La Nanotecnología y sus riesgos para la salud laboral

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:

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.

Más información

http://www.nature.com/nnano/journal/v3/n7/abs/nnano.2008.111.html

http://www.cdc.gov/niosh/topics/nanotech/

http://www.cdc.gov/niosh/docs/2009-125/

http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/NTP/Ficheros/786a820/797%20web.pdf

http://redalyc.uaemex.mx/redalyc/pdf/919/91913002002.pdf

http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/TextosOnline/postersTecnicos/ficheros/Toxicología%20de%20las%20nanopartículas.pdf

http://ehp03.niehs.nih.gov/article/


32 Comentarios

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Gouki

**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.**

Lo siento, no estoy de acuerdo. Se mezclan cosas bien distintas.
Feyman en su discurso se refería a la manipulación a escala atómica, lo cual se llamo en su momento nanotecnología, y ahora se llama nanotecnología molecular. Los avances han sido modestos, sobretodo por la ausencia de inversiones. Muy poco dinero.
Todo el dinero, un monton, fue a proyectos de química más convencional, trabajando a esa escala inferior de los 100 nanómetros, que se apropiaron (más bien robar)del nombre ‘nanotecnología’. Y dista mucho de lo espectacular que sería la nanotecnología molecular.
Pero son cosas bien distintas, la nanotecnología molecular aunque trabaja a una escala de nanómetros, no tiene porque construir cosas de ese tamaño, bien podría fabricar cosas del tamaño de varios metros.

Dani

Gouki, la confusión entre nanotecnología y nanotecnología molecular (MNT) está muy generalizada. Mires donde mires ambos términos se confunden y se tratan como el mismo. Creo que tienes capacidad y conocimiento suficiente para hacer una buena entrada en tu blog ( o tal vez en éste :-) ) para dejar clara de una vez la controversia. Ánimo.

Muchas gracias por tu aportación.

egueraeguera

Puedes explicar por que la relación entre el número de átomos superficiales y el tamaño de la partícula es de tipo exponencial. Si suponemos una forma esférica por ejemplo V/S=1/3 r, con lo que la relación entre el volumen y la superficie varia de forma proporcional al radio.

LluisLluis

La verdad es que tiene toda la pinta del amianto… los mecanismos de acción me parecen bastante similares.

Me ha gustado, buen articulo.

Dani

Si hablamos de nanotubos o nanofibras de carbono, hay bastante similitud. Es cierto. Habrá que esperar. La suerte es que este tipo de exposición, de ser perjudicial, lo sería con menor extensión que el tan temido amianto o asbesto.

Gracias por tus elogios. Un placer. :-)

Pedro A. S.Pedro A. S.

Sin sensacionalismo en un tema en donde lo fácil hubiera sido hacerlo. La sugerente analogía final con el tema del amianto es muy contundente. Y el resto del artículo, muy bueno. Muy bien explicado e introducido.

La variedad en Amazings es sorprendente.

Gouki

Por ahora este tipo de cosas es tranquilizadora.

*An EU-funded study of carbon nanotubes by scientists in Ireland, Sweden and the US has shown that these extraordinarily strong molecules can be broken down into carbon and water by an enzyme found in white blood cells. The discovery, published in the journal Nature Nanotechnology, offers hope that this new material may be exploited safely in medicine and industry*

http://www.nanoforum.org/nf06~modul~...on=longview

De todas formas a mí nunca me ha gustado el principio de precaución ¿vosotros que pensáis de el?

Dani

Interesante enlace, Gouki.

Hombre, el principio de precaución, bien entendido es fundamental para mí. De hecho es lo que me da de comer 😀

Gracias de nuevo.

Dani

En el ámbito de la seguridad industrial y la prevenciónde riesgos laborales. En el área técnica, de inspección e investigación y docente.

Gouki

Bueno la seguridad es necesaria, pero eso no implica que sea necesario atenerse al principio precaucionario.
Entorpece el desarrollo de potenciales beneficios tecnologicos, incita a tomar medidad negativas sin pruebas, y muchas veces favorece el que pasen inadvertidos detalles que traen consecuencias negativas.

0 (0 Votos)
DarkSapiens

En mi opinión, el principio de precaución tiene el problema de ser mal entendido, como dice Dani. Pero en ocasiones lo que se requeriría es una investigación y evaluación de riesgos que empiece lo antes posible y que sea rigurosa en vez de, por ejemplo, paralizar y retirar los fondos de toda una serie de investigaciones relacionadas con el tema. Creo que algo como esto último es lo que no le gustaría a Gouki que pasase, ¿he entendido bien?

Saludos.

Gouki

El principio proaccionario es un postura desarrollada por el extropiano Max More.

0 (0 Votos)
Cendrero

Yo creo que el principio de precaución es algo que hay que respetar bastante, pero de la forma adecuada. Me explico:

La seguridad, como dice Dani, es algo fundamental. De hecho, yo siempre he dicho que una de las principales prioridades (si no la principal) de toda empresa o innovación científica debe de ser la seguridad de los que van a trabajar en ella.

Pero, evidentemente, hay que saber encontrar un punto medio para que el conocimiento científico pueda seguir avanzando y no se vea bloqueado por medidas que puedan rozar lo absurdo. Ni un extremo ni otro.

César

Muy buen artículo, Dani. Pero me temo que este párrafo no es muy afortunado, amigo.

“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: –

De hecho, a mayor superficie, mayor será su reactividad y más tóxica la partícula.”

En las nanopartículas es donde menos podemos generalizar que exista una variación entre el número de átomos superficiales y el tamaño. Por ejemplo, en los nanotubos, buckybolas, y fulerenos en general, todos los átomos son superficiales independientemente del tamaño. Por otra parte, en elementos metálicos y asimilados lo que varía es la proporción entre átomos en la superficie y átomos en total en la partícula. Yo no emplearía el término “área superficial” a estas escalas.

Así, por ejemplo, un paralelepípedo de 60x40x30 átomos perfectamente esféricos con empaquetamiento cúbico simple tendría un 14,29% de átomos superficiales; mientras que uno de 6x4x3 tendría el 91,67%. En el primer caso habría 10.288 átomos superficiales y en el segundo 66. Si tomamos 1000 partículas pequeñas (equivalente en número de átomos a una grande) tendríamos 66.000 átomos en la superfice, por lo tanto, a igualdad de masa tenemos ¡un 641% más de átomos superficiales!

Finalmente, cuanto mayor sea el número de átomos superficiales mayor será la reactividad química y actividad física y mayores, por tanto, los POTENCIALES efectos tóxicos. Potenciales porque la toxicidad ni es generalizable en principio a todas las nanopartículas ni está probada.

Un cordial saludo.

Dani

Pues efectivamente, César, poco afortunado es lo menos que me puedes decir :-(

Revisando las fuentes que aporto, parece que no soy el único “unfortunate”…. pero no es excusa. No hay generalización posible entre átomos superficiales y tamaño. Tu ejemplo es claro y contundente.

Respecto a los potenciales efectos tóxicos, bueno, parece que en animales sí que están probados, y en personas el tema es cuando menos sospechoso… Ten en cuenta como bien sabes que la toxicología de las nanopartículas es cuando menos, peculiar. Aquí no existen las típicas curvas dosis-respuesta o dosis-probabilidad de respuesta/efecto. Puede darse la situación de que al aumentar la concentración de nanopartículas en el ambiente, se produzca una disminución de los efectos tóxicos. La causa sería que ese aumento de la concentración favorecería la aglomeración química, lo que podría disminuir notablemente el efecto tóxico. Un tema realmente apasionante, al menos para mí.

César, como siempre, muchísimas gracias por tu comentario. Nunca defraudas. Es todo un honor que me leas :-)

Un muy cordial saludo

DarkSapiens

Um. Escribo esto únicamente para suscribirme por mail a los comentarios. Pintan muy interesantes y quiero ver las respuestas de Dani a Gouki y César :)

Saludos!

Nando

Como escarpias … me has dejado los pelos de la espalda …. como autenticas escarpias, luego bajo al laboratorio con un lanzallamas.

Cendrero

Genial artículo, sorprende la variedad de temas de los que se hablan en Amazings. Al menos yo nunca había oído hablar sobre los riesgos de la nanotecnología (quiero decir, riesgos reales, dejando a un lado las pelis de ciencia ficción y demás :-) ).

Suscribo la frase que ha dejado Pedro A. S en un comentario: “Sin sensacionalismo en un tema en donde lo fácil hubiera sido hacerlo”. Me imagino a ciertos medios hablando sobre este tema y… bueno, ya sabemos lo que pasaría.

Enhorabuena Dani, un artículo interesante, poco conocido, y sin buscar el sensacionalismo barato.

Dani

Muchas gracias, Cendrero. Ya verás como en cuanto la nanotecnología se extienda aún más, aparecerán los agoreros conspiranoico-sensacionalistas. No falla. Lo importante es seguir investigando en la línea que se está haciendo y poniendo todas las medidas de seguridad necesarias.

Me alegro de haber despertado tu interés en este tema.

Saludos!

JaleanteJaleante

Me veo a Rick Moranis corriendo por la mesentérica en su nave perseguido por un macrófago!!
Muy bueno compadre!!

NafterNafter

Muy interesante… Consulto muchas paginas como amazing y es la primera vez que leo esto, que esta muy interesante y da para un debate abierto.

Lo pintan como la gran evolucion, pero hay que ver que pasa con esto.

Muy buen informe!

ramiro vasquezramiro vasquez

realmente parece magia …pero es fisica y quimica …gracias Dani por su aporte …me destapan el epitafio de mi ignorancia
Ramiro

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