Nanotecnología y sociedad

[Autora: Raquel Portela, ICP-CSIC]

Las nanopartículas (NP) cuentan con al menos una de sus dimensiones en la escala nanométrica, es decir, menor de 0.1 milésimas de milímetro, y pueden ser de origen natural, liberarse en procesos industriales o domésticos como la cocina, la fabricación y el transporte, o diseñarse específicamente para productos de consumo y tecnologías punta. La nanotecnología podría tener repercusiones de gran alcance para la sociedad: en la actualidad los nanomateriales ya se emplean en biología y medicina -en la mejora de fármacos y su administración dirigida, y en instrumental y equipos analíticos-, en productos de consumo tales como cosméticos, textiles y pinturas, o en el campo de la ingeniería electrónica, por ejemplo en dispositivos de almacenamiento de datos de menor tamaño, más rápidos y con un menor consumo de energía. Los instrumentos ópticos, tales como los microscopios, también se han beneficiado de los avances de la nanotecnología.

Debido a sus dimensiones las nanopartículas tienen propiedades físico-químicas y eléctricas distintas a las partículas de mayor tamaño, e interactúan y se propagan de forma diferente en los sistemas biológicos. Esto permite diseñar materiales con características mejoradas o novedosas, pero también puede causar nuevos problemas de toxicidad, pues algunas nanopartículas tienen las mismas dimensiones que determinadas moléculas biológicas y pueden interactuar con ellas, pasar a la sangre, atravesar membranas celulares y entrar en los órganos. Los efectos de una sustancia en el organismo dependen de la toxicidad intrínseca de la sustancia, que viene determinada por sus propiedades tanto físicas –tamaño, forma, estructura- como químicas – solubilidad, composición-; de la dosis; de la probabilidad de absorción; y de la frecuencia con que esto pueda ocurrir.

El desarrollo de métodos empíricos y computacionales capaces de evaluar y predecir los efectos biológicos, tanto deseados como no deseados, causados por las nanopartículas manufacturadas es de importancia crítica para la regulación y el desarrollo de la nanotecnología. Por ello, NanoSpain, la Red Española de Nanotecnología, tiene un grupo de trabajo dedicado a la Nanotoxicologia. Asimismo, la Unión Europea financió en el 7PM la Acción COST TD1204 Modena y 5 proyectos de investigación que ya han finalizado y estaban específicamente dedicados a diversos aspectos de la modelización de la nanotoxicidad, principalmente en la técnica de modelado computacional cuantitativo de la relación nanoestructura-toxicidad (“Quantitative Nanostructure-Toxicity Relationships”, QNTR). Los modelos QNTR son una alternativa a las pruebas experimentales que permite la predicción de efectos (eco)toxicológicos. Su desarrollo requiere una red de cooperación multidisciplinaria, ya que relaciona los perfiles de actividad biológica medidos para las NP con sus propiedades físicas, químicas y geométricas. Los resultados más relevantes de estos proyectos se presentan conjuntamente en el libro “Modelling the Toxicity of Nanoparticles” (Modelando la toxicidad de nanopartículas), recientemente publicado, como capítulos sobre modelado o como casos prácticos de evaluación de la seguridad y el riesgo de los nanomateriales.  La investigación sobre nanotoxicidad es de largo recorrido y actualmente hay 2 proyectos más en vigor, financiados por H2020, dedicados a mejorar la capacidad de evaluación de la nanoseguridad.

Bibliografía:

- Vance, M. E., Kuiken, T., Vejerano, E. P., McGinnis, S. P., Hochella, M. F., Jr., Rejeski, D. and Hull, M. S. (2015) Nanotechnology in the real world: Redeveloping the nanomaterial consumer products inventoryBeilstein Journal of Nanotechnology, 6, 1769-1780. http://dx.doi.org/10.3762/bjnano.6.181.

- Bahadar, H.; Maqbool, F.; Niaz, K.; Abdollahi, M., Toxicity of Nanoparticles and an Overview of Current Experimental Models. Iran Biomed J 2016, 20 (1), 1-11. https://dx.doi.org/10.7508%2Fibj.2016.01.001

- Fourches, D.; Pu, D.; Tassa, C.; Weissleder, R.; Shaw, S. Y.; Mumper, R. J.; Tropsha, A., Quantitative Nanostructure−Activity Relationship Modeling. ACS Nano 2010, 4 (10), 5703-5712. http://dx.doi.org/10.1021/nn1013484

- Modelling the Toxicity of Nanoparticles. Eds: L. Tran, M.A. Bañares, R. Rallo. Series Advances in Experimental Medicine and Biology, Vol. 947, 2017. Springer. https://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-47754-1

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