Evaluar el riesgo de los nanomateriales con cálculos de última generación
Los nanomateriales, materiales que se pueden medir a escala nanométrica, se encuentran en cientos de objetos cotidianos. La ropa deportiva, por ejemplo, suele contener nanoplata para reducir el olor, mientras que el titanio a nanoescala puede encontrarse en las cremas solares, porque absorbe los rayos UVA y UVB. «Los materiales se comportan de forma diferente a nanoescala», explica la coordinadora adjunta del proyecto NanoSolveIT, Iseult Lynch, de la Universidad de Birmingham, en el Reino Unido. «Esto es lo que confiere a los nanomateriales sus propiedades especiales».
Limitaciones de los métodos de ensayo actuales
Más concretamente, los nanomateriales tienen superficies enormes en relación con su volumen, lo que los hace muy reactivos. Esto significa que son muy útiles para llevar a cabo una serie de funciones avanzadas, pero también los convierte en un riesgo potencial para la salud. En consecuencia, se realizan pruebas rigurosas para garantizar que los nanomateriales no interactúen negativamente con la maquinaria celular o vayan a lugares donde no deberían. Los principales retos son que cada nanomaterial se comporta de forma diferente y que continuamente se desarrollan nuevos productos. «Las pruebas actuales implican realizar experimentos de laboratorio para cada nanomaterial», dice Lynch. «A menudo se utilizan roedores, lo que plantea problemas éticos, de costes y de tiempo. Además, en los roedores no siempre se predice cómo afectarán los nanomateriales a los humanos».
Técnicas informáticas de vanguardia
El equipo del proyecto NanoSolveIT pretendía abordar estos retos y ayudar a los reguladores a seguir el ritmo intenso de innovación en este campo. Esto se consiguió mediante el desarrollo de técnicas de ensayo «in silico», o informáticas. Los datos existentes se recopilaron para entrenar modelos informáticos que permitan hacer predicciones fundamentadas para otros materiales. «Todos estos modelos se sustentaban en una combinación de técnicas basadas en la física y en el aprendizaje automático o la IA», añade el coordinador del proyecto, Antreas Afantitis, de www.novamechanics.com (NovaMechanics Ltd), en Chipre. El equipo del proyecto utilizó estos modelos para predecir cómo podría interactuar un nanomaterial concreto con, por ejemplo, las proteínas o la membrana celular. El objetivo era desarrollar una «huella dactilar» para cada partícula, que describiera exactamente cómo se une a otras moléculas y si induce toxicidad, y cómo lo hace. También se desarrollaron modelos para evaluar la exposición de los trabajadores a determinados nanomateriales, teniendo en cuenta la naturaleza (activa o pasiva) y la duración de una tarea, y si la persona expuesta era hombre o mujer. Esta evaluación de la exposición podría combinarse con una evaluación del peligro, para obtener una evaluación global del riesgo.
Evaluación informática del riesgo de los nanomateriales
El equipo del proyecto NanoSolveIT pudo demostrar la rentabilidad y rapidez de este método informático, así como su flexibilidad y precisión. «Estos métodos informáticos también pueden ayudar a eliminar los ensayos con animales, que es una prioridad de la UE», señala Afantitis. En total, se desarrollaron más de cincuenta modelos para puntos finales de peligro y exposición. Unos treinta y cinco de ellos están ya disponibles gratuitamente para ser utilizados por la industria, los reguladores o la sociedad civil, y vienen con interfaces fáciles de usar. «Uno de los puntos fuertes de estos modelos es que son intuitivos, vienen con orientaciones detalladas y pueden combinarse de varias formas», afirma Lynch. También se han hecho públicos todos los conjuntos de datos en los que se basan estos modelos, y se han estructurado de forma que estén listos para su posterior análisis. Un objetivo clave ahora es orientar estos modelos a las primeras fases de desarrollo del producto, para fomentar una fabricación segura y sostenible por diseño. «En el descubrimiento de fármacos, se examinan miles de moléculas candidatas para reducir el riesgo de fracaso», añade Lynch. «La idea de aplicar la evaluación informática de riesgos a los nanomateriales es muy similar».
Palabras clave
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