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Articulo de referencia

Impacto de la nanotecnología

El impacto de la nanotecnología se extiende desde sus aplicaciones médicas , éticas , mentales , legales y ambientales , hasta campos como la ingeniería, la biología, la química...

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El impacto de la nanotecnología se extiende desde sus aplicaciones médicas , éticas , mentales , legales y ambientales , hasta campos como la ingeniería, la biología, la química, la informática, la ciencia de los materiales y las comunicaciones.

Entre los principales beneficios de la nanotecnología se incluyen la mejora de los métodos de fabricación, los sistemas de purificación de agua, los sistemas energéticos, la mejora física , la nanomedicina , mejores métodos de producción de alimentos, la nutrición y la autofabricación de infraestructuras a gran escala. [ 1 ] El tamaño reducido de la nanotecnología puede permitir la automatización de tareas que antes eran inaccesibles debido a restricciones físicas, lo que a su vez puede reducir los requisitos de mano de obra, terreno o mantenimiento que recaen sobre los seres humanos.

Entre los riesgos potenciales se incluyen problemas ambientales, de salud y seguridad; así como efectos transitorios como el desplazamiento de las industrias tradicionales a medida que los productos de la nanotecnología se vuelven dominantes, lo cual preocupa a los defensores del derecho a la privacidad. Estos riesgos pueden ser particularmente importantes si se pasan por alto los posibles efectos negativos de las nanopartículas.

La cuestión de si la nanotecnología merece una regulación gubernamental especial es un tema controvertido. Organismos reguladores como la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos y la Dirección General de Salud y Protección del Consumidor de la Comisión Europea han comenzado a abordar los riesgos potenciales de las nanopartículas. El sector de la alimentación ecológica ha sido el primero en actuar con la exclusión regulada de nanopartículas de ingeniería de los productos ecológicos certificados, primero en Australia y el Reino Unido [ 2 ] y más recientemente en Canadá , así como para todos los alimentos certificados según las normas de Demeter International [ 3 ].

Descripción general

La presencia de nanomateriales (materiales que contienen nanopartículas ) no constituye en sí misma una amenaza. Solo ciertos aspectos pueden hacerlos riesgosos, en particular su movilidad y su mayor reactividad. Únicamente si ciertas propiedades de determinadas nanopartículas fueran perjudiciales para los seres vivos o el medio ambiente, nos enfrentaríamos a un peligro real. En ese caso, se hablaría de nanocontaminación.

Para abordar el impacto de los nanomateriales en la salud y el medio ambiente, es necesario diferenciar entre dos tipos de nanoestructuras: (1) Nanocompuestos, superficies nanoestructuradas y nanocomponentes (electrónicos, ópticos, sensores, etc.), donde las nanopartículas se incorporan a una sustancia, material o dispositivo (nanopartículas fijas); y (2) nanopartículas libres, donde en alguna etapa de la producción o el uso están presentes nanopartículas individuales de una sustancia. Estas nanopartículas libres pueden ser especies de elementos a nanoescala o compuestos simples, pero también compuestos complejos donde, por ejemplo, una nanopartícula de un elemento en particular está recubierta con otra sustancia (nanopartícula recubierta o nanopartícula de núcleo-corteza).

Parece haber consenso en que, si bien se debe tener en cuenta la presencia de nanopartículas fijas en los materiales, la principal preocupación reside en las nanopartículas libres.

Las nanopartículas son muy diferentes de sus contrapartes cotidianas, por lo que sus efectos adversos no pueden derivarse de la toxicidad conocida del material a escala macroscópica. Esto plantea importantes problemas para abordar el impacto en la salud y el medio ambiente de las nanopartículas libres.

Para complicar aún más las cosas, al hablar de nanopartículas, es importante tener en cuenta que un polvo o líquido que las contenga casi nunca es monodisperso, sino que presenta una gama de tamaños de partícula. Esto dificulta el análisis experimental, ya que las nanopartículas más grandes pueden tener propiedades diferentes a las más pequeñas. Además, las nanopartículas tienden a agregarse, y estos agregados suelen comportarse de manera distinta a las nanopartículas individuales.

Impacto en la salud

Un vídeo sobre las implicaciones de la nanotecnología para la salud y la seguridad.

Los impactos de la nanotecnología en la salud son los posibles efectos que el uso de materiales y dispositivos nanotecnológicos tendrá en la salud humana . Dado que la nanotecnología es un campo emergente, existe un gran debate sobre hasta qué punto beneficiará o supondrá riesgos para la salud humana. Los impactos de la nanotecnología en la salud se pueden dividir en dos aspectos: el potencial de las innovaciones nanotecnológicas para tener aplicaciones médicas en la cura de enfermedades y los posibles riesgos para la salud derivados de la exposición a nanomateriales .

En relación con la actual pandemia mundial, investigadores, ingenieros y profesionales médicos están utilizando un conjunto extremadamente desarrollado de enfoques de nanociencia y nanotecnología para explorar las formas en que podrían ayudar potencialmente a las comunidades médicas, técnicas y científicas a combatir la pandemia. [ 4 ]

Aplicaciones médicas

La nanomedicina es la aplicación médica de la nanotecnología . [ 5 ] Los enfoques de la nanomedicina abarcan desde el uso médico de nanomateriales hasta biosensores nanoelectrónicos , e incluso posibles aplicaciones futuras de la nanotecnología molecular . La nanomedicina busca proporcionar un valioso conjunto de herramientas de investigación y dispositivos clínicamente útiles en un futuro próximo. [ 6 ] [ 7 ] La Iniciativa Nacional de Nanotecnología prevé nuevas aplicaciones comerciales en la industria farmacéutica que pueden incluir sistemas avanzados de administración de fármacos, nuevas terapias e imágenes in vivo . [ 8 ] Las interfaces neuroelectrónicas y otros sensores basados ​​en nanoelectrónica son otro objetivo activo de la investigación. Más adelante, el campo especulativo de la nanotecnología molecular cree que las máquinas de reparación celular podrían revolucionar la medicina y el campo médico.

La investigación en nanomedicina recibe financiación directa; en 2005, los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. financiaron un plan quinquenal para establecer cuatro centros de nanomedicina. En abril de 2006, la revista Nature Materials estimó que se estaban desarrollando 130 fármacos y sistemas de administración basados ​​en nanotecnología en todo el mundo. [ 9 ] La nanomedicina es una industria importante, con ventas que alcanzaron los 6.800 millones de dólares en 2004. Con más de 200 empresas y 38 productos en todo el mundo, se invierten anualmente al menos 3.800 millones de dólares en I+D en nanotecnología. [ 10 ] A medida que la industria de la nanomedicina continúa creciendo, se espera que tenga un impacto significativo en la economía.

Riesgos para la salud

La nanotoxicología es el campo que estudia los posibles riesgos para la salud de los nanomateriales. Su tamaño extremadamente pequeño hace que el cuerpo humano los absorba con mucha más facilidad que las partículas de mayor tamaño. Uno de los aspectos más importantes que deben resolverse es cómo se comportan estas nanopartículas dentro del organismo. El comportamiento de las nanopartículas depende de su tamaño, forma y reactividad superficial con el tejido circundante. Por ejemplo, podrían sobrecargar los fagocitos , células que ingieren y destruyen materia extraña, desencadenando así reacciones de estrés que provocan inflamación y debilitan las defensas del organismo contra otros patógenos.

Además de lo que ocurre si las nanopartículas no degradables o de degradación lenta se acumulan en los órganos, otra preocupación es su posible interacción con los procesos biológicos dentro del cuerpo: debido a su gran superficie, al entrar en contacto con tejidos y fluidos, las nanopartículas adsorben inmediatamente en su superficie algunas de las macromoléculas con las que entran en contacto. Esto puede afectar, por ejemplo, a los mecanismos reguladores de las enzimas y otras proteínas. El gran número de variables que influyen en la toxicidad dificulta la generalización de los riesgos para la salud asociados a la exposición a nanomateriales; cada nuevo nanomaterial debe evaluarse individualmente y deben tenerse en cuenta todas sus propiedades. Los problemas de salud y medioambientales se combinan en el entorno laboral de las empresas que producen o utilizan nanomateriales y en los laboratorios dedicados a la investigación en nanociencia y nanotecnología. Se puede afirmar con seguridad que las normas actuales de exposición laboral para polvos no pueden aplicarse directamente al polvo de nanopartículas.

El Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha llevado a cabo una investigación inicial sobre cómo interactúan las nanopartículas con los sistemas del cuerpo y cómo los trabajadores podrían estar expuestos a partículas de tamaño nanométrico en la fabricación o el uso industrial de nanomateriales. Actualmente, el NIOSH ofrece directrices provisionales para trabajar con nanomateriales, de acuerdo con los mejores conocimientos científicos. [ 11 ] En el Laboratorio Nacional de Tecnología de Protección Personal del NIOSH, se han realizado estudios que investigan la penetración de nanopartículas en los filtros de respiradores certificados por el NIOSH y marcados por la UE , así como en mascarillas antipolvo no certificadas . [ 12 ] Estos estudios encontraron que el rango de tamaño de partícula más penetrante estaba entre 30 y 100 nanómetros, y el tamaño de la fuga fue el factor más importante en la cantidad de nanopartículas encontradas dentro de los respiradores de los maniquíes de prueba. [ 13 ] [ 14 ]

Otras propiedades de los nanomateriales que influyen en la toxicidad incluyen: composición química, forma, estructura superficial, carga superficial, agregación y solubilidad, [ 15 ] y la presencia o ausencia de grupos funcionales de otros productos químicos. [ 16 ] El gran número de variables que influyen en la toxicidad significa que es difícil generalizar sobre los riesgos para la salud asociados con la exposición a nanomateriales; cada nuevo nanomaterial debe evaluarse individualmente y deben tenerse en cuenta todas las propiedades del material.

Las revisiones bibliográficas han demostrado que la liberación de nanopartículas diseñadas y la consiguiente exposición personal pueden ocurrir durante diferentes actividades laborales. [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] Esta situación alerta a los organismos reguladores sobre la necesidad de implementar estrategias de prevención y regulaciones en los lugares de trabajo relacionados con la nanotecnología.

Impacto ambiental

El impacto ambiental de la nanotecnología son los posibles efectos que el uso de materiales y dispositivos nanotecnológicos tendrá en el medio ambiente . [ 20 ] Dado que la nanotecnología es un campo emergente, existe un debate sobre hasta qué punto el uso industrial y comercial de nanomateriales afectará a los organismos y ecosistemas.

El impacto ambiental de la nanotecnología se puede dividir en dos aspectos: el potencial de las innovaciones nanotecnológicas para ayudar a mejorar el medio ambiente y el posible nuevo tipo de contaminación que los materiales nanotecnológicos podrían causar si se liberan al medio ambiente.

Aplicaciones medioambientales

La nanotecnología verde se refiere al uso de la nanotecnología para mejorar la sostenibilidad ambiental de los procesos que generan externalidades negativas . También se refiere al uso de los productos de la nanotecnología para mejorar la sostenibilidad . Incluye la fabricación de nanoproductos verdes y el uso de nanoproductos en apoyo de la sostenibilidad. La nanotecnología verde se ha descrito como el desarrollo de tecnologías limpias , "para minimizar los posibles riesgos ambientales y para la salud humana asociados con la fabricación y el uso de productos nanotecnológicos, y para fomentar la sustitución de los productos existentes por nuevos nanoproductos que sean más respetuosos con el medio ambiente a lo largo de su ciclo de vida ". [ 21 ]

La nanotecnología verde tiene dos objetivos: producir nanomateriales y productos sin dañar el medio ambiente ni la salud humana, y producir nanoproductos que ofrezcan soluciones a problemas ambientales. Utiliza principios existentes de química verde e ingeniería verde [ 22 ] para fabricar nanomateriales y nanoproductos sin ingredientes tóxicos, a bajas temperaturas, con menor consumo de energía y utilizando insumos renovables siempre que sea posible, e incorporando el pensamiento del ciclo de vida en todas las etapas de diseño e ingeniería.

Contaminación

La nanocontaminación es un término genérico que engloba todos los residuos generados por los nanodispositivos o durante el proceso de fabricación de nanomateriales . Los nanoresiduos son principalmente las partículas que se liberan al medio ambiente o las que se desechan adheridas a los productos.

Impacto social

Más allá de los riesgos de toxicidad para la salud humana y el medio ambiente asociados con los nanomateriales de primera generación, la nanotecnología tiene un impacto social más amplio y plantea desafíos sociales más amplios. Los científicos sociales han sugerido que los problemas sociales de la nanotecnología no deben entenderse ni evaluarse simplemente como riesgos o impactos "posteriores". Por el contrario, los desafíos deben tenerse en cuenta en la investigación y la toma de decisiones "previas" para garantizar un desarrollo tecnológico que cumpla con los objetivos sociales [ 23 ].

Muchos científicos sociales y organizaciones de la sociedad civil sugieren que la evaluación y la gobernanza de la tecnología también deberían incluir la participación pública. La exploración de la percepción de las partes interesadas es, asimismo, un componente esencial para evaluar el elevado riesgo asociado a la nanotecnología y los productos relacionados con ella. [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]

En 2003 se concedieron más de 800 patentes relacionadas con la nanotecnología, cifra que aumentó a casi 19 000 a nivel internacional en 2012. [ 29 ] Las corporaciones ya están registrando patentes de amplio alcance sobre descubrimientos e invenciones a nanoescala. Por ejemplo, dos corporaciones, NEC e IBM , poseen las patentes básicas sobre nanotubos de carbono , uno de los pilares actuales de la nanotecnología. Los nanotubos de carbono tienen una amplia gama de usos y se perfilan como cruciales para diversas industrias, desde la electrónica y la informática hasta los materiales reforzados, la administración de fármacos y el diagnóstico. Los nanotubos de carbono están a punto de convertirse en una importante materia prima comercializada, con el potencial de reemplazar a importantes materias primas convencionales. [ 30 ]

Las nanotecnologías podrían ofrecer nuevas soluciones para millones de personas en países en desarrollo que carecen de acceso a servicios básicos como agua potable, energía confiable, atención médica y educación. El Grupo de Trabajo de las Naciones Unidas sobre Ciencia, Tecnología e Innovación de 2004 señaló que algunas de las ventajas de la nanotecnología incluyen la producción con poca mano de obra, tierra o mantenimiento, alta productividad, bajo costo y modestos requisitos de materiales y energía. Sin embargo, con frecuencia se plantean preocupaciones de que los supuestos beneficios de la nanotecnología no se distribuyan de manera uniforme y que cualquier beneficio (incluidos los técnicos y/o económicos) asociado con ella solo llegue a las naciones ricas. [ 31 ]

Las preocupaciones a largo plazo se centran en el impacto que las nuevas tecnologías tendrán en la sociedad en general y en si podrían conducir a una economía de pos-escasez o, por el contrario, exacerbar la brecha de riqueza entre los países desarrollados y en desarrollo. Los efectos de la nanotecnología en la sociedad en su conjunto, en la salud humana y el medio ambiente, en el comercio, la seguridad, los sistemas alimentarios e incluso en la definición de "humano", no se han caracterizado ni politizado.

Regulación

Existe un importante debate sobre si la nanotecnología o los productos basados ​​en ella merecen una regulación gubernamental especial . Este debate se relaciona con las circunstancias en las que resulta necesario y apropiado evaluar las nuevas sustancias antes de su comercialización, liberación a la comunidad y al medio ambiente.

Organismos reguladores como la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos y la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) en EE. UU., o la Dirección General de Salud y Protección del Consumidor de la Comisión Europea, han comenzado a abordar los riesgos potenciales que plantean las nanopartículas. Hasta el momento, ni las nanopartículas diseñadas ni los productos y materiales que las contienen están sujetos a ninguna regulación especial en cuanto a su producción, manipulación o etiquetado. La Ficha de Datos de Seguridad de los Materiales (FDS) que debe emitirse para algunos materiales a menudo no diferencia entre el tamaño macroscópico y el tamaño nanométrico del material en cuestión, e incluso cuando lo hace, estas FDS son solo orientativas. Los nuevos avances y el rápido crecimiento en el campo de la nanotecnología tienen grandes implicaciones que, a su vez, darán lugar a regulaciones en los sectores tradicionales de la alimentación y la agricultura a nivel mundial, en particular la invención de envases inteligentes y activos, nanosensores, nanopesticidas y nanofertilizantes. [ 32 ]

El etiquetado y la regulación limitados de la nanotecnología pueden exacerbar los posibles problemas de salud y seguridad humana y ambiental asociados con la nanotecnología. [ 33 ] Se ha argumentado que el desarrollo de una regulación integral de la nanotecnología será vital para garantizar que los riesgos potenciales asociados con la investigación y la aplicación comercial de la nanotecnología no eclipsen sus beneficios potenciales. [ 34 ] La regulación también puede ser necesaria para satisfacer las expectativas de la comunidad sobre el desarrollo responsable de la nanotecnología, así como para garantizar que los intereses públicos se incluyan en la configuración del desarrollo de la nanotecnología. [ 35 ]

En 2008, E. Marla Felcher, en su artículo «La Comisión de Seguridad de Productos de Consumo y la Nanotecnología», sugirió que la Comisión de Seguridad de Productos de Consumo , encargada de proteger al público contra riesgos irrazonables de lesiones o muerte asociados con productos de consumo, no está bien equipada para supervisar la seguridad de productos complejos de alta tecnología fabricados con nanotecnología. [ 36 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ "Acerca de la Iniciativa Nacional de Nanotecnología" . Iniciativa Nacional de Nanotecnología de los Estados Unidos. 2016. Consultado el 4 de junio de 2016 .
  2. ↑ Paull, John (2010), Nanotecnología: Nada es gratis , Platter, 1(1) 8-17
  3. ↑ Paull, John (2011) "Nanomateriales en alimentos y agricultura: El gran problema de la materia pequeña para la alimentación y la agricultura orgánicas" , En: Neuhoff, Daniel; Halberg, Niels; Rasmussen, IA; Hermansen, JE; Ssekyewa, Charles y Sohn, Sang Mok (Eds.) Actas de la Tercera Conferencia Científica de ISOFAR, ISOFAR, Bonn, 2, pp. 96-99.
  4. ↑ Ruiz-Hitzky, Eduardo; Darder, Margarita; Wicklein, Bernd; Ruiz-García, Cristina; Martín-Sampedro, Raquel; Del Real, Gustavo; Aranda, Pilar (3 de septiembre de 2020). "Respuestas de la nanotecnología al COVID-19". Materiales sanitarios avanzados . 9 (19) e2000979. doi : 10.1002/adhm.202000979 . hdl : 10261/219978 . PMID 32885616 . S2CID 221495539 .  
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Lecturas adicionales

  • Fritz Allhoff, Patrick Lin y Daniel Moore, ¿Qué es la nanotecnología y por qué es importante?: De la ciencia a la ética . (Oxford: Wiley-Blackwell, 2010).
  • Fritz Allhoff y Patrick Lin (eds.), Nanotecnología y sociedad: cuestiones éticas actuales y emergentes (Dordrecht: Springer, 2008).
  • Fritz Allhoff, Patrick Lin, James Moor y John Weckert (eds.), Nanoética: Implicaciones éticas y sociales de la nanotecnología. Archivado el 27 de enero de 2016 en Wayback Machine (Hoboken: John Wiley & Sons, 2007). Enlace alternativo .
  • Kaldis, Byron. " Epistemología de la nanotecnología ". Enciclopedia Sage de nanociencia y sociedad. (Thousand Oaks, CA, Sage, 2010)
  • Enfoques para una nanotecnología segura: Intercambio de información con NIOSH , Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de los Estados Unidos, junio de 2007, publicación DHHS (NIOSH) n.° 2007-123
  • Mehta, Michael ; Geoffrey Hunt (2006). Nanotecnología: riesgo, ética y derecho . Londres: Earthscan.- Ofrece una visión general del estado de la nanotecnología y la sociedad en Europa, Estados Unidos, Japón y Canadá, y examina la ética, los riesgos ambientales y para la salud pública, así como la gobernanza y la regulación de esta tecnología.
  • Dónal P O'Mathúna , Nanoética: Grandes cuestiones éticas con tecnología a pequeña escala. Archivado el 25 de febrero de 2012 en Wayback Machine (Londres y Nueva York: Continuum, 2009).
  • Iniciativa Nacional de Nanotecnología de EE. UU., Dimensiones Sociales
  • Nanotecnología ahora
  • Estudios de Nanociencia y Tecnología de la USC
  • NELSI Global
  • Centro de Nanotecnología y Sociedad de la ASU
  • Centro de Nanotecnología y Sociedad de la UCSB
  • El Grupo de Nanoética
  • Nanotecnología
  • Instituto de Nanotecnología Foresight
  • Centro para la Nanotecnología Responsable
  • El Centro de Nanotecnología Biológica y Ambiental
  • El Consejo Internacional de Nanotecnología
  • El Banco de Nanoética
  • Nanoética: Ética para las tecnologías que convergen a nanoescala.
  • Página temática sobre nanotecnología del Instituto Nacional para la Seguridad y la Salud Ocupacional
  • Comprender la nanotecnología
  • Centro Europeo para el Impacto Sostenible de la Nanotecnología
  • Centro para las Implicaciones Ambientales de la Nanotecnología