Una ventanilla única para garantizar que los nanomateriales sean seguros y sostenibles
A pesar de que a menudo se la cita como una tecnología clave con potencial para revolucionar diversos sectores, la nanotecnología sigue generando preocupaciones. Las diminutas nanopartículas utilizadas en una amplia gama de productos, desde protectores solares hasta fármacos, pueden atravesar las barreras internas protectoras de los organismos vivos, como las membranas que producen moco, por ejemplo. Una vez inhaladas o ingeridas, pueden afectar a los tejidos encefálicos, los pulmones o el corazón. También pueden filtrarse al suelo o al agua, lo que crea una amenaza potencial para los organismos acuáticos y terrestres. «Antes de gestionar el riesgo de las nanopartículas, primero debemos comprender mejor sus propiedades fisicoquímicas y su impacto durante la exposición. Entonces podremos sugerir las medidas paliativas adecuadas», afirma Carlos Rumbo Lorenzo, uno de los coordinadores del proyecto DIAGONAL. Junto a este objetivo, Rumbo y sus colegas de la Universidad de Burgos (España) se propusieron cuantificar mejor las implicaciones de los nanomateriales para la sostenibilidad. «Es importante tener en cuenta con precisión los beneficios globales de cualquier uso generalizado futuro», afirma Rumbo. El equipo del proyecto, que ya ha publicado veintiocho artículos en revistas revisadas por expertos y tiene otros en preparación, también ha generado herramientas para ayudar a los responsables de la industria a aplicar a los nanomateriales los principios de seguridad y sostenibilidad desde el diseño (SSbD, por sus siglas en inglés).
Caracterizar las nanopartículas
La mayor parte de la investigación sobre las nanopartículas se centra en las nanoformas prístinas o simples. En DIAGONAL se centraron en los nanomateriales multicomponentes (MCNM, por sus siglas en inglés) más complejos y en los nanomateriales de alta relación de aspecto (HARN, por sus siglas en inglés). Se estudiaron en siete demostradores industriales que abarcaban los sectores de la cosmética, la salud, la automoción, la industria aeroespacial, el petróleo y el gas, los textiles y la electrónica impresa. Los demostradores proporcionaron muestras de nanopartículas para que el equipo de Rumbo pudiera estudiar sus propiedades fisicoquímicas, como la composición, el tamaño y la química de superficies. Mientras tanto, se desarrollaron modelos celulares «in vitro» realistas, incluidos los de pulmón, tracto gastrointestinal, piel y células inmunitarias, para explorar el impacto de la exposición humana. También se llevaron a cabo controles «in situ» en las instalaciones industriales de los demostradores para recopilar datos detallados sobre el lugar de trabajo. Para evaluar las implicaciones ecológicas, el equipo estudió el impacto de las nanopartículas en especies modelo seleccionadas de diversos hábitats: gusanos (suelo), biopelícula de «Pseudomonas putida» (sedimentos), y dafnias y algas (agua dulce). Los datos combinados, complementados con técnicas de modelización molecular y aprendizaje automático, sirvieron de base para las conclusiones de DIAGONAL. Rumbo explica: «Nuestros modelos caracterizan la estructura de las nanopartículas y simulan su comportamiento en entornos reales. Gracias a la IA ahora podemos crear modelos para predecir la toxicidad de un determinado MCNM o HARN».
Confiar en la nanotecnología
Los trabajos experimentales y de modelización realizados en DIAGONAL han inspirado el desarrollo de estrategias de SSbD, validadas por los socios industriales del proyecto y aplicadas por los demostradores. Se puede acceder a ellas a través de la herramienta de apoyo a la toma de decisiones de DIAGONAL, que evalúa la seguridad relativa de las nanopartículas en escenarios concretos, antes de proponer estrategias específicas de SSbD junto con puntuaciones del impacto previsto. Lo más importante es que estas puntuaciones reflejan las preocupaciones que van más allá de la mera seguridad, abarcando impactos medioambientales, económicos y sociales más amplios. «Al evaluar el impacto de las estrategias de SSbD de la herramienta en cuestiones de sostenibilidad en tres estudios de caso, descubrimos mejoras significativas en todos los ámbitos. En un estudio de caso, calculamos que el rediseño de las nanopartículas de óxido de zinc permitía mitigar en un 68 % los riesgos medioambientales y en un 87 % los sociales, así como reducir los costes en un 25 %», añade Sonia Martel Martin, una de las coordinadoras del proyecto. La herramienta de ayuda a la toma de decisiones está alojada en una plataforma basada en la nube de DIAGONAL, junto con otras herramientas web de gestión de riesgos. «Nuestra ventanilla única ofrece acceso abierto a la información más actualizada para las recomendaciones de gestión de riesgos específicas del sector. Las bases de datos abiertas y las colaboraciones en curso garantizarán que esto continúe», añade Rumbo. Para ello, mientras el equipo sigue desarrollando las herramientas de apoyo, participa ya en actividades conjuntas con proyectos de SSbD afines, como SUNRISE y DESIDERATA.
Palabras clave
DIAGONAL, seguridad y sostenibilidad desde el diseño, exposición, riesgo, nanopartícula, HARN, MCNM, multicomponente, sostenibilidad, modelización, nanotecnología, seguridad
