Las tecnologías basadas en materiales a nanoescala (por ejemplo, partículas que son más de 10.000 veces más pequeñas que el punto al final de esta frase) desempeñan un papel cada vez más importante en nuestro mundo.
Las nanofibras de carbono fortalecen los cuadros de aviones y bicicletas, las nanopartículas de plata fabrican tejidos resistentes a las bacterias y las nanopartículas humectantes llamadas nanoliposomas se utilizan en cosméticos.
La nanotecnología también está revolucionando la medicina y ampliando los límites del desempeño humano. Si recibió una vacuna COVID-19 en los Estados Unidos, contenía nanopartículas.
En el futuro, la nanotecnología podría permitir a los médicos tratar mejor enfermedades y trastornos cerebrales como el cáncer y la demencia porque las nanopartículas atraviesan fácilmente la barrera hematoencefálica.
En nosotros
Las nanopartículas en las gotas para los ojos pueden corregir temporalmente la visión. Y las nanopartículas implantadas estratégicamente en los ojos, los oídos o el cerebro pueden permitir una visión nocturna o una audición tan buena como la de un perro. Las nanopartículas podrían incluso permitir a las personas controlar sus hogares y automóviles inteligentes con el cerebro.
Esto no es ciencia ficción. Todas estas son áreas activas de investigación.
Pero los marcos para evaluar la seguridad y la ética de las nanopartículas no han seguido el ritmo de la investigación. Como químico que trabaja en biociencias, esta supervisión limitada me preocupa. Sin marcos actualizados, es difícil decir si la nanotecnología hará del mundo un lugar mejor.
Nano: ¿qué y por qué?
Cualquier partícula o material de entre 1 y 100 nanómetros en una dimensión puede clasificarse como “nano”. El período al final de esta oración es 1.000.000 de nanómetros y un cabello humano tiene aproximadamente 100.000 nm de diámetro. Ambos son demasiado grandes para ser considerados ‘nano’. Un solo coronavirus tiene unos 100 nanómetros de diámetro, y las partículas de hollín de los incendios forestales pueden tener tan solo 10 nanómetros de diámetro, dos ejemplos de nanopartículas naturales.
Las nanopartículas también se pueden producir en un laboratorio. Los vectores de adenovirus, las nanolipopartículas y el ARNm utilizados en las vacunas contra la COVID-19 son nanopartículas diseñadas. El óxido de zinc y el dióxido de titanio utilizados en los protectores solares minerales puros también son nanopartículas diseñadas, al igual que la nanofibra de carbono en los aviones y los cuadros de bicicletas.
Las nanopartículas son útiles porque tienen propiedades diferentes a las de materiales más grandes, incluso cuando tienen la misma composición química. Por ejemplo, las partículas grandes de óxido de zinc no se pueden disolver en agua y se utilizan como pigmento en la pintura blanca.
El óxido de zinc a nanoescala se utiliza en protectores solares, donde parece casi transparente pero refleja la luz solar lejos de la piel para evitar quemaduras solares.
El óxido de zinc a nanoescala también exhibe propiedades antifúngicas y antibacterianas que podrían ser útiles para fabricar superficies antimicrobianas, pero no se comprende completamente el motivo de sus propiedades antimicrobianas.
Y ahí radica el problema. Si bien muchos científicos están interesados en explotar las propiedades positivas de los nanomateriales, a mis colegas y a mí nos preocupa que los científicos todavía no sepan lo suficiente sobre su comportamiento.
Seguridad de la nanotecnología
Las nanopartículas resultan atractivas para los investigadores biomédicos porque pueden atravesar las membranas celulares. Las propiedades antimicrobianas del óxido de zinc a nanoescala probablemente estén relacionadas con su capacidad para atravesar las membranas celulares bacterianas. Pero estas nanopartículas también pueden atravesar las membranas de las células humanas.
En Estados Unidos, la Administración de Alimentos y Medicamentos “reconoce generalmente que el óxido de zinc es seguro y eficaz” para productos como los protectores solares porque es poco probable que (en los protectores solares) sea tóxico para los humanos.
Sin embargo, aunque los científicos comprenden bastante bien los efectos sobre la salud de las partículas grandes de óxido de zinc, no comprenden completamente los efectos sobre la salud del óxido de zinc a nanoescala. Los estudios de laboratorio con células humanas han producido resultados contradictorios, que van desde la inflamación hasta la muerte celular.
Soy un gran creyente en el protector solar. Pero también me preocupan los efectos ambientales de las partículas que se sabe que atraviesan las membranas celulares.
Cada año se producen cientos de toneladas de nanoóxido de zinc y no se degrada fácilmente. Si no entendemos mejor su comportamiento, no hay forma de predecir si eventualmente se convertirá en un problema, aunque cada vez hay más evidencia que sugiere que el nanoóxido de zinc proveniente de los protectores solares está dañando los arrecifes de coral.
Ética de la nanotecnología
La capacidad de las nanopartículas para atravesar las membranas celulares las hace efectivas en terapias como las vacunas. Las nanopartículas son prometedoras para la regeneración de los músculos esqueléticos y algún día podrían tratar la distrofia muscular, o la atrofia natural que aparece con la edad.
Pero las vacunas contra la COVID-19 ofrecen una advertencia: Estados Unidos y Europa adoptaron rápidamente las vacunas contra la COVID-19 basadas en nanopartículas, pero los países de ingresos más bajos tuvieron mucho menos acceso debido a las protecciones de patentes de la vacuna y a la falta de infraestructura de producción y almacenamiento. .
Las nanopartículas también pueden permitir mejoras en el desempeño humano, que van desde una mejor vista hasta soldados diseñados para ser más efectivos en combate.
Sin un marco ético para su uso, las nanotecnologías que mejoran el desempeño y que sólo son accesibles en ciertos lugares podrían profundizar las brechas de riqueza entre los países de altos y bajos ingresos.
Supervisión emergente
Hoy en día, cada país trata las nanopartículas de manera diferente. Por ejemplo, el Comité Científico sobre Seguridad del Consumidor de la Unión Europea ha prohibido el uso de óxido de zinc a nanoescala en protectores solares en aerosol en toda la UE, citando su potencial para ingresar a las células pulmonares y, desde allí, trasladarse a otras partes del cuerpo. Estados Unidos no ha tomado medidas similares.
La Unión Europea ha creado un laboratorio de nanobiotecnología para estudiar los efectos de las nanopartículas en la salud y el medio ambiente.
En Estados Unidos, la Iniciativa Nacional de Nanotecnología, un esfuerzo coordinado de investigación y desarrollo patrocinado por el gobierno, está trabajando para reunir a expertos legales y éticos con científicos. Sopesarán los beneficios y riesgos de las nanotecnologías y difundirán información a otros científicos y al público.
Superar la disparidad en la distribución de vacunas basadas en nanopartículas es otra cuestión completamente diferente. El programa COVAX de la Organización Mundial de la Salud buscaba garantizar un acceso justo y equitativo a las terapias relacionadas con la COVID. Se deberían considerar medidas similares para toda la medicina basada en la nanotecnología para que todos puedan beneficiarse.
La biología sintética es un campo que está experimentando un crecimiento igualmente rápido. Durante los últimos 20 años, la Fundación iGEM, una organización sin fines de lucro, ha celebrado una competencia estudiantil anual a nivel mundial, que utiliza como plataforma para enseñar a los jóvenes científicos a pensar en las implicaciones más amplias de su trabajo.
La Fundación iGEM requiere que los participantes consideren la seguridad, la protección y si su proyecto es ‘bueno para el mundo’. La comunidad de investigación en nanotecnología se beneficiaría enormemente si adoptara un modelo similar. Las nanotecnologías que cambian el mundo para mejor requieren coordinar la ciencia y la ética para dar forma a cómo se utilizan y controlan mucho después de que las creamos.
