Nuevos riesgos tóxicos por exposición a nanopartículas

Abstract

La nanotecnología es una ciencia multidisciplinar que está teniendo un gran auge en la actualidad, ya que proporciona productos (nanopartículas) con nuevas propiedades fisicoquímicas, que son las que hacen que tengan una gran cantidad de aplicaciones. La exposición humana a estas nanopartículas se puede producir principalmente por las vías respiratoria (nanopartículas suspendidas en el aire), dérmica (nanopartículas ambientales, cosméticos) y oral (alimentos, agua). Por vía pulmonar las nanopartículas activan los mecanismos de defensa o son internalizadas en los intersticios. Por vía dérmica se pueden acumular en el estrato córneo o en los folículos pilosos, o bien atravesarlo y acumularse en la dermis. Por vía oral pueden ser absorbidas por las células epiteliales del intestino. La exposición también se puede producir a través de la instrumentación médica o prácticas clínicas, ya que se usan, por ejemplo, en el tratamiento y diagnóstico del cáncer de mama y en el control de infecciones en cirugía. Una vez las nanopartículas han sido absorbidas, se distribuyen por vía sanguínea y linfática, alcanzando diferentes órganos, tales como huesos, riñones, páncreas, bazo, hígado y corazón, en los que quedan retenidas y ejercen sus efectos tóxicos, aunque esto también se utiliza como una forma de vectorización de fármacos. La toxicidad de estas nanopartículas depende, entre otros factores, de su persistencia en los órganos y de si el hospedador puede provocar una respuesta biológica para eliminarlas. Los mecanismos de toxicidad no se conocen con exactitud, aunque parece ser que se incluyen daño en membranas celulares, disrupción del potencial de membrana, oxidación de proteínas, genotoxicidad, formación de especies reactivas de oxígeno e inflamación. Estudios sobre las vías respiratorias han mostrado disminución de la viabilidad celular in vitro, producción de estrés oxidativo e inflamación. En la piel se ha demostrado toxicidad y estrés oxidativo, pero otros autores destacan la ausencia de irritación y reacciones alérgicas. A nivel gastrointestinal in vitro se han observado reducción de la viabilidad celular y alteración del ADN, entre otros. Respecto a la legislación, actualmente no existen directrices específicas sobre nanotecnología y nanomateriales, en espera de un mayor conocimiento científico de sus efectos sobre la salud pública. La investigación en este campo es, por tanto, un aspecto prioritario en la actualidad que va a determinar la relación riesgo/beneficio de su uso y por tanto su futuro, que parece potencialmente prometedor.

Nanotechnology is a multi-disciplinary science which is having a great growth at present, as it provides products (nanoparticles) with new physico-chemical properties that can have many applications. Human exposure to these nanoparticles can be produced by respiratory (airborne nanoparticles), dermal (atmospheric nanoparticles, cosmetics) and oral routes (food, water). By respiratory route, nanoparticles can stimulate the defense mechanisms or can penetrate into gaps. By dermal route, they can be accumulated in the stratum corneum or in the hair follicles, or go through it and be accumulated in the dermis. By gastrointestinal route they can be absorbed by the epithelial cells of the intestine. Human can also be exposed by medical instrumentation or clinic practices, as nanoparticles are used, for example, for treatment and diagnostic of breast cancer and to control surgery infections. Once nanoparticles have been absorbed they are distributed by blood and lymphatic stream, reaching different organs, such as bones, kidneys, pancreas, spleen, liver and heart, where they are retained and can produce their toxic effects, although this ability is also used for drugs delivery. The toxicity of these nanoparticles depends, among other factors, on their permanence in organs and if the host can produce a biological response to eliminate them. The toxicity mechanisms have not been completely elucidated, although they are known to produce cell membrane damages, membrane potential disruption, proteins oxidation, genotoxicity, production of reactive oxygen species, and inflammation. Studies on the respiratory exposure have demonstrated a diminution of the cellular viability in vitro, oxidative stress production, and inflammation. On skin have been demonstrated toxicity and oxidative stress, although other authors have shown the absence of irritation and allergic reactions. Concerning the gastrointestinal route cellular viability reduction and DNA alterations has been observed in vitro, among other mechanisms. Regarding regulatory aspects, nowadays there are no specific normative about nanotechnology and nanomaterials so far, pending on further scientific knowledge about their effects on public health. The research on this field is one of the priority aspects nowadays as it will help to determine the risk/benefit ratio in the use of nanoparticles and therefore its future, that seems potentially promising.