Ha sido el precio a pagar con multitud de avances desde tiempo inmemorial, unas veces por desconocimiento inicial del peligro y otras por imprudencias o negligencias. Los ejemplos a lo largo de la historia son innumerables: desde la toxicidad de los metales en los inicios de la metalurgia hasta la radioactividad, pasando por el amianto, los productos orgánicos de síntesis, etc.
Han pasado ya más de 40 años desde que el premio Nobel de Física Richard Feynman ofreció en el Caltech de California su famoso discurso titulado En el fondo hay espacio de sobra (There’s Plenty of Room at the Bottom.) Y la apuesta de Feynmann por una manipulación a escala atómica es ya toda una emergente y prometedora realidad, que se nos manifiesta con unas perspectivas de futuro tremendamente apasionantes.
La National Nanotechnology Initiative, organismo de referencia internacional, define a la Nanotecnología como el conocimiento y el control de la materia en dimensiones de aproximadamente entre 1 y 100 nanómetros, donde podemos encontrar unos fenómenos únicos que nos permiten nuevas aplicaciones.
Para hacernos una idea del tamaño en el que nos estamos situando, hay que tener en cuenta que un nanómetro corresponde a una mil millonésima de un metro o una millonésima de milímetro. Una hoja de papel tiene aproximadamente 100.000 nanómetros de grosor. Y un solo átomo de oro tiene un diámetro de aproximadamente un tercio de un nanómetro.
La escala de las cosas | Imagen: The Scale of ThingsPropiedades insólitas de la física, la química y la biología pueden surgir en los materiales que se fabrican o manipulan en esta escala tan minúscula. Estas propiedades presentan una respuesta y comportamiento distinto a lo que hasta ahora conocíamos o manipulábamos tecnológicamente. Y, lo más preocupante, presentan un riesgo para la salud poco conocido en el ámbito toxicológico.
Una importante propiedad de las nanopartículas es que la relación entre el número de átomos superficiales y el tamaño de la partícula es de tipo exponencial. A medida que disminuye el tamaño de la partícula, el área superficial por unidad de masa aumenta, lo que se traduce en un mayor número de átomos en la superficie. Lo podemos intuir más gráficamente con esta imagen:
Ejemplo | Imagen: NASA Ames Center for NanotechnologyLas propiedades relacionadas con la superficie de los materiales, como son las propiedades magnéticas, ópticas, mecánicas o químicas, presentan características muy distintas a otros materiales en escalas no nanométricas. Esas particulares propiedades juegan un papel crucial en la toxicidad de estas partículas tan pequeñas y es importante conocerlas para entender, predecir y gestionar el riesgo potencial que presentan para los trabajadores o las personas que puedan estar expuestas.
En estudios experimentales en animales se ha observado que la respuesta biológica (daño) por exposición a ciertas nanopartículas puede ser mayor que la encontrada para la misma masa de partículas más grandes de composición química similar, debido probablemente al aumento de dicha área superficial como hemos apreciado antes..
Además, las nanopartículas pueden presentar diferentes formas morfológicas (esferas, fibras, tubos, hojas…). La toxicidad es generalmente mayor para nanopartículas con forma tubular o de fibra, seguida de las que tiene formas irregulares, y por último las esféricas.
Izq: Partículas esféricas de óxido de níquel. Dcha: Nanofibra y nanotubo de carbono | Fuente¿Y cómo entran a nuestro organismo estas partículas? Pues ya sea bien en la industria de la nanoelectrónica, o en la investigación con nanomateriales o en cualquier otra actividad que implique la presencia de estos elementos, la principal vía de entrada de las nanopartículas será la vía inhalatoria, a través de la respiración.
Como podemos ver en la siguiente imagen las partículas que inhalamos al respirarlas pueden depositarse en las regiones nasofaríngea, traqueobronquial y alveolar.
Günter Oberdörster | Fuente- Distribución o traslocación a través de la sangre, la linfa o el sistema nervioso. La traslocación es una propiedad específica de este tipo de partículas tan pequeñas, que se refiere a un proceso mediante el cual las nanopartículas atraviesan las barreras biológicas y pueden aparecer en otras partes del organismo distintas de las de entrada, pero manteniendo su integridad como partícula (es decir sin que se produzca disolución.) Por ejemplo, y aunque parezca sorprendente, llegando al cerebro a través del nervio olfativo.)
- Biotransformación: modificación de la estructura química de la nanopartícula para conseguir que sea más polar y por tanto más soluble en agua, para facilitar su posterior eliminación.
- Eliminación: que puede ser total o parcial, y mediante el aclaramiento (físico o químico)
Como hemos visto, y sin perjuicio de otra de vías de exposición como la dérmica y la digestiva, la principal vía de exposición es la inhalatoria o respiratoria, y todas las medidas de prevención y control deben ir encaminadas a que la posibilidad de contacto por esa vía sea cero. Las medidas de encerramiento o extracción localizada, medidas organizativas y de protección personal, se hacen imprescindibles para garantizar la seguridad y salud de los trabajadores potencialmente expuestos.
Tenemos por delante una fabulosa tecnología emergente que nos está proporcionando avances prometedores en multitud de ámbitos de la ciencia y la tecnología: sanidad, informática, energía, medio ambiente, nuevos materiales, etc. Pero existen serias incertidumbres en los riesgos asociados a la presencia de estos materiales en el entorno laboral de investigación, manipulación o fabricación de los mismos. Queda pues, optar por seguir investigando los efectos para la salud, no bajar la guardia en las medidas de seguridad e invocar siempre el, pocas veces aplicado, principio de precaución.
La pregunta final, salvando las distancias de la escala, se hace inevitable e inquietante ¿Estamos ante un nuevo amianto? De hecho, la propia revista Nature se hizo hace un par de años la misma pregunta en relación con los nanotubos de carbono. Si es así, tenemos la obligación y la responsabilidad de hacer todo lo posible para evitarlo.
