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El impacto de la nanotecnologiacutea sobre la seguridad y la salud laboral The impact of nanotechnology on occupational safety and health

Asuncioacuten GaleraCentre Especiacutefic de Recerca per a laMillora i Innovacioacute de les EmpresesUniversitat Politegravecnica de Catalunya | asungaleraupcedu

Fecha de enviacuteo 02 Febrero 2015Fecha de aceptacioacuten 14 Febrero 2015

Resumen

El objetivo de este artiacuteculo es mostrar la condicioacuten de Tecnologiacutea Facilitadora Esencial (TFE) de la nanotecnologiacutea y su repercusioacuten sobre la responsabilidad legal de garantizar la seguridad y salud de los trabajadores El artiacuteculo se ha estructurado de la siguiente manera la introduccioacuten aborda la dimensioacuten y alcance de la nanotecnologiacutea en todos los sectores productivos y su caraacutecter de TEF El segundo apartado muestra la incertidumbre acerca de la seguridad humana y ambiental de los nanomateriales y su importancia en las poliacuteticas de la Unioacuten Europea (UE) y de Estados Unidos en aras de garantizar el desarrollo sostenible de la nanotecnologiacutea El tercer punto introduce el problema sobre la definicioacuten de nanomaterial (NM) y presenta los diferentes tipos de nanomateriales y sus aplicaciones en todos los sectores con especial mencioacuten del sector de la construccioacuten En un cuarto punto se presentan algunos resultados conocidos sobre la toxicidad de los nanomateriales Finalmente el artiacuteculo se cierra con tres reflexiones principales a) la necesidad de informar a empresarios y responsables de la administracioacuten de que el trabajo con nanomateriales supone una modificacioacuten de las condiciones de trabajo por cuanto los nanomateriales (entre 1 y 100 nanoacutemetros) pueden representar un riesgo diferente al del mismo material a un tamantildeo superior a 100 nanoacutemetros b) en segundo lugar el paradigma tradicional de la higiene industrial necesita ser adapatado y modificado para el caso de los nanomateriales Sin embargo a diacutea de hoy se puede afirmar que es posible proteger la seguridad y salud de los trabajadores expuestos a riesgos por exposicioacuten a NM porque instituciones de referencia de todo el mundo han publicado guiacuteas de buenas praacutecticas y han identificado las mejores tecnologiacuteas disponibles para la gestioacuten del riesgo ldquonanordquo c) la necesidad de formacioacuten para actualizar las competencias de los profesionales de la prevencioacuten para garantizar la seguridad de las personas expuestas a nanomateriales en su lugar de trabajo

Palabras clave

Nanotecnologiacutea Responsabilidad legal seguridad y salud laboral nanomateriales gestioacuten del riesgo

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Abstract

The aim of this paper is to show nanotechnology as a Key Enabling Technology (KET) and its impact on the legal responsibility to ensure the occupational health and safety of nanoworkers The article is structured as follows the introduction addresses the size and scope of nanotechnology in all productive sectors and its KET condition The sec-ond section shows the uncertainty of human and environmental safety of nanomaterials and their importance in politics of the European Union (EU) and the United States in order to ensure sustainable development of nanotechnology Third section introduces the problem of the definition of nanomaterial (NM) and presents the different types of nanomaterials and their applications in all sectors with special mention of the construc-tion industry In a fourth point some known results on the toxicity of nanomaterials are presented Finally the article closes with three main ideas a) a) the need to inform em-ployers and the Administration that working with nanomaterials implies a modification of working conditions because NM (between 1 and 100 nanometers) may represent a different risk than the same material at a larger size to 100 nanometers b) secondly the traditional paradigm of industrial hygiene needs to be adapted and modified for the case of nanomaterials However because of renowned institutions worldwide have published good practices guides and they have identified current best available tech-nologies for risk management related to NM we can state that it is possible to protect the safety and health of workers exposed to NM c) the need for training to upgrade the skills of prevention professionals to ensure the safety of people exposed to nanomate-rials in the workplace-

Keywords

Nanotechnology Legal responsibility Occupational health and safety nanomaterials Risk management

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1 Introduccioacuten

En la escala nanomeacutetrica (1-100 nm) la materia presenta fenoacutemenos uacutenicos Llegar a conocer y comprender estos fenoacutemenos y disponer de herramientas y meacutetodos para generar materia con unas propiedades especiacuteficas es el propoacutesito conjunto de la ciencia la ingenieriacutea y la tecnologiacutea de la escala nano1 El avance en paralelo de la nanociencia -la comprensioacuten del comportamiento de la materia en la nanoescala - y de la nanotecnologiacutea - con el desarrollo de instrumentos y meacutetodos para la manipulacioacuten de la materia en la escala nanomeacutetrica - han permitido producir nuevas estructuras materiales y dispositivos que baacutesicamente reestructuraraacuten las tecnologiacuteas de uso actual para la industria la medicina la defensa la produccioacuten de energiacutea la gestioacuten del medio ambiente el transporte la comunicacioacuten la computacioacuten y la educacioacuten

La nanotecnologiacutea se nos presenta asiacute como una auteacutentica revolucioacuten con un fuerte impacto econoacutemico y social La Fundacioacuten Nacional de Ciencias de Estados Unidos en su informe sobre las implicaciones sociales de la nanociencia y la nanotecnologiacutea (IWGN 1999) sentildeala que el impacto de la nanotecnologiacutea en el siglo XXI seraacute al menos tan significativo para la salud el bienestar y la seguridad como la suma de la influencia de los antibioacuteticos los circuitos integrados y los poliacutemeros

Las fabulosas expectativas generadas por el potencial de bienestar innovacioacuten y de impacto econoacutemico de la nanotecnologiacutea se reflejan en la creciente inversioacuten tanto puacuteblica como privada en I+D en todos los paiacuteses la continua produccioacuten cientiacutefica la intensa actividad en el campo de la regulacioacuten y normativa -actualmente en fase de desarrollo- y el establecimiento de estrategias y poliacuteticas nacionales y de alianzas entre los principales agentes implicados tanto a nivel gubernamental industrial y de investigacioacuten Tanto es asiacute que entre 2001 y 2008 el nuacutemero de descubrimientos patentes trabajadores en nanotecnologiacutea programas de financiacioacuten de la I+D y de mercados crecioacute a una tasa media anual del 25 (Tabla 1)

1 Debido a que el estudio de la nanociencia y la nanotecnologiacutea no ha recibido auacuten en el aacutembito linguumliacutestico espantildeol una definicioacuten terminoloacutegica adecuada optamos en adelante por adoptar el modelo anglosajoacuten y utilizar el teacutermino nano para hacer referencia a cualquier aacutembito semaacutentico que incluya una referencia directa a dicho concepto Asiacute hablaremos de riesgos nano (nano risk)

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Tabla 1 Seis indicadores clave del desarrollo de la Nanotecnologiacutea en el mundo y en EEUU (Roco 2011)

Las cifras a nivel mundial estaacuten indicadas en negrita y las correspondientes a EEUU en itaacutelica

De los 31 billones estimados los productos finales con nanotecnologiacutea incorporada representaraacuten la mayor parte con 2 billones 700000 millones de doacutelares seguido por productos nanointermediarios con 432000 millones de doacutelares mientras que los nanomateriales representaraacuten una suma relativamente pequentildea 3000 millones en ventas Las cifras ejemplifican el caraacutecter de Tecnologiacutea Facilitadora Esencial (TEF) en el sentido que sentildeala la Comisioacuten Europea la importancia macroeconoacutemica de las TFE es que pueden abrir mercados totalmente nuevos o respaldar y mejorar los mercados existentes (hellip) Ademaacutes de alimentar a numerosas cadenas de valor los productos basados en tecnologiacuteas facilitadoras esenciales a menudo sirven como componentes de gran valor antildeadido que se integran en los productos maacutes complejos Son estas aplicaciones posteriores las que impulsan un importante crecimiento econoacutemico y la competitividad (COM (2009) 5123) Un ejemplo de ello lo encontramos en los estudios preliminares a la elaboracioacuten del decreto de creacioacuten de un registro de nanomateriales y nanosustancias contenidos en productos comercializados en el mercado belga Estos estudios estimaron un rango de entre 35000 y 40000 empresas (entre un 15 y un 20 del total) que ponen en circulacioacuten sustancias nano o productos con nanomateriales incorporados Los 16 sectores identificados en los que habiacutea una alta probabilidad de utilizar nanomateriales (sic) son 1Sector quiacutemico 2 Cosmeacuteticos 3 Farmaceacuteutico 4 Alimentacioacuten 5 Recubrimientos y tintas 6 Limpieza y desinfeccioacuten 7 Caucho y neumaacuteticos 8 Plaacutesticos 9 Materiales de construccioacuten 10 Textiles 11 Papeleras 12 Maderas 13 Material deportivo 14 Electroacutenica 15 Objetos complejos (automoacuteviles por ejemplo) y 16 Otros El mismo estudio estimoacute para toda la cadena de suministro entre 2000 y 5000 sustancias nano entre 80000 y 160000 preparaciones nano y entre 800000 y 1300000 artiacuteculos distintos que contienen nanomateriales

La poliacutetica Europea en materia de Nanotecnologiacutea se inicioacute con el ldquoPlan de accioacuten para Europa 2005-2009 en nanociencia y nanotecnologiacuteardquo Durante el periodo 2007-2011 dentro del seacuteptimo Programa Marco (7PM) se destinaron 2560 Meuro a la

Mundo US Trabajadores Artiacuteculos cientiacuteficos

Patentes de aplicaciones

Productos finales

Financiacioacuten I+D Capital riesgo

2000 (real) sim6000025000

180855342

1197405

sim$30000 M$13000 M

sim$1200 M $307 M

sim$210 M$170 M

2008 (real) 400000150000

6500015000

127763729

sim$200000 M $80000 M

sim$ 15000 M$

sim$1400 M$

Crecimiento medio2000-2008

sim25 sim23 sim35 sim25 sim35 sim30

2015Estimacioacuten 2000

sim2000000800000

sim$1 B$400000 M

2020Extrapolacioacuten

sim60000002000000

sim$ 3 B$ 1 B

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investigacioacuten en nanociencia y nanotecnologiacutea De ellos 896 Meuro correspondiacutean a la liacutenea Nanociencias nanotecnologiacuteas materiales y nuevas tecnologiacuteas de produccioacuten (NMP) El resto 1764 Meuro procediacutea de otras aacutereas de investigacioacuten como las TIC la salud la energiacutea o la biotecnologiacutea donde la nanotecnologiacutea tendraacute un fuerte impacto tambieacuten dedicaron importantes esfuerzos en el desarrollo de su aplicacioacuten El esfuerzo en inversioacuten para afianzar la nanotecnologiacutea como motor de innovacioacuten no soacutelo se mantiene sino que ha aumentado De especial significacioacuten ha sido la designacioacuten del programa Grafeno como uno de los dos buques insignia de la investigacioacuten europea con una dotacioacuten de 10000 Meuro para los proacuteximos 10 antildeos

Hay sin embargo un aspecto no resuelto y es el de las consecuencias ambientales y sobre la salud humana asociados a la nanotecnologiacutea La importancia de los aspectos de seguridad y salud humana y ambiental en relacioacuten con la nanotecnologiacutea radica en que es el factor limitante del crecimiento del mercado de los productos y servicios con nanotecnologiacutea aplicada Ante el panorama de desarrollo nanotecnoloacutegico descrito se deriva que las primeras personas expuestas a potenciales riesgos nano seraacuten las que de un modo u otro sintetizan (la siacutentesis de nanomateriales es una de las principales fuentes de potencial riesgo) manejan o estaacuten en contacto con nanomateriales componentes o productos ya acabados en sus puestos o lugares de trabajo En este terreno el de la seguridad y salud en el trabajo (SST) impera la incertidumbre sobre el impacto potencial para la salud de los trabajadores expuestos a nanosustancias y nanomateriales en las empresas donde se fabrican o utilizan La organizacioacuten mundial del trabajo (OIT) ha llamado la atencioacuten acerca del enorme desfase entre el conocimiento en las aplicaciones de la nanotecnologiacutea y el de su impacto en la salud brecha que la Agencia Europea para la Seguridad y Salud en el Trabajo (EU-OSHA) cuantifica en 20 antildeos en su informe de 2013 titulado ldquoPrioridades para la investigacioacuten sobre seguridad y salud laboral en Europa 2013-2020rdquo pag 11

2 Poliacuteticas

Ya en 2004 la Comisioacuten Europea proponiacutea una estrategia segura integrada y responsable que abordara lo antes posible los riesgos que para la salud puacuteblica la seguridad y la salud en el trabajo el medio ambiente y los consumidores puedan tener los productos desarrollados mediante la nanotecnologiacutea Sin duda en el desarrollo nanotecnoloacutegico la seguridad y la puesta de productos en el mercado han llevado trayectorias independientes Lejos de lo que seriacutea sensato y deseable la seguridad no es una variable integrada en la I+D nanotecnoloacutegica sino que es algo que a diacutea de hoy se realiza en una etapa post-mercado y no se espera que sea una realidad hasta 2020 (Savolainen Backman Brouwer Fadeel Fernandes Kuhlbusch Landsiedel Lynch y Pylkkaumlnen 2013)

En la Unioacuten Europea el Nanosafety Cluster coordina la investigacioacuten sobre seguridad y salud humana y ambiental relacionada con la nanotecnologiacutea Sus objetivos estaacuten

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resumidos en el Cuadro 1 Asiacute mismo estaacute articulado en ocho grupos de trabajo Materiales Peligros Exposicioacuten Riesgo Sistemas Bioloacutegicos Bases de datos Modelizacioacuten y Difusioacuten de resultados (Figura1)

Cuadro 1 Objetivos del Nanosafety Cluster

Figura 1 Grupos de trabajo (GT) del Nanosafety Cluster de la Unioacuten Europea(Nanosafety Cluster Review Meeting 2014)

En liacuteneas generales la Unioacuten Europea ha experimentado un reforzamiento de la actitud de prudencia que ya presentaba de partida Asiacute si en 2009 el Comiteacute Cientiacutefico de los Riesgos Sanitarios Emergentes y Recientemente Identificados (CCRSERI) (SCENIHR en el acroacutenimo anglosajoacuten) afirmaba ldquose han demostrado los peligros que diversos nanomateriales fabricados entrantildean para la salud y el medio ambiente Los peligros identificados indican que los nanomateriales tienen efectos toacutexicos potenciales en el ser humano y el medio ambiente Sin embargo es preciso sentildealar que no todos

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los nanomateriales inducen efectos toacutexicos Algunos nanomateriales fabricados se han venido utilizando desde hace ya mucho tiempo (p ej negro de carboacuten y TiO2) y su toxicidad es baja Por consiguiente la hipoacutetesis de que una sustancia maacutes pequentildea es maacutes reactiva y por tanto maacutes toacutexica no puede ser respaldada por los datos publicados A este respecto los nanomateriales son similares a productos quiacutemicos o sustancias normales en el sentido de que algunos pueden ser toacutexicos y otros nordquo Esta opinioacuten no contemplaba la expresada anteriormente por la Agencia Internacional de Investigacioacuten sobre el Caacutencer (IARC -International Agency for Research on Cancer-) que en 2006 reevaluoacute el potencial canceriacutegeno del dioacutexido de titanio y pasoacute a considerarlo como posible carcinoacutegeno humano (categoriacutea 2B) En 2013 sin embargo ya reconoce que hay evidencia de que algunas nanopartiacuteculas son toacutexicas pero que sin embargo auacuten falta conocimiento cientiacutefico al respecto por lo que recomienda que se adopte el principio de precaucioacuten

En EEUU la preocupacioacuten por el problema la ilustra el incremento en las tasas de crecimiento tanto en teacuterminos absolutos como relativos de las partidas presupuestarias para la financiacioacuten de la seguridad humana y ambiental EHS en el acroacutenimo anglosajoacuten dentro de la National Nanotechnology Initiative (NNI) el plan nacional estadounidense para coordinar la inversioacuten en investigacioacuten y desarrollo en la escala nanomeacutetrica de la ciencia la ingenieriacutea la tecnologiacutea y actividades de soporte relacionadas entre 26 agencias y programas La inversioacuten acumulada hasta la fecha es de 21000 millones de doacutelares Tras la restructuracioacuten del 2014 el programa quedoacute vertebrado en cinco aacutereas principales que se reparten los 1500 millones de doacutelares presupuestados para el antildeo fiscal 2015 como se indica en la figura 2

Figura 2 Presupuesto de cada una de lasaacutereas componentes de la NNI (National Nanotechnology

Iniciative 2014)

Tabla 2 Financiacioacuten de la NNI de la investigacioacuten so-bre seguridad y salud humana y ambiental durante los ejercinotcios fiscales de 2006 a 2009 (Roco Chad Mikin

Hersam 2010)

La seguridad es sin duda uno de los factores fundamentales para garantizar el crecimiento y la comercializacioacuten de los nuevos productos y servicios que nos brindaraacute la nanotecnologiacutea tal y como los consejeros en materia de ciencia y tecnologiacutea del presidente Barack Obama le hicieron saber en 2013 Liderados por John P Holdren y Eric Lander del Broad Institute de Harvard y del MIT advertiacutean en su informa de

Antildeo fiscal

Inversioacuten R+D en HSE

EHS de la inversioacuten total NNI

2006 377 282007 483 342008 679 442009 745 442010 916 512011 856 662012 1235 58

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ese antildeo relativo a la revisioacuten de la NNI (Presidentrsquos Council of Advisors on Science and Technology 2013) sobre la necesidad urgente de centrar los esfuerzos en los aspectos de seguridad y salud laboral (Galera 2014b)

Cuadro 2 Recomendaciones del PCAST sobre Seguridad Humana y Ambiental

La investigacioacuten en seguridad y salud humana y ambiental realizada en la uacuteltima deacutecada por instituciones y centros de investigacioacuten puacuteblicos y privados ha producido avances pero queda auacuten por despejar mucha incertidumbre sobre los riesgos ldquonanordquo Por ello la EPA (Agencia de proteccioacuten medioambiental de Estados UnidosndashEnvironmental Protection Agency-) solicitoacute al National Research Council un estudio independiente para desarrollar una estrategia de investigacioacuten de los aspectos sobre seguridad humana y ambiental de los nanomateriales artificiales Para ello se constituyoacute el Committee to Develop a Research Strategy for Environmental Health and Safety Aspects of Engineered Nanomaterialrdquo (2012) que reconoce

a) para los desarrolladores los reguladores y los consumidores de

Los esfuerzos para afrontar las cuestiones de seguridad laboral son limitados debidos a la ausencia de

investigacioacuten y de informacioacuten rigurosa sobre la poblacioacuten de trabajadores expuestos y por las actitudes

y las praacutecticas de los empleadores hacia los temas de riesgos laborales

De mayor preocupacioacuten es la falta de coherencia entre las actitudes de los empleadores hacia el riesgo

y el papel de la regulacioacuten en la mitigacioacuten del riesgo que revela una reciente encuesta realizada a em-

presarios de nanotecnologiacutea

Dependiendo del tipo de material entre el 37 y el 58 de los empleadores creen (estaacuten

de acuerdo o muy de acuerdo) que los nanomateriales plantean riesgos ente moderados y al-

tos para la salud humana yo el medio ambiente

el 84 cree que la seguridad en el trabajo debe tener prioridad sobre los avances cientiacuteficos y

tecnoloacutegicos el 59 por ciento cree que demorar la comercializacioacuten de la nanotecnologiacutea hasta

que los estudios de seguridad sean completados privaraacute a la sociedad de demasiados benefi-

cios potenciales

El 56 cree que la falta de informacioacuten es un impedimento en la implementacioacuten de las praacutecticas

de salud y seguridad de nano-especiacuteficas

el 77 cree que las empresas estaacuten mejor informadas acerca de sus propias necesidades de

seguridad en el trabajo que los organismos gubernamentales

Dado que se estaacuten generando nuevos conocimientos relevantes para la salud ocupacional la OSHA [el

oacutergano de la Administracioacuten de los EEUU responsable de la seguridad y salud laboral -Occupational

Safety and Health Administration-] debe intensificar sus esfuerzos de colaboracioacuten con las empresas

para desarrollar e implementar programas de comunicacioacuten de riesgos y formacioacuten de los empleados

responsables utilizando la informacioacuten maacutes actualizada disponible

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productos nanotecnoloacutegicamente habilitados siguen existiendo incertidumbres sobre la variedad y cantidad de nanomateriales en el comercio o en desarrollo sus posibles aplicaciones y los riesgos potenciales

b)no existe conexioacuten e integracioacuten suficiente entre la generacioacuten de datos y el anaacutelisis sobre riesgos emergentes y las estrategias para la prevencioacuten y gestioacuten de dichos riesgos

c) no soacutelo es que se necesite investigar maacutes sino que ni tan soacutelo las lagunas de conocimiento identificadas en muchos talleres cientiacuteficos en la uacuteltima deacutecada no se han abordado ni con la determinacioacuten ni con la investigacioacuten necesaria

En los puntos siguientes se identificaraacuten los principales tipos de nanomateriales con los que se estaacute trabajando actualmente y los sectores y productos en que se aplican

3 Definicioacuten de nanomaterial y principales tipos de nanomateriales

A diacutea de hoy no hay ninguna definicioacuten unaacutenime e internacionalmente reconocida de lo que es un nanomaterial Ello supone un obstaacuteculo importante a la hora de regular por cuanto en funcioacuten de los criterios que se adopten ideacutenticas sustancias quedaraacuten fuera o dentro de la definicioacuten y deberaacuten o no cumplir las medidas que se arbitren en futuras regulaciones Con todo las distintas definiciones de nanomaterial disponibles tienen en comuacuten dos caracteriacutesticas

a) el nanomaterial debe presentar al menos una dimensioacuten externa en la escala nanomeacutetrica y que

b) debido a ello el nanomaterial debe presentar un comportamiento distinto al que tiene el material de ideacutentica composicioacuten en tamantildeo no nanomeacutetrico esto es mayor de 100 nm

Asiacute por ejemplo el oro a tamantildeo mayor de 100 nm es amarillo bien se trate de una pepita de 2mm o de un lingote de 200mm es conductor no es magneacutetico y es quiacutemicamente inerte sin embargo el oro por debajo de 100 nm es rojo pierde conductividad entre 1-3 nm se vuelve magneacutetico a 3nm y es muy reactivo

La explicacioacuten de tales fenoacutemenos radica en que el marco de comprensioacuten del comportamiento individual de aacutetomos y moleacuteculas es la fiacutesica cuaacutentica mientras que el movimiento de colecciones masivas de aacutetomos y moleacuteculas como objetos fiacutesicos bajo la influencia de fuerzas se describe mejor a traveacutes de la mecaacutenica claacutesica o fiacutesica Newtoniana La nanotecnologiacutea se situacutea entre estos dos dominios y como consecuencia entrantildea la posibilidad de revelar y explotar fenoacutemenos uacutenicos (Hansen Maynard Baun Tickner 2008) con la creacioacuten de nanomateriales artificiales El grafeno por ejemplo es el material maacutes ligero conocido y es 300 veces maacutes resistente que el acero

El disponer de una definicioacuten internacionalmente aceptada facilitariacutea sin duda la regulacioacuten que por otro lado y como se ha visto afectariacutea a praacutecticamente todos

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los sectores econoacutemicos El consenso sigue siendo complicado como lo muestra el hecho que la Comisioacuten Europea haya proporcione una recomendacioacuten (sic) de definicioacuten (CE 2011) y no una definicioacuten definitiva De momento pues disponemos de una recomendacioacuten que dice Por laquonanomaterialraquo se entiende un material natural secundario o fabricado que contenga partiacuteculas sueltas o formando un agregado o aglomerado y en el que el 50 o maacutes de las partiacuteculas en la granulometriacutea numeacuterica presente una o maacutes dimensiones externas en el intervalo de tamantildeos comprendido entre 1 nm y 100 nm

En casos especiacuteficos y cuando se justifique por preocupaciones de medio ambiente salud seguridad o competitividad el umbral de la granulometriacuteanumeacuterica del 50 puede sustituirse por un umbral comprendido entre el 1 y el 50 -

Los fullerenos los copos de grafeno y los nanotubos de carbono de pared simple con una o maacutes dimensiones externas inferiores a 1 nm deben considerarse nanomateriales

Los teacuterminos laquopartiacutecularaquo laquoaglomeradoraquo y laquoagregadoraquo se definen como sigue

a) laquopartiacutecularaquo una parte diminuta de materia con liacutemites fiacutesicos definidos

b) laquoaglomeradoraquo un conjunto de partiacuteculas deacutebilmente ligadas o de agregados en que la extensioacuten de la superficie externa resultante es similar a la suma de las extensiones de las superficies de los distintos componentes

c) laquoagregadoraquo una partiacutecula compuesta de partiacuteculas fuertemente ligadas o fusionadas

Un material debe considerarse incluido en la definicioacuten del punto 2 cuando la superficie especiacutefica por unidad de volumen del material sea superior a 60 m2cm3 No obstante un material que seguacuten su granulometriacutea numeacuterica es un nanomaterial debe considerarse que respeta la definicioacuten del punto 2 incluso si el material tiene una superficie especiacutefica inferior a 60 m2cm3

Seguacuten la ISO TS 80004-1 un nanomaterial es un material que presenta al menos una dimensioacuten en la escala nanomeacutetrica o que posee una estructura interna o de superficie en dicha escala

En general se distingue entre los nanomateriales libres o nano-objetos - sean nanopartiacuteculas nanofibras nanotubos o nanoplatos- de los nanomateriales estructurados que son aquellos materiales que presentan una estructura interna o de superficie de tamantildeo nanomeacutetrico y entre los que se encuentran los agregados y aglomerados de nano-objetos los nanocomposites o los materiales nanoporosos (Figura 3)

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Figura 3 Las dos grandes familias de nanomateriales artificiales (INRS 2012)

Los nanomateriales artificiales o manufacturados son aquellos de produccioacuten humana intencional con propoacutesitos de aplicacioacuten precisos y con unas propiedades especiacuteficas Algunos de ellos llevan antildeos instalados en el mercado en tonelajes significativos como el negro de carbono el dioacutexido de titanio el aluminio el carbonato de calcio o la siacutelice amorfa Otros maacutes recientes se fabrican en cantidades mucho menores como los nanotubos de carbono los dendriacutemeros las gotas cuaacutenticas o el grafeno

Los nanomateriales incidentales tambieacuten conocidos como partiacuteculas ultrafinas de (tamantildeo inferior a 01 micras) son tambieacuten de origen humano pero se distinguen de los artificiales en que no han sido producidos de forma intencionada sino que son resultado generalmente de procesos mecaacutenicos o teacutermicos como los humos de soldadura los humos de los motores de combustioacuten etc En la naturaleza tambieacuten hay presentes nanomateriales como las cenizas volcaacutenicas o la sal de mar en suspensioacuten en el aire

A la vista de la figura 3 se desprende que una sustancia de una determinada composicioacuten quiacutemica puede presentarse en diferentes formas en la escala nanomeacutetrica y con ello tener diferentes propiedades entre otras la toxicidad Asiacute pues habraacute que definir cuaacuteles son las variables relevantes para caracterizar un nanomaterial Todaviacutea se estaacute investigando en este campo de caracterizacioacuten de los nanomateriales el mapa de ruta de investigacioacuten sobre materiales del Nanosafety Cluster ilustra cuaacutendo se espera que estaraacute disponible el conocimiento en esta aacuterea (Tabla 3) Pero en conjunto hasta 2025 no se culminaraacuten todos los objetivos previstos

NANOMATERIALES ARTIFICIALESNANO-OBJETOS MATERIALES NANOESTRUCTURADOS

Nanopartiacuteculas

Agregados y aglomerados de nano-objetos

Nanofibras nanotubos

Nanocomposites nano-objetos incorporados en una matriz o en una superficie

Nanoplatos

Materiales nanoporosos

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Tabla 3 Previsioacuten de consecucioacuten de los objetivos del grupo de trabajo 1 sobre Carac-terizacioacuten de nanomateriales del Nanosafety Cluster (Nanosafety Cluster 2013)

La complejidad del asunto y el reto que supone para la investigacioacuten estaacute ilustrado en la figura 4 que muestra las principales variables consideradas en estos momentos (INRS 2014)

Figura 4 Caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas de los nanomateriales (INRS 2014)

Hito Tema Hacia 2015 Hacia 2020 Hacia 2025

Clasificacioacuten de Materiales

Definicioacuten Disposicioacuten de sistemas de clasificacioacuten

Denominacioacuten de estructuras Disposicioacuten de ontologiacuteas

Caracterizacioacuten de NM en matrices com-plejas

Meacutetodos robustos para la determinacioacuten del tamantildeo de NM

Meacutetodos para la caracterizacioacuten de superfiacutecie de NM

Meacutetodos para caracterizar NM multicomposite

Tests y NM de refer-encia

Sistemas de tests de NMNM certificados en biofluidos de referencia

Listados completos de NM testados

Validacioacuten Versiones etiquetadas vali-dadas de tests de NM

Validacioacuten de meacutetricas clave de impactos

Correlacioacuten entre captacioacuten forma e impactos

Fundamentos de medida Meacutetodos versaacutetiles Disposicioacuten de meacutetodos

versaacutetiles de referencia

Bio-nano-interacciones

Biomoleacuteculas para la captacioacuten trans-porte etc

Biointeracciones de refer-encia

Impactos de los NM en la funcioacuten de las proteiacutenas

Interactomas de referencia

Propiedades de los NM que provocan disfunciones de sentildealizacioacuten

Ingenieriacutea de Nanomateriales

Conceptos de seguridad en el disentildeo

Seguridad en el disentildeo de nuevos NM de enfoque ldquobottom-uprdquo

Meacutetricas para la valoracioacuten del peligro de NM

Descriptores clave Descriptores no esfeacutericos definidos

Listados completos sobre NM de referencia no esfeacutericos

NANOMATERIALESNanopartiacuteculas Nanofibras Nanoplatos

COMPOSICIOacuteN QUIacuteMICA

PROPIEDADES FIacuteSICO-QUIacuteMICAS

MODIFICACIONES DE SUPERFICIE FORMA DIMENSIONES ESTADO DEL NM

Carboacuten SolubilidadSin recubrimiento

Esfera Distribucioacuten granulomeacutetrica

Polvo

Metal Superficie Cubo Suspensioacuten

Oacutexido metaacutelico Carga Con recubrimiento Tubo Nordm de partiacuteculas agregados

aglomerados

Gel

Poliacutemero Hidrofobicidad Quiacutemicamente modi-ficada

FibraColoide

Biomoleacutecula Biopersistencia Plato

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De este modo se entiende que haya muchos tipos de nanomateriales de una misma composicioacuten como muestra la figura del JRC que ilustra las diferentes clases de nano TiO2 que tiene registrado y que en funcioacuten del tamantildeo medio de partiacutecula presenta un aacuterea superficial que oscila entre los 10 m2g a los 320 m2g

Tabla 4 Diferentes registros de Dioacutexido de Titanio catalogados en el repositorio de na-nomateriales del Centro Comuacuten de Investigacioacuten (JRC) (JCR 2011)

La Unioacuten Europea en su COM 2012 572 establece ocho tipologiacuteas de nanomateriales inorgaacutenicos no metaacutelicos metales y aleaciones metaacutelicas nanomateriales de carbono nanopoliacutemeros y dendriacutemeros gotas cuaacutenticas nanoarcillas nanocomposites y otros

Tipologiacuteas de Nanomateriales

31 Tipos de nanomateriales

Inorgaacutenicos no metaacutelicos

- Siacutelice amorfa sinteacutetica (SiO2)-Dioacutexido de titanio (TiO2)- Oacutexido de zinc- Oacutexido de alumnio- Hidroacutexido de alumnio y oxo-hidroacutexidos de aluminio- Oacutexidos de hierro

-Dioacutexido de cerio-Dioacutexido de zirconio- Otros nanomateriales titanato de bario sulfato de bario titanato de estroncio carbonato de estroncio oacutexido de indio y estantildeo y oacutexido de antimonio y estantildeo- Carbonato caacutelcico

Metales y aleaciones metaacutelicas

- Oro-Plata-Otras nanopartiacuteculas metaacutelicas Platino y aleaciones de paladioNanopolvos de cobre Nanopartiacuteculas de hierro Nanopartiacuteculas de titanio- Niacutequel cobalto alumnio zinc manganeso molibdeno tungsteno lantano y litio

Nanomaterialesde Carbono

-Fullerenos-Nanotubos de carbono y nanofibras de carbono

-Negro de humo (carbon black)-Copos de grafeno

Nanopoliacutemeros y den-driacutemeros

-Nanopartiacuteculas de poliacutemeros-Nanotubos nanocables y nanovarillas de poliacutemeros-Fibras de Poliglicidilmetacrilato-Nanocelulosa- Peliacuteculas polimeacutericas nanoestructuradas-Nanoestructuras de poliacrilonitrilo-Dendriacutemeros

Gotas cuaacutenticas

Nanoarcillas

Nanocomposites

Otros Nitroacutegeno y compuestos de foacutesforoOtros (ver Anexo 3 de la COM (2012) 572

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Hay que tener presente que a pesar de toda esta diversidad la cantidad total anual de nanomateriales en el mercado mundial se situa entorno a los 11 millones de toneladas por uno valor de 20000 millones de euros (COM 2012572 pag 10) Por volumen total el primer puesto lo ocupa el negro de carboacuten que supone en torno al 85 de los nanomateriales en circulacioacuten El segundo lugar lo ocupa la siacutelice amorfa sinteacutetica con un 12 del total Otros nanomateriales de relevancia son el nanodioacutexido de titanio el nanoacutexido de cinc los fullerenos los nanotubos de carbono y la nanoplata Seguidamente (Tabla 5) se indican los nanomateriales maacutes utilizados las nuevas propiedades debidas a su tamantildeo y las aplicaciones que presenta

Tabla 5 Principales tipos de nanomateriales propiedades y aplicaciones (Ostiguy et al 2014)

Tipo de nanomaterial Nuevas propiedades Aplicaciones

C60 fullerenos Alta afinidad electroacutenica

Mejora de las propiedades magneacuteticas catalizadores piroacutelisis lubricantes ceacutelulas solares membranas electroliacuteticas membranas de intercambio ioacutenico almacenamiento de oxiacutegeno y metano portadores de faacutermacos

TiO2 Propiedades oacutepticas anti ultravioleta transparencia efecto fotocataliacutetico

Ceacutelulas solares cremas solares protectoras de la radiacioacuten ultravioleta (UV) pintura antiUV tratamiento medioambiental tratamiento de superficie de madera agente antimicrobiano materiales autolimpiables agente antimicrobiano tratamientos contra el caacutencer

Puntos cuaacutenticos Propiedades colorimeacutetricas y electroacutenicas manipulables con precisioacuten

Colorantes nanoelectroacutenica y ordenadores cuaacutenticos diagnoacutestico por imaacutegen terapia meacutedica ceacutelulas solares catalizadores Marcador de muacuteltiples biomoleacuteculas para monitorizar eventos celulares complejos y cambios asociados a enfermedadesTecnologiacutea oacuteptica Diagnoacutestico de enfermedades y tecnologiacuteas de deteccioacuten

Nanotubos de Carbono Buen conductor eleacutectrico y gran fuerza mecaacutenica

Nanoelectroacutenica y los ordenadores cuaacutenticos materiales de aeronaves ultra fuerte disipacioacuten estaacutetica el almacenamiento de hidroacutegeno biosensores sensores quiacutemicos poliacutemeros blindaje electromagneacutetico supercondensadores materiales compuestos reforzados cables extra fuertes textiles piezas extremadamente ligeras para vehiacuteculos terrestres y el espacio aditivo

Poliacutemeros vidrios nanocanales ldquoMiniaturizacioacutenrdquo de reacciones quiacutemicas Laboratorios en un chip

Liposomas Componentes biodegradables Administracioacuten de faacutermacos diana (actuacutean exclusivamente sobre el sitio deseado)

Plata Agente antimicrobiano

Utillaje equipos meacutedicos productos de consumo embalaje de alimentos textiles antiodorantes antiestaacuteticos aparatos electroacutenicos y electrodomeacutesticos cosmeacuteticos y desinfectantesIncorporado en una amplia gama de dispositivos meacutedicos incluidos cementos instrumental y maacutescaras quiruacutergicas

Materiales fotoacutenicos Transmisioacuten de la luz de modo ajustable Telecomunicaciones ordenadores oacutepticos

Grafeno Conductividad eleacutectrica Sustitucioacuten de las piezas de silicio transistores de alta frecuencia

Oacutexidos metaacutelicos (p ex Zn Fe Ce Zr) Aacuterea superficial propiedades oacutepticas Ceraacutemicas recubrimientos anti-ralladuras para lentes cosmeacuteticos y cremas solares

Nanoarcillas (nanoclays) Cataacutelisis fuerza dureza resistencia al calor y al fuego

Refineriacutea de petroacuteleo modificacioacuten de las propiedades de compuestos y materiales resistencia al fuego refuerzo mecaacutenico aditivos de caucho

Negro de Humo o Carbon Black Aacuterea superficial Industrias del caucho pintura y tintas

Humo de Siacutelice Propiedades reoloacutegicas

Hormigones especiales y de alta calidad para la construccioacuten de puentes carreteras estructuras marinas playas de estacionamiento sistemas de purificacioacuten y distribucioacuten de agua industria ceraacutemica morteros aditivos para plaacutestico y caucho

Dendriacutemeros Hidrofiacutelicos e hidrofoacutebicos

Aplicaciones meacutedicas y biomeacutedicasMacromoleacuteculas polimerizadas estructuras altamente ramificadas con una nanocavidad o canal interior con propiedades diferentes a las de la zona externa de la macromoleacuteculaTransportadores de drogas (contra el caacutencer bacterias virus etc) con capacidad para mejorar la solubilidad

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Como puede comprobarse los nanomateriales tienen aplicacioacuten en todos los sectores A efectos de seguridad y salud laboral habriacutea que identificar para cada uno de ellos los productos que incorporan nanomateriales y las actividades o procesos en que se utilizan Recientemente el INRS (2014) ha proporcionado una guiacutea de gran utilidad a la hora de identificar los principales nanomateriales en uso actual y sus aplicaciones en ocho sectores agroalimentario cosmeacutetica construccioacuten energiacutea pinturas farmaceacuteutico industrias del plaacutestico y el caucho y los sectores textil del papel y el cartoacuten A continuacioacuten y a modo de ilustracioacuten se analiza el caso del sector de la construccioacuten

La construccioacuten es uno de los sectores donde la incorporacioacuten de nanopartiacuteculas ha tenido maacutes recorrido Ya sea en cementos revestimientos de fachadas aislantes pavimentos cristales pinturas o ceraacutemicas encontramos importantes mejoras vinculadas al uso de la nanotecnologiacutea Estos nuevos materiales tienen unas ventajas significativas que pueden ir desde ser autolimpiables ndash con el consiguiente ahorro en mantenimiento y consumo de agua y productos de limpieza - hasta ofrecer mayor resistencia mecaacutenica maacutes flexibilidad o resistencia a la corrosioacuten Tambieacuten pueden intervenir en la eliminacioacuten de los contaminantes atmosfeacutericos gracias a sus efectos cataliacuteticos o incluso monitorizar la salud del material y detectar patologiacuteas entre otras mejoras (Galera 2014a)

La tabla 6 identifica los principales tipos de nanopartiacuteculas presentes en los materiales de construccioacuten las propiedades que les confieren y las fases de obra en las que se utilizan De todas ellos hay evidencias cientiacuteficas y documentadas que cuestionan yo muestran su toxicidad humana y ambiental Sentildealada la incertidumbre sobre el riesgo que los nanomateriales pueden representar para la seguridad humana y ambiental cabe preguntarse quienes y doacutende estaacuten expuestos a estos nanomateriales

32 Un ejemplo el sector de la construccioacuten

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Tabla 6 Nanomateriales de la construccioacuten productos en que se encuentran propiedades que confieren y fases de obra en que se utilizan2

2 Agravelex Andorra Oriol Domingo Alejandro Pacheco y Ceacutesar de Sosa del Grupo de trabajo seguridad en la construccioacuten Proyecto realizado por alumnos del curso 2013-2014 de la asignatura de Proyectos Grado de Ingenieriacutea en Organizacioacuten Industrial de la Escuela Superior de Edificacioacuten de Barcelona (EPSEB) de la Universitat Politegravecnica de Catalunya (UPC)

Nanomaterial Productos Propiedades Fase de obra

Dioacutexido de titanio TiO2

CementoHormigoacutenCristalBaldosasazulejosPlanchas aluminioPeliacuteculas de plaacutesticoPeacutergolasPinturas y enlucidos de cemento

Resistencia a compresioacutenResistencia a flexioacutenAnti-bacterianoAutolimpiante super hidroacutefiloAntivahoPurificador de aire fotocataliacuteticoEnfriador de superficies

CimentacionesEstructuraFachadasCubiertasAcabadosInstalacioacuten captacioacuten solarPavimentosMobiliario urbanoCarreteras

Oxido deAluminio Al2O3 CementoHormigoacutenResistencia a compresioacutenResistencia a flexioacutenResistencia a la abrasioacuten

CimentacionesEstructura

Oxido de Zirconio ZrO2 CementoHormigoacutenResistencia a compresioacutenResistencia a flexioacutenResistencia a la abrasioacuten

CimentacionesEstructura

Oxido de Hierro Fe2O3

CementoHormigoacutenRecubrimientos epoxy de armadurasMadera

Resistencia a compresioacutenResistencia a flexioacutenResistencia a la abrasioacutenConductividadAutocompacta-bilidadAnti-corrosioacuten

CimentacionesEstructura

Oxido de Silicio SiO2

CementoHormigoacutenCristalPinturasRecubrimientos epoxi de armadurasMaderaAislamiento teacutermico y acuacutestico de aerogel transparente

Resistencia a compresioacutenResistencia a flexioacutenResistencia a la abrasioacutenSuperhidrofoacutebicoAislante teacutermico y acuacutesticoAnti-corrosioacuten

CimentacionesEstructuraFachadasCubiertasVentanasInstalacioacuten de captacioacuten solarAcabadosPavimentos

Nanotubos de carbono CNTCementoHormigoacutenPinturasCristal

Resistencia a tensioacutenElasticidadPropiedades teacutermicasInhibicioacuten de roturas en fase inicialAnti-bacterianoSuperhidrofoacutebico

CimentacionesEstructuraAcabadosVentanas

Nanofibras de carbono CNF CementoHormigoacuten

Resistencia a tensioacutenElasticidadPropiedades teacutermicasInhibicioacuten de roturas en fase inicialConductividadAutocompactabilidad

CimentacionesEstructura

Plata Ag Pinturas Anti-bacteriano Acabados

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A la vista de ello es faacutecil deducir que praacutecticamente todos los oficios relacionados con la construccioacuten estaacuten trabajando con productos que incorporan nanopartiacuteculas iquestQueacute hacer entonces La primera cuestioacuten es si se conoce esta realidad En principio seriacutea loacutegico pensar que los profesionales de la construccioacuten saben si los productos que manejan contienen o no nanomateriales pero nada maacutes lejos de la realidad una encuesta realizada en 2009 entre diferentes empresas de la construccioacuten de 14 paiacuteses europeos pone de manifiesto que tanto empleadores como representantes de los trabajadores desconociacutean en mayoritariamente que utilizaban nano-productos (Figura 6) La encuesta fue realizada por la Federacioacuten europea de la industria de la construccioacuten (FIEC) y por la Federacioacuten europea de trabajadores de la construccioacuten y de la madera (EFBWW)

Figura 6 Nivel de conocimiento entre empleadores (azul) y representantes de los traba-jadores (rojo) respecto a la presencia de nanomateriales en los productos que utilizan

(van Broekhuizen y van Broekhuizen 2009)

La cosa se complica con este escenario donde el 70 de los empleadores y el 80 de los representantes de los trabajadores de la construccioacuten no son conscientes de si estaacuten utilizando o no nanomateriales Lamentablemente esta circunstancia es extensible a praacutecticamente la mayoriacutea de sectores (Zalk Paik y Swuste 2009)

La Agencia europea de seguridad y salud laboral (EU-OSHA) dedica en su portal web una paacutegina al tema de los riesgos nano En ella especifica la legislacioacuten vigente y deja bien clara la obligacioacuten del empresario de evaluar y gestionar los riesgos de los nanomateriales en el lugar de trabajo Sentildeala ademaacutes que dada la incertidumbre actual y que existen importante motivos de preocupacioacuten (sic) sobre los riesgos nano para la seguridad y salud humana los empresarios junto con los trabajadores deberaacuten aplicar un enfoque de precaucioacuten en la prevencioacuten de riesgos laborales

Respecto a la legislacioacuten de aplicacioacuten sentildeala cuatro fuentes importantes la Directiva marco 89391CEE la Directiva sobre agentes quiacutemicos 9824CE la Directiva relativa a los agentes carcinoacutegenos o mutaacutegenos 200437CE y la legislacioacuten sobre sustancias

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quiacutemicas REACH y CLP Es relevante sentildealar que la Directiva sobre carcinoacutegenos o mutaacutegenos en su Anexo II dedicado a la Recomendaciones praacutecticas para el control meacutedico de los trabajadores (sic) en su punto 2 especifica que De acuerdo con los conocimientos maacutes recientes en el campo de la medicina del trabajo se podraacute decidir la realizacioacuten de otras pruebas para cada uno de los trabajadores sometidos a control meacutedico Estaacute claro pues la trascendencia para los trabajadores y la importancia para los empresarios que la vigilancia tecnoloacutegica y la formacioacuten continua de los profesionales va a tener sobre la gestioacuten de la prevencioacuten relacionada con el trabajo con nanomateriales

A la vista del impacto de la nanotecnologiacutea en todos los sectores y en todo el ciclo de vida del nanomaterial desde su produccioacuten hasta el reciclaje o tratamiento como residuo cabe figurarse que no son pocos los empleadores con responsabilidad legal directa de llevar a cabo nuevas evaluaciones de riesgos por cuanto la introduccioacuten de nanomateriales o de productos que los contienen puede suponer una alteracioacuten de las condiciones de trabajo por aparicioacuten de un riesgo potencial no evaluado

Para asegurar el cumplimiento de esta obligacioacuten legal de velar por la seguridad y salud de los trabajadores que manipulan productos que contienen nanopartiacuteculas es necesario antes identificar cuaacuteles son los puestos de trabajo y las actividades que deben ser objeto de observacioacuten a fin de identificar las nanopartiacuteculas involucradas y de recabar informacioacuten toxicoloacutegica sobre las mismas

4 Toxicidad

El riesgo evoluciona emerge madura y muere La fase de aparicioacuten es intensiva en conocimiento El conocimiento disponible es inadecuado para comprender comprehensivamente los procesos (fenoacutemenos) hay una inercia a aplicar asunciones fiables Enfoques teacutecnicos y marcos conceptuales que funcionaron con eacutexito en el pasado son copiados ciegamente Viejas teacutecnicas que han funcionado con eacutexito en asegurar unas mejores condiciones de vida son las maacutes difiacuteciles de reemplazar precisamente por su propio eacutexito El riesgo en siacute mismo es solo una expectativa una evaluacioacuten del anaacutelisis de posibles eventos con posibles efectos adversos (Savolainen et al 2014)

Actualmente no se dispone de un conocimiento consolidado en la caracterizacioacuten de nanomateriales ni de la modelizacioacuten del comportamiento de eacutestos una vez liberado a diferentes medios que aporte un entendimiento comprehensivo como para establecer un modelo geneacuterico de toxicidad Por un lado a la inadecuacioacuten de las herramientas y de los modelos disponibles se le suma la dificultad de actualizacioacuten del conocimiento al ritmo requerido por la creacioacuten y la innovacioacuten de nuevos productos Por otro lado a la extraordinaria variabilidad de los nanomateriales se antildeade el desconocimiento sobre su comportamiento una vez liberado al ambiente en forma de a) nanopartiacutecula libre b) nanopartiacuteculas agregadas c) nanopartiacuteculas ligadas a una matriz o d) nanopartiacuteculas

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funcionalizadas Los factores ambientales influyen en el grado de aglomeracioacuten y agregacioacuten (Figura 7) Esto requiere que durante los proacuteximos antildeos se desarrollen nuevos paradigmas de evaluacioacuten de la seguridad para resolver este problema (Savolainen et alt 2013)

Figura7 Diferentes posibilidades de comportamiento de las nanopartiacuteculas una vez liberadas al medio (Nowack y Bucheli 2007)

La investigacioacuten en nanotoxicologiacutea requiere un enfoque interdisciplinario (toxicologiacutea ciencia de los materiales medicina biologiacutea molecular bioinformaacutetica etc) para alcanzar una adecuada evaluacioacuten del riesgo (Oberdoumlrster OberdoumlrsterOberdoumlrster 2005) La investigacioacuten de las partiacuteculas ultrafinas (PUF) es el punto de partida de la nanotoxicologiacutea Una de las hipoacutetesis maacutes importantes es que el peligro de las nanopartiacuteculas puede estar relacionado con propiedades fisico-quiacutemicas especiacuteficas distintas a las que se han utilizado tradicionalmente en la industria quiacutemica como por ejemplo tamantildeo de partiacutecula forma estructura cristalina aacuterea superficial quiacutemica superficial y carga superficial Ya Oberdoumlrster et al (1990) y Ferin et al (1990) mostraron que el dioacutexido de titanio ultrafino (TiO2) y el oacutexido de aluminio (Al2O3) de 30 y 20 nm respectivamente induciacutean una reaccioacuten inflamatoria muy notable en el pulmoacuten de ratas comparada con la de las partiacuteculas de 250 y 500 nm Esto es un dantildeo tamantildeo dependiente Dos antildeos despueacutes Oberdoumlrster et al (1992) informan que el estado cristalino de nanopartiacuteculas de TiO2 influye en su toxicidad y que el aacuterea superficial es mejor descriptor de los efectos adversos en ratas que la masa Recordemos que a igual masa podemos tener diferente aacuterea superficial con distinto tamantildeo de partiacutecula

La actividad bioloacutegica y la biocineacutetica dependen de muchos paraacutemetros los principales a considerar para una correcta caracterizacioacuten de nanopartiacuteculas en estudios toxicoloacutegicos son

bull Masa concentracioacuten

bull Composicioacuten quiacutemica (pureza e impurezas)Solubilidad

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bull Aacuterea especiacutefica

bull Nuacutemero de partiacuteculas

bull Tamantildeo de partiacutecula y distribucioacuten

bull Forma porosidad

bull Grado de aglomeracioacuten agregacioacuten

bull Propiedades de superficie (carga potencial zeta reactividad composicioacuten quiacutemica grupos funcionales potencial redox potencial para generar radicales libres presencia de metales cobertura de superficie etc)

bull Biopersistencia

bull Estructura cristalina

bull Hidrofobicidadhidrofilicidad

bull Lugar de deposicioacuten pulmonar

bull Edad de las partiacuteculas

bull Productor proceso y fuente del material utilizado

Todos estos paraacutemetros pueden modificar las respuestas y las interacciones celulares potencial inflamatorio translocacioacuten a traveacutes de epitelios desde el portal de entrada hacia otros oacuterganos translocacioacuten por los axones y dendritas de las neuronas induccioacuten y estreacutes oxidativo unioacuten a proteiacutenas y receptores y localizacioacuten en la mitocondria

Las nanopartiacuteculas pueden penetrar en el cuerpo por viacutea inhalatoria por viacutea deacutermica por ingestioacuten y por viacutea parenteral

Cuando las nanopartiacuteculas se inhalan determinadas fracciones de tamantildeo se depositan en el tracto respiratorio Debido a su tamantildeo pueden ser captadas por las ceacutelulas epiteliales y endoteliales y alcanzar el torrente sanguiacuteneo por donde son transportadas hasta oacuterganos diana como la meacutedula oacutesea los noacutedulos linfaacuteticos el bazo o el corazoacuten (Oberdoumlrster et al (2007) Tambieacuten se ha observado el alcance del sistema nervioso central y de los ganglios por translocacioacuten a lo largo de los axones y dendritas de las neuronas La biocineacutetica de las nanopartiacuteculas es diferente de las partiacuteculas mayores

En contacto con la piel hay evidencia de penetracioacuten hasta la dermis seguida de translocacioacuten viacutea linfaacutetica hasta noacutedulos regionales linfaacuteticos Las nanopartiacuteculas liposolubles pueden transitar por el espacio intercelular de la capa coacuternea de la piel y pasar a traveacutes de las ceacutelulas de los foliacuteculos capilares o de las glaacutendulas sudoriacuteparas (Monteiro-Riviere e Inman 2006) Las nanopartiacuteculas pueden tambieacuten almacenarse en la zona no vascularizada de la piel de donde no pueden ser eliminadas por los macroacutefagos Una vez absorbidas viacutea deacutermica tambieacuten pueden alcanzar el torrente sanguiacuteneo tras haber traspasado todas las capas de la piel

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Figura 8 Toxicocineacutetica y lugares de acumulacioacuten de las nanopartiacuteculas (Shi et al 2013)

Por ingestioacuten puede darse una captacioacuten sisteacutemica viacutea linfaacutetica pero la mayoriacutea de las nanopartiacuteculas son expulsadas viacutea heces En el torrente circulatorio pueden ser distribuidas por todo el organismo y ser captadas a nivel de hiacutegado bazo meacutedula oacutesea corazoacuten y otros oacuterganos Para ciertas nanopartiacuteculas puede darse translocacioacuten desde el intestino hasta la sangre y linfa pero depende del tamantildeo carga superficial hidrofilidadhidrofobocidad ligandos bioloacutegicos recubrimientos quiacutemicos etc (Zhao et al 2007) Asiacute por ejemplo la translocacioacuten seriacutea mayor para nanopartiacuteculas hidrofoacutebicas y para nanopartiacuteculas pequentildeas

Una vez han penetrado en la ceacutelulas las nanopartiacuteculas pueden interactuar con los orgaacutenulos celulares (mitocondrias retiacuteculo endoplasmaacutetico rugoso etc) e inducen estreacutes oxidativo como principal mecanismo de accioacuten aunque tambieacuten se han descrito metilaciones de las histonas y otras alteraciones del ADN con efectos epigeneacuteticos que tienen un papel en el desarrollo de enfermedades caacutencer (Dawson y Kouzarides 2012 Migliore et al 2011) enfermedades neurodegenerativas (Migliore y Coppedeacute 2009) complicaciones cardiovasculares (Udali et al 2012) alteraciones autoinmunes (Rodriacuteguez-Cortez et al 2011) y alteraciones de la conducta y desoacuterdenes psiquiaacutetricos (Miyake et al 2012)

Recientemente Byrne Ahluwalia Boraschi Fadeel y Gehr (2013) sentildealaban coacutemo las nanopartiacuteculas en el medio bioloacutegico pueden adquirir un recubrimiento de biomoleacuteculas (proteiacutenas liacutepidos y polisacaacuteridos) del entorno en el que se encuentran inmersas tales modificaciones les confieren una identidad bioloacutegica por lo que concluyen que lejos de observar las nanopartiacuteculas como especies no interactivas deben ser consideradas

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y estudiadas como entidades bioloacutegicas en las que su interaccioacuten con el ambiente es mediada por proteiacutenas y otras biomoleacuteculas que se adsorben (en superficie) a ellas Por ello unos paraacutemetros clave para caracterizar a estas nanopartiacuteculas sona naturaleza la composicioacuten y la evolucioacuten de la bio-nano interfiacutecie Eacutesta es clave para comprender ademaacutes de los revestimientos de superficie la biocineacutetica los fenoacutemenos de translocacioacuten y de alteracioacuten de las sentildeales celulares Estamos por tanto ante un cambio de paradigma en el enfoque toxicoloacutegico tradicional puesto que un riesgo como es el de los nanomateriales enfocado en principio como quiacutemico puede adquirir una naturaleza de riesgo bioloacutegico

Tabla 7 Sumario de la toxicidad descrita entre determinados tipos de los principales nanomateriales (IRRST 2008)

Evidencias en estudios(animales) y (humanos)

Tipo de Nanomaterial

Ruta exposicioacuten

Toxi

coci

neacutetic

a

Irrita

cioacuten

Efectos sisteacutemicos

Neu

roloacute

gico

Inm

unol

oacutegic

o

Des

arro

llo

Rep

rodu

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Gen

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Caacuten

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Agu

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Inte

rmed

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Croacute

nico

NTCPared Simple

Inhalacioacuten

Cutaacutenea

Oral

Otra

NTCPared Muacuteltiple

Inhalacioacuten

Cutaacutenea

Oral

Otra

NanopartiacuteculasInorgaacutenicas

Inhalacioacuten

Cutaacutenea

Oral

Otra

NP Orgaacutenicas

Inhalacioacuten

Cutaacutenea

Oral

Otra

NanocaacutepsulasNanosferasDendriacutemeros

Inhalacioacuten

Cutaacutenea

Oral

Otra

Gotas cuaacuten-ticas

Inhalacioacuten

Cutaacutenea

Oral

Otra

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5 Discusioacuten y conclusionesEl desarrollo de la nanotecnologiacutea ha adoptado una condicioacuten estrateacutegica en las

poliacuteticas de los paiacuteses desarrollados debido a su enorme potencial y a la capacidad para abarcar problemas de calado mundial como el de la sostenibilidad el tratamiento y deteccioacuten precoz de enfermedades la energiacutea o la potabilizacioacuten del agua Con ello la introduccioacuten en el mercado de productos que incorporan nanomateriales es una realidad creciente Sin embargo existe un acuerdo internacional en el hecho de que los aspectos de seguridad humana y ambiental no se han contemplado con la misma diligencia que el de las aplicaciones comerciales

El alcance del problema es de gran relevancia por cuanto todos los sectores de produccioacuten presentan un gran potencial de innovacioacuten y competitividad merced a la aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea Consecuentemente tiene un potencial impacto sobre la seguridad y la salud de las personas que trabajan en los centros donde se producen o manipulan productos que incorporan nanomateriales

En muchos casos el uso de este tipo de productos supone una modificacioacuten de las condiciones de trabajo por cuanto los nanomateriales (entre 1 y 100 nanoacutemetros) representan un riesgo diferente al del mismo material a un tamantildeo superior a 100 nanoacutemetros Ello exige legalmente una nueva evaluacioacuten de los puestos de trabajo donde se manejan tales productos

Los meacutetodos claacutesicos de la toxicologiacutea son insuficientes para afrontar el reto que supone el estudio de las nanopartiacuteculas dado que todaviacutea se estaacute estudiando coacutemo caracterizarlas no se dispone tampoco de suficiente instrumentacioacuten ni de las metodologiacuteas adecuadas para llevar a cabo los estudios La enorme variabilidad de presentacioacuten y de comportamiento de las nanopartiacuteculas que una vez liberadas pueden agregarse reaccionar aglomerarse y reaccionar con otras sustancias presentes en el medio requiere de nuevos paradigmas y enfoques

La evidencia cientiacutefica disponible sobre la interaccioacuten de las nanopartiacuteculas y los nanomateriales en los sistemas vivos y en particular sobre la salud humana es

Son muchos los estudios que han proporcionado evidencias cientiacuteficas sobre el impacto de determinados nanomateriales en sistemas bioloacutegicos incluido el humano En 2008 el IRSST publicoacute la segunda edicioacuten de Health effects of Nanoparticles ordenando de forma comprehensiva y en funcioacuten de la ruta de exposicioacuten ndashinhalacioacuten cutaacutenea oral y otras- la informacioacuten disponible sobre toxicocineacutetica irritacioacuten efectos sisteacutemicos (agudos intermedios y croacutenicos) afectacioacuten neuroloacutegica inmunoloacutegica del desarrollo reproductiva genotoxicidad y caacutencer Se consideraron los principales tipos de nanomateriales utilizados actualmente Nanotubos de carbono de pared simple y de pared muacuteltiple nanopartiacuteculas inorgaacutenicas nanopartiacuteculas orgaacutenicas nanocaacutepsulas nanoesferas dendriacutemeros y gotas cuaacutenticas

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suficiente para adoptar el principio de precaucioacuten y considerarlos como potencialmente peligrosos Ello no es oacutebice para comprender que esta misma evidencia es insuficiente como para generar un corpus de conocimiento sobre nanotoxicologiacutea Todaviacutea queda mucha investigacioacuten por realizar como pone de manifiesto las previsiones del Nanosafety Cluster de la Unioacuten Europea que no situacutea hasta 2025 la consecucioacuten de algunos los objetivos imprescindibles como son la disponibilidad de meacutetodos para la caracterizacioacuten de nanomateriales complejos o la correlacioacuten entre captacioacuten forma e impacto de los nanomateriales

A menudo ambos conceptos ndashla certeza sobre la toxicidad de algunos nanomateriales y la falta de herramientas para caracterizar y pronosticar su toxicidad- se confunden Tal confusioacuten conduce a la paraacutelisis por anaacutelisis (Hansen Maynard Baun Tickner 2008) es decir a no adoptar medidas de ninguacuten tipo a la espera de tener resultados concluyentes

Sin embargo tras una deacutecada de trabajo en seguridad y salud ocupacional siacute que se dispone de enfoques de gestioacuten del riesgo nano (EU-OSHA 2013a IRSST 2014 EU-OSHA 2014a) de metodologiacuteas cualitativas herramientas de ldquoControl Bandingrdquo (INSHT 2014 EU-OSHA 2013b) para la evaluacioacuten de riesgos en nanomateriales de medidas preventivas validadas para prevenir los riesgos laborales por exposicioacuten a nanopartiacuteculas y a nanomateriales (NIOSH 2013) de guiacuteas dirigidas a informar a quienes trabajan en instalaciones donde se manejan o producen nanomateriales (Ponce del Castillo 2013 EU-OSHA 2013b 2013c 2014 b) o a facilitar la identificacioacuten de nanomateriales en funcioacuten del tipo de sector y actividad de las empresas (INRS 2014)

En conclusioacuten el grado de conocimiento disponible a diacutea de hoy sobre el impacto de la nanotecnologiacutea en tanto que TFE en la seguridad y salud laboral puede resumirse en tres ideas principales

a) la primera es la necesidad de informar a empresarios y responsables de la administracioacuten de que el trabajo con nanomateriales supone una modificacioacuten de las condiciones de trabajo por cuanto los nanomateriales (entre 1 y 100 nanoacutemetros) pueden representar un riesgo diferente al del mismo material a un tamantildeo superior a 100 nanoacutemetros

b) en segundo lugar el paradigma tradicional de la higiene industrial necesita ser adapatado y modificado para el caso de los nanomateriales Sin embargo a diacutea de hoy se puede afirmar que es posible proteger la seguridad y salud de los trabajadores expuestos a riesgos por exposicioacuten a NM porque instituciones de referencia de todo el mundo han publicado guiacuteas de buenas praacutecticas y han identificado las mejores tecnologiacuteas disponibles para la gestioacuten del riesgo nano

c) finalmente se pone de manifiesto la necesidad de formacioacuten para actualizar las competencias de los profesionales de la prevencioacuten para garantizar la seguridad de las personas expuestas a nanomateriales en su lugar de trabajo

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6 Referencias

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