EL ORIGEN PARADÓJICO DE LAS NANOESTRUCTURAS Y SU POLÉMICA PERMANENCIA.

Dr. Héctor Gabriel Silva Pereyra.

Técnico Titular C. Integrante del SNI. 

Nivel 1. División de Materiales Avanzados. IPICYT.

La nanotecnología es un campo tecnológico que se enfoca en la manipulación de la materia para formar estructuras a una escala extremadamente pequeña medida en nanómetros (nm), donde 1 nanómetro es una milésima parte de una micra y esta última corresponde al tamaño de un estafilococo. Las estructuras resultantes se encuentran en un rango de tamaños que van desde 1 hasta 100 nm en al menos una de sus tres dimensiones y que denominaremos nanoestructuras. Estos materiales pueden exhibir propiedades y comportamientos diferentes a los que muestran a mayor escala.

Se considera que la era de la nanotecnología, nació entre los años de 1981 y 1986, una vez que los científicos tuvieron las herramientas adecuadas, como el microscopio de barrido de efecto túnel (STM) y el microscopio de fuerza atómica (AFM). Bastó un poco más de una década después, para que ya se comenzaran a comercializar industrialmente varios tipos de nanoestructuras. Las primeras de ellas intentaban resolver en primera instancia un problema ambiental y en segundo uno infeccioso, en el primer caso catalizadores nanoestructurados, comenzaban a poblar los procesos industriales para la reducción de emisiones y el cumplimiento de regulaciones ambientales, así como en la generación limpia y eficiente de electricidad, mientras que para el segundo, las nanopartículas de plata comenzaban a plagar dispositivos médicos, como catéteres y vendajes, para prevenir infecciones.

El desarrollo de las nanoestructuras continuó siguiendo estas dos vertientes, por un lado, los catalizadores nanoestructurados se fueron perfeccionando lo que permitió la reducción de emisiones contaminantes para vehículos automotores y la reducción de la energía requerida en los procesos industriales, que disminuye la formación de subproductos contaminantes, lo que contribuye a una disminución en la emisión de sustancias nocivas a la atmosfera y una menor generación de residuos, además, un uso más eficiente de los recursos energéticos produce un menor consumo de materias primas y una mejor utilización de los recursos. En la otra vertiente, el poder antibacteriano y antimicótico de las nanopartículas de plata, no sólo se siguió extendiendo en el uso de revestimientos de envases para alimentos y bebidas, con el objetivo de inhibir el crecimiento bacteriano y prolongar la vida útil de los productos, sino que también salto a textiles, productos deportivos, desodorantes, pastas dentales y recubrimientos y se diversificó con nanopartículas de otros metales como cobre, zinc y dióxido de Titanio. Incluso estas tecnologías se utilizan ampliamente para eliminar bacterias, virus y otros microorganismos presentes en el agua, proporcionando una forma eficaz de desinfección masiva.

Otras nanoestructuras se utilizan como aditivos en los electrodos para aumentar la conductividad en dispositivos eléctricos para mejorar su eficiencia, como también se hace en capacitores para aumentar la capacidad de almacenamiento de energía o en baterías para mejorar la velocidad de carga y su duración. También se han desarrollado membranas nanoestructuradas para la desalinización y purificación de agua. La captación de hidrógeno tiene el potencial de desempeñar un papel crucial en la transición hacia un futuro energético más sostenible y puesto que las nanoestructuras tienen una muy alta superficie específica los hace los principales candidatos para la captura y posterior liberación de hidrógeno. En la medicina, las nanopartículas se están utilizando para la liberación de fármacos, el diseño de vacunas, la terapia génica y en áreas como la terapia contra el cáncer.

Todo este retrato nos conlleva a pensar ingenuamente que tenemos muy pronto la solución a nuestros problemas en las dos vertientes aquí expuestas, la medioambiental y la de la salud humana. Parecería que sólo resta trabajar arduamente con las propiedades que se vislumbran como mágicas a la vista del ojo macroscópico, pero que las nanoestructuras nos ofrecen como un abanico de naipes para que escojamos las que más nos convengan. Pero como muchas veces ha pasado en la historia de la tecnología, perdemos de vista el contexto general y sólo nos quedamos viendo lo que tenemos frente a nuestras narices. Así que hay que alejarse y verlo todo. Todas esas nanoestructuras, llámense nanopartículas, nanotubos, grafenos, nanoplatos, fulerenos, nanoalambres, etc., en cualquiera de las aplicaciones antes expuestas no sólo van a estar en el medio ambiente sino también dentro de nuestros tejidos. Gracias al tamaño y la gran estabilidad de las nanoestructuras sabemos que se pueden respirar o absorber por nuestro cuerpo e incluso a través de cualquier organismo vivo. De hecho, se han observado nanopartículas de óxido de hierro menores a los 20 nanómetros en tejidos humanos, tales como cerebros, corazones, cerebelos, placentas y fetos. Ya es bien sabido que los desechos de la combustión industrial, como la de los automóviles, producen nanopartículas de Hierro y por tanto esas nanopartículas encontradas en tejidos humanos provienen del aire contaminado. Además del hecho de que se hayan encontrado estas nanopartículas de óxidos de hierro en placentas humanas nos lleva a concluir que las podemos heredar. Esta última conclusión no considera las nanopartículas menores a 10 nm que se pudieran colar dentro del material genético de nuestras células que nos conllevaría a la misma conclusión. También sabemos que, por lo antes expuesto, muchas nanoestructuras matan a las bacterias y a los hongos, entonces, por qué motivo seríamos tan ilusos en pesar que no dañarían a nuestras células.

No tiene más de 10 años que la comunidad científica comienza a preocuparse de la toxicidad de las nanoestructuras y el daño medioambiental que prometen. Apenas en 2020 Europa ha puesto en marcha marcos de regulación para cosméticos, alimentos y biocidas basada en la medida precautoria del principio “sin datos no hay mercado”. Mientras que en américa regidos por la batuta comercial de Estados Unidos, tienen un enfoque diferente, basado en “los riesgos conocidos”, esto implica que no debe implementarse ninguna regulación antes de que cualquier riesgo se haya demostrado científicamente o por el principio que supone que un producto es seguro a menos que se demuestren los riesgos. Sin embargo, en los últimos 5 años se ha acrecentado exponencialmente artículos científicos que comienzan a demostrar la toxicidad de las diferentes nanoestructuras y que poco a poco nos van mostrando los grandes riesgos del uso y abuso de las nanoestructuras.

Con todo lo anterior se muestra lo paradójico expresado en el título, pero quizá falta aclarar la parte de la permanencia de las nanoestructuras en el medio ambiente. Cabe aclarar que todas las nanoestructuras que se utilizan o que se podrían utilizar eventualmente van a estar en el medio ambiente, puesto que hay que tomar en cuenta que tanto los catalizadores, las baterías, los capacitores, las fotoceldas y todos los demás dispositivos que usan nanoestructuras eventualmente caducarán y terminarán siendo desechos, que aunque algunos se intenten reciclar siempre quedarán expuestas las nanoestructuras que los componen y se transportarán por aire, agua o algún ser vivo, invadiendo de esa manera todos los ecosistemas. Algo muy semejante a lo que ocurre con los antibióticos que existen en toda la Biósfera y más allá, sin que sepamos completamente de sus consecuencias. De ahí la importancia y urgencia de que exista una regulación real y adecuada antes de que se convierta en una catástrofe ambiental.

Así que cuando utilices bloqueador solar, piensa hasta dónde podrían parar las nanopartículas que contienen o en cuál rincón de tu cuerpo se esconderían algunas de ellas. Toma en cuenta que, en la industria de cosméticos es donde más se han usado nanoestructuras para mejorar la absorción de los ingredientes activos por la piel, como las cremas hidratantes, protectores solares, maquillaje, productos antienvejecimiento y productos para el cuidado del cabello.

¿Quieres saber más del tema? Comunícate con el Dr. Héctor Gabriel Silva Pereyra a su correo electrónico hector.silva@ipicyt.edu.mx.

¿Quieres conocer más del IPICYT? 

Contáctanos: comunicacion@ipicyt.edu.mx