FACULTAD DE BIOQUÍMICA

Y CIENCIAS BIOLÓGICASEscuela Superior de Sanidad Dr. Ramón Carrillo

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL LITORAL

Nuevas tecnologías: la seguridad y la salud de los

trabajadores en la exposición de nanopartículas

Lic. Julio MacagnoMiembro del Comité y Sub Comité Nanotecnologías del Instituto IRAM

Innovación tecnológica

"La innovación es la introducción de nuevos productos y servicios, nuevos procesos, nuevas fuentes de abastecimiento y cambios en la organización industrial, de manera continúa, y orientados al cliente, consumidor o usuario".(J.A. Schumpeter)

Innovación tecnológica

La innovación tecnológica de un proceso es la implementación u adopción de un nuevo o mejorado método de producción o de entrega de productos. Comprende cambios en equipamiento, recursos humanos, métodos de trabajo o una combinación de todos ellos.

La innovación tecnológica plantea redefiniciones de procesos y desarrollos novedosos en las empresas, para ello es necesario que estas se planteen retos y cambios de enfoques requiriendo un incremento sustancial en investigación y desarrollo de nuevas tecnologías.

Tecnologías emergentes

ConceptoLas tecnologías modernas y las nuevas tecnologías o tecnologías emergentes como las denominan algunos autores, se presentan como una alternativa ante las diferentes organizaciones para adecuarlas a sus procesos con la finalidad de mejorar e innovar nuevos productos y/o servicios.

Han tomado un ritmo de crecimiento galopante, producto del rol protagónico de las organizaciones en los procesos de innovación y desarrollo de nuevas formas de producción, apreciándose la diferenciación de productos; ésta aplicación de (I+D) permite a las organizaciones incorporar

mayor porcentaje de valor agregado a la producción.

Tecnologías emergentes

ConceptoEn el año 2006 el Instituto de Tecnología de Massachuset manifestaba que 10 tecnologías cambiarán el mundo, siendo dos de ellas

Nano-células solares (Solar Nano Cells).

Litografía Nano-impresión (NanoimprintLithography).

¿Qué son las nanotecnologías

Para hablar de nanotecnología, primero es preciso saber que es un nanometro.

El prefijo nano quiere decir 10-9, es decir, una mil millonesima (0,000000001) parte. Un nano metro (nm) es una milmillonesima

parte de un metro. Un nanometro es decenas de miles

de veces mas pequeno que el diametro de un cabello humano.

Importancia de las nanotecnologías

La nanotecnología permite la creación de nuevos materiales, dispositivos y sistemas, útiles y funcionales,

mediante el control de la materia en la escala del nanómetro, y el aprovechamiento de

nuevos fenómenos y propiedades físicas, químicas y biológicas a esa escala de longitudes.

Es común decir que la nanociencia es una ciencia “horizontal” porque se puede considerar que influye

en, prácticamente, todos los sectores. Con frecuencia, reúne distintas áreas científicas y se ve

favorecida por enfoques interdisciplinarios o convergentes. Se espera que permita introducir innovaciones

que den respuesta a muchos de los problemas que enfrenta la sociedad en la actualidad.

La fabricación a nanoescala exige un nuevo enfoque interdisciplinario tanto en la investigación

como en los procesos de fabricación

Nanopartículas

Nanopartículas “engineered”:

producidas por el hombre con propósitos

específicos . Desde el punto de vista

químico son más homogéneas

Nanopartículas incidentales: pueden ser

originadas en la natureza o ser de origen

antropogénica, pero producidas en forma

no controlada, siendo usualmente

químicamente mas heterogéneas

Fuente: Shulte e Salamanca-

Buentello (2007). Ciências e

Saúde Coletiva, 12: 1319-1332.

Aspectos generales

Aspectos generales

Nanopartículas

incidentales

Nanomateriales de ingeniería o

diseñado (engineered)

Es aquel que se desarrolla o diseña para propósitos y

funciones específicas

ISO/TS 12902-11st. Ed. 2012-11-15

Clasificación de los nano materiales

Se denomina nano objeto al material con por lo menos una dimensión externa en la nano escala

En función del número de dimensiones que en la estructura considerada tengan carácter nanométrico, los nano materiales se pueden clasificar en:

Nano partícula: las tres dimensiones son en la nano escala. Nano cristales y fullerenos.

Nano fibra, nano hilos y nano tubos: objeto con dos dimensiones en al nano escala y la tercera relativamente mas grande.

Nano placa: solo una dimensión en la escala nano, por lo general el espesor. ISO/TS 12902-1

1st. Ed. 2012-11-15

• Inorgánicas

Nano-plata• Metales Nano-cobre

Nano-oro

• Óxidos metálicos

Dióxido de titánio

• Quantum dots

• Orgánicas

Fulereno C60

Nanotubos (SW) Nanotubo (MW)

Nanopartículas producidas por actividad humana

Grafeno

Actualmente, existen numerosos productos que son

comercializados y que contienen nanomateriales

Se estima que en 2020 aproximadamente

20% de todos los produtos

manufacturados en el mundo tendrán

algun componente o proceso

nanotecnológico (OIT)

Invers

ión

Tiempo

I&D de nanomateriales

Investigaciones

toxicológicas

Existen claras asimetrias en las inversiones

realizadas en el área de las nanotecnologías

Caracterización

de las

nanopartículas

Fuente: Chae et al.

(2009). Aquat. Toxicol., 94:

320-327.

En qualquier estudio

que sea realizado es

obligatorio

caracterizar

adecuadamente las

partículas (de plata

en el caso del

ejemplo). Muchas

veces son

analizadas por

microscopia de

transmisión

electrónica

Aspectos generales

MWCNT 4000a

MWCNT 4001a

Los riesgos asociados al desarrollo de las

nanotecnologias está vinculado no solamente

a la toxicidad intrínseca de los nanomateriales

sino también a la probabilidad de que ellos se

encuentren en el ambiente. Este aspecto

posiblemente es del que menos información

se dispone

Fuente: Fabrega et

al. (2011). Environ.

Int., 37: 517-531.

Aspectos ambientales

Paredes pintadas recientemente (A)o no (B) con pintura que contenía nanopartículas de óxido de titanio. Puede observarse la menor cantidad de este nanomaterial en las paredes que habían sido pintadas tiempo atrás. Se detectó dióxido de titanio nanoparticulado en cuerps de agua próximos a los departamentos pintados (C)

Fuente: Kaegi et

al. (2008).

Environ.Pollut,

156: 233-239.

Aspectos ambientales

Utilización de nanoplata en medias para disminuir los

olores (efecto bactericida) Fuente: Benn y

Westerhoff (2008).

Environ. Sci.

Technol., 42: 4133-

4139.

Nano toxicología

Algunas consideraciones de los nanomateriales

BENEFICIOSTIENEN PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS EXCEPCIONALES Y MUY BENEFICIOSAS PARA LA INDUSTRIA, LA MEDICINA, ETC.

RIESGOSTIENEN PROPIEDADES Y EFECTOS MUY DIFERENTES A LOS DE LOS MISMOS MATERIALES EN TAMAÑOS CONVENCIONALES, LO QUE PUEDE PLANTEAR RIESGOS DESCONOCIDOS PARA LA SALUD DEL HOMBRE Y DE OTRAS ESPECIES

NecesidadesDesarrollar e implementar:

- Técnicas de evaluación toxicológica,

- Modelos animales,

- Respuestas biológicas,

que presenten sensibilidad, reproducibilidad

y velocidad

Nanotoxicologia: Ciencia que trata sobre los

efectos de los nanodispositivos y

nanoestructuras en organismos vivos

Tres formas de abordar el problema

(1) Inferencia: "como la producción de nanomateriales

está aumentando en escala global, estos acabarán

estando presentes en el ambiente" ALTAMENTE

ESPECULATIVO Y SIN COMPROBACIÓN EFECTIVA

(2) Predicción utilizando modelos computacionales.

EL MÁS SIMPLE DE EFECTUAR EN ESTE

MOMENTO

(3) Determinación de la presencia de nanomateriales

en el ambiente por medios analíticos.

EXTREMAMENTE COMPLEJO ACTUALMENTE

Gestion del riesgo ocupacional y ambiental

aplicado a nanomateriales de ingeniería

Fuente: Shulte y Salamanca-

Buentello (2007). Ciências e

Saúde Coletiva, 12: 1319-1332.

Acción nociva de los agentes

químicos

Los efectos tóxicos de una sustancia en el organismo están basados en la toxicidad intrínseca, la cantidad de sustancia que está en contacto con el organismo, la probabilidad de que sea absorbida y la frecuencia con que esto pueda ocurrir.

TOXICIDAD INTRÍNSECA DE LAS

NANOPARTÍCULAS

• A medida que disminuye el tamaño de la partícula, el área superficial por unidad de masa aumenta, lo que conlleva un mayor número de átomos en la superficie. Cuanto mayor sea ésta, mayor será la reactividad y más tóxica la partícula.

• Las nanopartículas tienen tendencia natural a unirse formando agregados y aglomerados modificándose así no sólo el lugar en el que se depositan sino también su toxicidad.

• La toxicidad de las nanopartículas no puede extrapolarse de los estudios toxicológicos que se hicieran para partículas de mayor tamaño. Un mismo material se comporta de forma distinta si se halla en macro o en la nanoescala.

EVALUACIÓN DEL RIESGO POR

EXPOSICIÓN A NANOPARTÍCULAS

El uso de nanobjetos manufacturados , MNO por su sigla en ingles, cada vez está más extendido a todos los campos. Aunque los sectores con mayor participación en las nanotecnologías son el farmacéutico, el sanitario, la construcción, el militar, etc. el número de trabajadores expuestos cada vez es mayor y, puesto que todavía no se dispone de demasiada información sobre los posibles efectos adversos para la salud que puede conllevar dicha exposición, se avecina un gran trabajo preventivo. No obstante, ante esta falta de información, se recomienda aplicar el principio de precaución y minimizar la exposición a nanopartículas tanto como sea posible. Los nanobjetos, sin duda, se presentan en la industria como productos con grandes ventajas, ya que su tamaño nanométrico les confiere propiedades únicas, haciendo más competitivos los productos resultantes. Sin embargo, esas mismas características que los hacen tan beneficiosos podrían ocasionar problemas para la salud, según apuntan los resultados de los estudios de toxicidad disponibles hasta el momento

Consideraciones sobre los riesgos potenciales para la

salud por la inhalación de NOAA

Una apropiada gestión de los riesgos potenciales de los NOAA, en particular cuando la información sobre los peligros no está disponible, es conocer y evaluar las posibles exposiciones que pueden llegar a ocurrir en todo el ciclo de vida del nanomaterial e implementar las medidas para eliminar o minimizar esas exposiciones.

La probabilidad (o riesgo) de que se desarrolle una enfermedad depende de las propiedades fisicoquímicas del nanomaterial y de la dosis. La dosis en las personas no se evalúa directamente, pero se estima a partir de la exposición, que para las partículas en el aire es una combinación de la concentración de partículas en el aire, la tasa de inhalación, la eficiencia de deposición específica del tamaño de la partícula en el tracto respiratorio y del tiempo de exposición. Si no hay exposición, no se acumula ninguna dosis y, a pesar de la toxicidad potencial de las partículas, no hay riesgo para la salud humana.

Consideraciones sobre los riesgos potenciales

para la salud por la exposición dérmica o la

ingestión

También existen preocupaciones sobre los riesgos potenciales para la salud que surgen por la exposición dérmica a algunos tipos de NOAA, en particular, nanoobjetos, basado en la posibilidad de que estos materiales penetren la piel y entren en la circulación sanguínea. A la fecha, existen solamente unos pocos estudios de este efecto en modelos dérmicos[14] [15]

y que no demuestran que los NOAA penetren por la piel. Sin embargo, los estudios son preliminares y no consideran, por ejemplo, el efecto sobre la piel dañada.

Un trabajo reciente encontró que pequeñas cantidades de cinc de partículas de óxido de cinc en filtros solares aplicadas externamente se absorben a través de la piel humana. En este trabajo, se aplicaron a voluntarios dos productos de filtros solares, un nanofiltro solar conteniendo nanopartículas de 19 nm y un filtro solar común conteniendo partículas mayores que 100 nm. Se usó un isótopo estable marcador para detectar la presencia de cinc. Se detectó un pequeño exceso en sangre y orina. Sin embargo, no se sabe si el isótopo de cinc se absorbió como partículas de óxido de cinc o cinc solubilizado o ambos.

Consideraciones sobre los riesgos potenciales para la

salud por la exposición dérmica o la ingestión

Otros estudios se están realizando actualmente pero, hasta que exista consenso, es prudente limitar la exposición dérmica.

También se mencionan efectos potenciales para la salud debidos a la ingestión basados en la posibilidad de que la nanopartícula atraviese la pared gastrointestinal. Sin embargo, en el presente no existen evidencias de efectos adversos para la salud por la ingestión de NOAA pero es prudente minimizar la exposición por esta vía.