Investigadores en Europa están trabajando para contrarrestar los riesgos potenciales de los nanomateriales utilizados por una variedad de industrias para avances tecnológicos.
Mientras que otros sueñan en grande, el Dr. Otmar Schmid sueña en pequeño. Esto se debe a que trabaja con nanomateriales, que son tan pequeños que resultan invisibles a simple vista.
La demanda de nanomateriales en todo el mundo está creciendo. Industrias como la electrónica, la energía, la alimentación, la medicina y el transporte dependen de los nanomateriales para realizar una serie de avances tecnológicos.
Los nanomateriales incluyen tipos sintéticos (hechos, por ejemplo, de metales o carbono) o versiones naturales como cenizas y celulosa. Se utilizan en productos que van desde computadoras y ropa hasta bicicletas y pinturas.
Dadas las olas que están creando en numerosos sectores manufactureros, algunos consideran que los nanomateriales son la base de una nueva revolución industrial. Al influir en las interacciones entre los átomos, estos materiales prometen innumerables productos nuevos que van desde mejores medicinas hasta energía más limpia.
Por ejemplo, ya aumentan la cantidad de electricidad generada por los paneles solares y mejoran la durabilidad de los materiales de construcción. También podrían conducir a una informática más rápida, ropa autolimpiante y una atención sanitaria más personalizada.
El Premio Nobel de Química se otorga por los avances científicos en nanotecnología:tres investigadores de Europa ganaron el premio en 2016 y tres investigadores de EE. UU. lo reclamaron en 2023.
Sin embargo, estos materiales tienen componentes tan microscópicos que es posible que las normas tradicionales sobre seguridad de los productos ya no se apliquen.
"Se abre un mundo completamente nuevo con estos nuevos materiales", afirmó Schmid, jefe del grupo de aerosoles pulmonares en el Centro de Investigación Helmholtz en Munich, Alemania. "Muchos tienen propiedades diferentes a las de los materiales convencionales, lo que puede alterar su riesgo para la salud humana. Esto no significa que los nanomateriales sean necesariamente más peligrosos, pero significa que necesitamos métodos diferentes para ver si hay motivos de preocupación".
Schmid y sus colegas son pioneros en formas de determinar cuándo los nanomateriales se convierten en un riesgo para la seguridad y cuándo las empresas y los gobiernos deben tomar medidas.
"Necesitamos diseñar estos materiales de tal manera que se minimice el riesgo", dijo Miguel A. Bañares, profesor de investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España (CSIC). "Esto debe ser una prioridad durante la fase de diseño."
Bañares lideró un proyecto de investigación para desarrollar modelos informáticos capaces de predecir si un nanomaterial podría ser peligroso. El proyecto, llamado NanoInformaTIX, concluyó en febrero de 2023 después de cuatro años.
Bañares destacó la importancia de todo el área de investigación comparando los nanomateriales con la arena.
"Imagínese si tuviera una botella de arena cerrada", dijo. "Si abres esa botella, no pasará nada. Sin embargo, si abres una botella que contiene nanopartículas, simplemente quitando la tapa se esparcirán las partículas. Así que, por ejemplo, podrías inhalarlas".
En resumen, los nanomateriales tienen un "perfil de riesgo" diferente al de los materiales tradicionales.
"Predecimos y modelamos las propiedades del nanomaterial", afirma Bañares. "De esta manera, podemos comprender mejor cómo interactuarán con el medio ambiente y el cuerpo humano."
Esta información puede resultar útil para las empresas a la hora de diseñar estos materiales y para los reguladores a la hora de sopesar la seguridad del producto.
Hasta ahora, los regímenes regulatorios en Europa y otros lugares se han actualizado para abarcar los nanomateriales simples. El desafío es garantizar que las reglas sigan el ritmo del desarrollo de la próxima generación de nanomateriales, que tendrá más componentes y mayor complejidad.
En los nanomateriales, las unidades más pequeñas miden menos de 100 nanómetros. Eso es mil veces más pequeño que el diámetro de un cabello humano.
"Para hacerlo visible se necesitan microscopios electrónicos", afirma Schmid.
Junto con un colega llamado Dr. Tobias Stoeger, Schmid coordina un proyecto de investigación para garantizar que los nanomateriales del futuro sean seguros.
El proyecto, llamado HARMLESS, tendrá una duración de cuatro años hasta finales de enero de 2025 y se centra en materiales con nuevas formas.
"Estamos desarrollando métodos de medición y técnicas de modelización", afirma Schmid. "Con ellos, nosotros y otros podemos ver el riesgo que representa un material."
Usó el ejemplo de las baterías para resaltar el desafío regulatorio y de investigación, diciendo que tienen una "enorme cantidad" de complejidad química.
"Hay miles de millones de parámetros que se pueden cambiar para optimizar el rendimiento, pero que también pueden resultar peligrosos", afirma Schmid.
Los nanomateriales sólo pueden ser peligrosos cuando están presentes en determinadas cantidades o cuando se aplican junto con otros materiales. Aprender más sobre las cantidades y combinaciones correctas de nanomateriales es una prioridad para HARMLESS.
"Existe un vacío de conocimientos", afirma Schmid. "Necesitamos comprender los mecanismos biológicos subyacentes asociados con estos materiales. Si sabemos esto, podemos decidir cuáles son los niveles seguros de exposición".
Un objetivo es garantizar la seguridad en la fase de diseño de nuevos nanomateriales.
Denominado "Seguro y Sostenible por Diseño" o SSbD, esto evitaría la situación actual en la que las empresas crean materiales primero y evalúan sus riesgos potenciales después.
"Las empresas deben fabricar productos seguros y sostenibles desde el principio", afirmó Schmid. "No conviene malgastar dinero produciendo algo que resulta peligroso."
En 2022, la Comisión Europea publicó un informe SSbD sobre productos químicos y materiales para establecer un marco para futuras acciones por parte de reguladores y empresas en esta área.
El informe y proyectos como HARMLESS y NanoInformaTIX resaltan la necesidad de que los gobiernos y las industrias trabajen juntos en la seguridad futura de los nanomateriales.
Los proyectos de investigación de la UE proporcionan a los reguladores información para mejorar su propio conocimiento de los materiales y mantenerse un paso por delante de lo que es un mercado en rápida evolución.
"Los reguladores dependen de sus conocimientos", afirmó Bañares. "Es muy importante que la información que recopilamos se les presente de forma comprensible".
Al mismo tiempo, los nuevos nanomateriales suelen ser tan complejos que, según Schmid, parte de la responsabilidad de la seguridad recaerá en las propias empresas.
"Estos materiales son increíblemente avanzados", afirmó. "Son muy difíciles de regular de antemano."
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Proporcionado por Horizon:Revista de Investigación e Innovación de la UE
