El impacto de la nanotecnología se extiende desde sus aplicaciones médicas , éticas , mentales , legales y ambientales , a campos como la ingeniería, la biología, la química, la informática, la ciencia de los materiales y las comunicaciones.
Los principales beneficios de la nanotecnología incluyen métodos mejorados de fabricación, sistemas de purificación de agua, sistemas de energía, mejora física , nanomedicina , mejores métodos de producción de alimentos, nutrición y autofabricación de infraestructura 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, tierra o mantenimiento que se imponen a los humanos.
Entre los posibles riesgos se encuentran cuestiones medioambientales, de salud y seguridad, así como efectos transitorios como el desplazamiento de industrias tradicionales a medida que los productos de la nanotecnología se vuelven dominantes, que preocupan a los defensores de los derechos de privacidad. Estos 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 controvertida. Los organismos reguladores como la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos y la Dirección de Salud y Protección del Consumidor de la Comisión Europea han comenzado a abordar los riesgos potenciales de las nanopartículas. El sector de alimentos orgánicos ha sido el primero en actuar con la exclusión regulada de las nanopartículas diseñadas de los productos orgánicos certificados, primero en Australia y el Reino Unido [2] , y más recientemente en Canadá , así como para todos los alimentos certificados según las normas Demeter International [3].
La presencia de nanomateriales (materiales que contienen nanopartículas ) no constituye en sí misma una amenaza. Sólo ciertos aspectos pueden hacerlos peligrosos, en particular su movilidad y su mayor reactividad. Sólo si determinadas propiedades de determinadas nanopartículas fueran nocivas para los seres vivos o el medio ambiente estaríamos ante un auténtico peligro. En este caso se podría hablar de nanocontaminación.
Para abordar el impacto de los nanomateriales en la salud y el medio ambiente, debemos diferenciar entre dos tipos de nanoestructuras: (1) nanocompuestos, superficies nanoestructuradas y nanocomponentes (electrónicos, ópticos, sensores, etc.), en los que las partículas nanométricas se incorporan a una sustancia, material o dispositivo (nanopartículas "fijas"), y (2) nanopartículas "libres", en las que en alguna etapa de la producción o el uso están presentes nanopartículas individuales de una sustancia. Estas nanopartículas libres pueden ser especies nanométricas de elementos o compuestos simples, pero también compuestos complejos en los que, por ejemplo, una nanopartícula de un elemento particular está recubierta con otra sustancia (nanopartícula "recubierta" o nanopartícula "núcleo-capa").
Parece haber consenso en que, si bien se debe tener cuidado con los materiales que contienen nanopartículas fijas, la preocupación inmediata son las nanopartículas libres.
Las nanopartículas son muy diferentes de sus contrapartes cotidianas, por lo que sus efectos adversos no pueden deducirse de la toxicidad conocida del material de tamaño macroscópico. Esto plantea problemas importantes para abordar el impacto de las nanopartículas libres en la salud y el medio ambiente.
Para complicar aún más las cosas, al hablar de nanopartículas es importante que un polvo o líquido que contenga nanopartículas casi nunca sea monodisperso, sino que contenga partículas de distintos tamaños. Esto complica el análisis experimental, ya que las nanopartículas más grandes pueden tener propiedades diferentes a las de las más pequeñas. Además, las nanopartículas muestran una tendencia a agregarse, y dichos agregados a menudo se comportan de manera diferente a las nanopartículas individuales.
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 . Como la nanotecnología es un campo emergente, existe un gran debate sobre en qué medida la nanotecnología beneficiará o planteará 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 para curar enfermedades y los posibles riesgos para la salud que plantea la exposición a nanomateriales .
En relación con la pandemia mundial actual, los 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]
La nanomedicina es la aplicación médica de la nanotecnología . [5] Los enfoques de la nanomedicina van desde el uso médico de nanomateriales , hasta biosensores nanoelectrónicos e incluso posibles aplicaciones futuras de la nanotecnología molecular . La nanomedicina busca ofrecer un conjunto valioso de herramientas de investigación y dispositivos clínicamente útiles en el futuro cercano. [6] [7] La Iniciativa Nacional de Nanotecnología espera 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 la 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 se financia directamente; en 2005, los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos financiaron un plan quinquenal para establecer cuatro centros de nanomedicina. En abril de 2006, la revista Nature Materials estimó que se estaban desarrollando en todo el mundo 130 fármacos y sistemas de administración basados en nanotecnología. [9] La nanomedicina es una gran industria, con ventas de nanomedicina que alcanzaron los 6.800 millones de dólares en 2004. Con más de 200 empresas y 38 productos en todo el mundo, se invierte un mínimo de 3.800 millones de dólares en I+D en nanotecnología cada año. [10] A medida que la industria de la nanomedicina continúa creciendo, se espera que tenga un impacto significativo en la economía.
La nanotoxicología es el campo que estudia los posibles riesgos para la salud de los nanomateriales. El tamaño extremadamente pequeño de los nanomateriales significa que son absorbidos por el cuerpo humano con mucha más facilidad que las partículas de mayor tamaño. Cómo se comportan estas nanopartículas dentro del organismo es uno de los problemas importantes que necesita ser resuelto. El comportamiento de las nanopartículas es una función de su tamaño, forma y reactividad de la superficie con el tejido circundante. Por ejemplo, podrían causar una sobrecarga en los fagocitos , células que ingieren y destruyen materia extraña, desencadenando así reacciones de estrés que conducen a la inflamación y debilitan la defensa del cuerpo contra otros patógenos.
Además de lo que ocurre si las nanopartículas no degradables o de degradación lenta se acumulan en los órganos, otro motivo de preocupación es su posible interacción con los procesos biológicos internos del organismo: debido a su gran superficie, las nanopartículas, al entrar en contacto con tejidos y fluidos, adsorberán inmediatamente en su superficie algunas de las macromoléculas con las que se encuentren. Esto puede afectar, por ejemplo, a los mecanismos reguladores de las enzimas y otras proteínas. La gran cantidad de variables que influyen en la toxicidad hace que sea difícil generalizar sobre los riesgos para la salud asociados a la exposición a los nanomateriales: cada nuevo nanomaterial debe evaluarse individualmente y deben tenerse en cuenta todas las propiedades del material. Los problemas de salud y medioambientales se combinan en el lugar de trabajo de las empresas dedicadas a la producción o el uso de nanomateriales y en los laboratorios dedicados a la investigación en nanociencia y nanotecnología. Es seguro decir que las normas actuales de exposición al polvo en el lugar de trabajo no pueden aplicarse directamente a los polvos de nanopartículas.
El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional 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. NIOSH ofrece actualmente directrices provisionales para trabajar con nanomateriales de acuerdo con el mejor conocimiento científico. [11] En el Laboratorio Nacional de Tecnología de Protección Personal de NIOSH, se han llevado a cabo estudios que investigan la penetración de nanopartículas en los filtros de respiradores certificados por NIOSH y marcados por la UE , así como en máscaras 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 era 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 otras sustancias químicas. [16] La gran cantidad de variables que influyen en la toxicidad significa que es difícil generalizar sobre los riesgos para la salud asociados con la exposición a los nanomateriales: cada nuevo nanomaterial debe evaluarse individualmente y deben tenerse en cuenta todas las propiedades del material.
Las revisiones de la literatura han demostrado que la liberación de nanopartículas diseñadas y la exposición personal incurrida pueden ocurrir durante diferentes actividades laborales. [17] [18] [19] La situación alerta a los organismos reguladores para que implementen estrategias de prevención y regulaciones en los lugares de trabajo de nanotecnología.
El impacto ambiental de la nanotecnología son los posibles efectos que el uso de materiales y dispositivos nanotecnológicos tendrá sobre el medio ambiente . [20] Como la nanotecnología es un campo emergente, existe un debate sobre en qué medida el uso industrial y comercial de los 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 tipo posiblemente novedoso de contaminación que los materiales nanotecnológicos podrían causar si se liberan al medio ambiente.
La nanotecnología verde se refiere al uso de la nanotecnología para mejorar la sostenibilidad ambiental de los procesos que producen externalidades negativas . También se refiere al uso de los productos de la nanotecnología para mejorar la sostenibilidad . Incluye la fabricación de nanoproductos ecológicos 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 alentar la sustitución de 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 aporten soluciones a los problemas ambientales. Utiliza los principios existentes de la química y la ingeniería ecológicas [22] para fabricar nanomateriales y nanoproductos sin ingredientes tóxicos, a bajas temperaturas, utilizando menos energía e insumos renovables siempre que sea posible, y aplicando el concepto de ciclo de vida en todas las etapas de diseño e ingeniería.
La nanocontaminación es un nombre genérico para todos los residuos generados por los nanodispositivos o durante el proceso de fabricación de los nanomateriales . Los nanodesperdicios son principalmente el grupo de partículas que se liberan al medio ambiente o las partículas que se desechan cuando aún están presentes en los productos.
Más allá de los riesgos de toxicidad para la salud humana y el medio ambiente asociados a 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 deberían entenderse y evaluarse no simplemente como riesgos o impactos "posteriores", sino que los desafíos deberían tenerse en cuenta en la investigación y la toma de decisiones "preliminares" para garantizar el desarrollo de una tecnología 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 también es un componente esencial para evaluar la gran cantidad de riesgos asociados con 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, y en 2012 la cifra aumentó a casi 19.000 a nivel internacional. [29] Las empresas ya están obteniendo patentes de amplio alcance sobre descubrimientos e invenciones a escala nanométrica. Por ejemplo, dos empresas, NEC e IBM , poseen las patentes básicas sobre nanotubos de carbono , una de las piedras angulares actuales de la nanotecnología. Los nanotubos de carbono tienen una amplia gama de usos y parece que se convertirán en cruciales para varias industrias, desde la electrónica y las computadoras hasta los materiales reforzados y la administración de medicamentos y los diagnósticos. [ cita requerida ]
Las nanotecnologías pueden ofrecer nuevas soluciones para los millones de personas de los países en desarrollo que carecen de acceso a servicios básicos, como agua potable, energía fiable, atención sanitaria 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 poco uso de 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 distribuirán de manera uniforme y que cualquier beneficio (incluidos los técnicos y/o económicos) asociado con la nanotecnología sólo llegará a las naciones ricas. [30]
Las preocupaciones a más largo plazo se centran en el impacto que tendrán las nuevas tecnologías en la sociedad en general y en si podrían conducir a una economía post escasez o, por el contrario, exacerbar la brecha de riqueza entre los países desarrollados y los países en desarrollo. Los efectos de la nanotecnología en la sociedad en su conjunto, en la salud humana y el medio ambiente, en el comercio, en la seguridad, en los sistemas alimentarios e incluso en la definición de "humano", no han sido caracterizados ni politizados.
Existe un debate importante en torno a la cuestión de si la nanotecnología o los productos basados en ella merecen una regulación gubernamental especial . Este debate está relacionado con las circunstancias en las que es necesario y adecuado evaluar nuevas sustancias antes de su comercialización en el mercado, la comunidad y el medio ambiente.
Los organismos reguladores, como la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos y la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos o la Dirección de Salud y Protección del Consumidor de la Comisión Europea, han comenzado a abordar los riesgos potenciales que plantean las nanopartículas. Hasta ahora, ni las nanopartículas diseñadas ni los productos y materiales que las contienen están sujetos a ninguna regulación especial en lo que respecta a la producción, la manipulación o el etiquetado. La hoja de datos de seguridad de materiales que debe emitirse para algunos materiales a menudo no diferencia entre el tamaño a granel y el tamaño a nanoescala del material en cuestión e incluso cuando lo hace, estas MSDS son solo de carácter orientativo. Los nuevos avances y el rápido crecimiento dentro del campo de la nanotecnología tienen grandes implicaciones, que a su vez conducirán a regulaciones, en los sectores tradicionales de la alimentación y la agricultura del mundo, en particular la invención de envases inteligentes y activos, nanosensores, nanopesticidas y nanofertilizantes. [31]
La regulación y el etiquetado limitados de la nanotecnología pueden exacerbar los posibles problemas de salud y seguridad ambientales y humanos asociados con la nanotecnología. [32] Se ha sostenido que el desarrollo de una regulación integral de la nanotecnología será vital para asegurar que los riesgos potenciales asociados con la investigación y la aplicación comercial de la nanotecnología no eclipsen sus beneficios potenciales. [33] También puede ser necesaria una regulación para satisfacer las expectativas de la comunidad sobre el desarrollo responsable de la nanotecnología, así como para asegurar que los intereses públicos se incluyan en la configuración del desarrollo de la nanotecnología. [34]
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 los productos de consumo, no está bien equipada para supervisar la seguridad de productos complejos y de alta tecnología fabricados con nanotecnología. [35]