jueves, 28 de febrero de 2013

X-rays reveal uptake of nanoparticles by soya bean crops

Salio recientemente en la web del ESRF (la fuente de luz sincrotron Europea) esto que esta estrechamente asociado a los peligros de que nanoparticulas toxicas entren en la cadena alimentaria, claro talvez algunos lectores de este blog no coman soja, pero si usted come vacas y ellas comieron soja, ya tiene (parafraseando a Maradona) las nanoparticulas adentro. Claro que hay aun cientificos que no quieren hablar de estas cosas, que se niegan a ver los problemas que puede acarrear una nueva tecnologia librada al hambre del mercado. El problema desde mi punto de vista es que no mirar ni hablar de estas cosas nos hace, a los cientificos que entendemos estos articulos, complices de estos problemas. Ahora sabemos lo que puede pasar, hagamos algo ya para evitarlo.

Abrazos

Santiago

Metals contained in nanoparticles can enter into the food chain. Scientists have, for the first time, traced the nanoparticles taken up from the soil by crop plants and analysed the chemical states of their metallic elements. Zinc was shown to dissolve and accumulate throughout the plants, whereas the element cerium did not dissolve into plant tissue. The results contribute to the controversial debate on plant toxicity of nanoparticles and whether engineered nanoparticles can enter into the food chain. The study was published on 6 February 2013 in the journal ACS Nano.


The international research team was led by Jorge Gardea-Torresdey from the University of Texas in El Paso and also comprised scientists from the University of California in Santa Barbara, the SLAC National Accelerator Laboratory in Stanford (California), and the European Synchrotron Radiation Facility in Grenoble (France).


Soya bean plants were found to have 

taken up cerium from the soil.
In the plant nodules and pods, the
element was found to be in the same
chemical state as the nanoparticles
present in the soil. 

Photo credit: Scott Robinson - creativecommons.org


Nanoparticles are present everywhere, for example in the fine dust of wood fires. Even a simple chemical compound behaves differently as a nanoparticle, mostly due to the increased specific surface area and reactivity. These appealing properties are why so-called Engineered Nanoparticles (ENPs) are now widely used in industrial processing and consumer goods. At the same time, their high reactivity has raised concerns about their fate, transport and toxicity in the environment. "A growing number of products containing ENPs are in the market and eventually they will get into the soil, water and air. This is why it is very important to study the interactions of crops with nanoparticles, as their possible translocation into the food chain starts here." says Jorge Gardea-Torresdey, a Professor and Chair of the Department of Chemistry at the University of Texas at El Paso.

The scientists focused on soya bean plants (glycine max), the fifth largest crop in global agricultural production, and the second in the U.S. The soil in which the plants were grown was mixed with zinc oxide (ZnO) and cerium dioxide (CeO2, nanoceria) nanoparticles, which are among the most highly used in industry. ZnO is widely used in sunscreen products, as gas sensors, antibacterial agents, optical and electrical devices, and as pigments. Nanoceria is an excellent catalyst for internal combustion and oil cracking processes and is also used in gas sensors, sunscreen products and cosmetic creams.

After the soya bean plants had been grown to maturity in greenhouses, the distribution of zinc and cerium throughout the plants was studied. The use of microscopic synchrotron X-ray beams at the Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) and at the ESRF, enabled scientists to determine the chemical form of these metals, i.e. whether they were still bound to nanoparticles or had dissolved and bound with plant tissue. "We used X-ray beams 1000 times thinner than a human hair, and the way in which they are absorbed tells us whether, at the microscopic spot they hit, zinc and cerium were present, and whether they formed part of a nanoparticle in the plant or not." says Hiram Castillo, a scientist at the ESRF in Grenoble.


Soya bean plants during their 
maturation in greenhouse conditions. 


Credit photo: J.L. Gardea-Torresdey.


Cerium was shown to be present not only in the nodules close to the soil but had also reached the plant pods. A detailed spectral analysis of the X-ray signals showed that the cerium in the nodules and pods was in the same chemical state as in the nanoparticles. However, part of the cerium had changed its oxidation state from Ce(IV) to Ce(III) which can alter the chemical reactivity of the nanoparticles.



Highly sensitive spectral analysis techniques
at the ESRF enabled scientists to detect
otherwise undetectable nanoparticles
of cerium dioxide in the soya beans.

Image credit: H. Castillo-Michel (ESRF).



Zinc was detected in nodules, stems and pods in concentrations higher than in a control group of plants. The spectral analysis did not show the presence of zinc in the plants bound as ZnO nanoparticles which means that the zinc in the nanoparticles had been biotransformed. The spectra suggest that organic acids present in the plants such as citrate, are the probable ligands for the zinc.

"As zinc is present in most plants, it didn’t come as a surprise that zinc from the nanoparticles in the soil can enter into the plant tissue. But plants can also assimilate more dangerous elements like cadmium or arsenic which, when used in nanoparticles, might pose a real threat." says Hiram Castillo. "Our results have also shown that CeO2 nanoparticles can be taken up by food crops when present in the soil. Cerium has no chemical partner in the plant tissue and is not biotransformed in the soya bean but still reaches the food chain and the next soya bean plant generation." adds Jorge Gardea-Torresdey.

"One must keep in mind that once engineered nanoparticles enter the food chain, this is an accumulative process. Tolerable levels today can become dangerous tomorrow. This is why it is important to study not only whether man-made nanoparticles can be taken up from soil but also how they are biotransformed in the plants." concludes Jorge Gardea-Torresdey.

Arturo A. Keller of the University of California in Santa Barbara and Co-Director of the UC Center for the Environmental Implications of Nanotechnology, who was not involved in this research, comments:

“It’s a fascinating paper with some genuine concerns in terms of potential health implications. Whilst we are not able to directly attribute nanoparticle ingestion to any particular disease or symptoms, we know from the latest laboratory studies the potency some have in terms of infiltrating our cells and tissue and causing harm. The fact that these potentially dangerous particles are being taken up by such a common crop suggests a need to review what materials are used in agriculture around the world. In particular, it raises concern over the use of treated waste water to irrigate crops all over the world which may provide a route for these potentially dangerous particles to get into our bodies if the content of the water is not more tightly managed.”



Reference: doi/abs/10.1021/nn305196q

martes, 5 de febrero de 2013

TRABAJADORES Y NANOTECNOLOGÍA

Me parecio muy interesante el articulo como para abrir el debate de estos temas, creo que vale la pena tomarse el tiempo de leerlo y pensar....



Saludos, Santiago


Despues de postear esto me encuentro con lo siguiente:
http://www.nanotechia.org/global-news/report-finds-nanoscale-titanium-dioxide-in-commercially-available-food-issues-warning-about-lack-of-industry-transparency-on-nano

que remite a

http://www.asyousow.org/health_safety/nanoissuebrief.shtml


Creo que hay que empezar a pensar rapido porque mientras escribo esto muchas nanoparticulas ya fueron digeridas....

Abrazos 



Por Guillermo Foladori

Unidad Académica en Estudios del Desarrollo, UAZ
gfoladori@gmail.com


La nanotecnología es la manipulación de la materia a escala atómica y molecular. Significa combinar artificialmente átomos y moléculas para crear partículas y estructuras que manifiesten funciones nuevas, diferentes a las de la materia en tamaño mayor. Trabajar la materia a una escala tan pequeña representa una revolución tecnológica porque, en dicha escala, los materiales manifiestan propiedades físico–químicas y biológicas (incluyendo toxicológicas) diferentes a las que se muestran en escala mayor. Es como descubrir un mundo nuevo de materiales.


Introducción


En abril de 2012, la Food and Drug Administration (FDA) de Estados Unidos emitió un Borrador de Guía dirigido a la discusión pública para la regulación de la nanotecnología en alimentos y cosméticos.1 En esta guía se alerta sobre varias especificaciones de las nanopartículas incorporadas a los alimentos, sea a los alimentos propiamente dichos, a los colorantes o a los utensilios y envases que entran en contacto con los alimentos. Así, por ejemplo, se reconoce que las nanopartículas pueden migrar del envase al alimento, o que la enzima quimosina preparada a partir de fuentes animales es químicamente diferente de la misma enzima preparada a partir de fuentes microbianas.

Se trata de los comienzos de una reglamentación de los alimentos y cosméticos producidos con nanotecnología. Existen muchos productos en el mercado que son resultado de la nanotecnología. Hay alimentos, cosméticos, electrodomésticos, computadoras, celulares, medicinas, textiles, cerámicas, materiales de construcción, artículos deportivos, armas, entre otros.
En la alimentación, la nanotecnología se aplica en los productos, envases, suplementos alimenticios y en la producción agrícola. Hay más de 200 compañías que investigan y/ o producen en la rama. Se utiliza la nanotecnología en el propio producto, para, por ejemplo, homogeneizar la textura y enfatizar el sabor en cremas y helados, o para reducir el contenido graso, como lo investigan Kraft, Unilever, Nestlé o Blue Pacific Flavors. O, también, para agregarle al producto suplementos alimenticios nanoencapsulados, como Omega3, fortificantes o adelgazantes. También se investiga en alimentos que llevan incorporados cosméticos, como lo hace L ́Oréal en asociación con Nestlé o BASF. En los envases, la nanotecnología se utiliza para hacer más durable el producto en los anaqueles de los supermercados, como la cerveza en botella de nanocerámica de la Miller Brewing; o para que la materia prima no se deteriore, como experimenta McDonalds o Mr. Kipling. Las grandes corporaciones químicas de semillas, como Syngenta, Monsanto, Bayer y Dow Chemicals investigan y producen agrotóxicos y semillas nanoencapsuladas.

La rama de cosméticos es la que ofrece más productos de la nanotecnología en el mercado. La gran mayoría de las corporaciones transnacionales tienen cremas antiarrugas, filtros solares y shampoo, como Chanel, Clinique, L ́Oréal, Revlon, Johnson & Johnson, Proctor & Gamble o Lancôme. Aplicada a los filtros solares, la nanoescala hace transparente la crema para evitar el color blanco que tradicionalmente la caracteriza. También se usa la nanotecnología para difundir la luz y ocultar arrugas, y para muchas otras funciones. Hay cepillos de dientes y pasta dentífrica con nanopartículas de plata como bactericida. La Unión Europea está legislando sobre el uso de nanotecnología en cosméticos, dada la gran cantidad de evidencias de los efectos perjudiciales sobre la salud.

Varios electrodomésticos incluyen nanopartículas de plata como bactericida; es el caso de aires acondicionados, refrigeradores, lavarropas y lavavajillas de Samsung o LG. Filmes de nanotecnología son usados para cubrir pisos, o nanopartículas son incorporadas a pinturas y también a algunos aerosoles para aplicar en muebles y pisos. Los vidrios pueden ser procesados con nanotecnología para evitar que se les adhiera polvo y suciedad y para facilitar el escurrimiento del agua. En los textiles, la aplicación de técnicas nanotecnológicas evita que la ropa se manche y se arrugue.

En algunos casos, se incorporan nanopartículas de plata con efecto bactericida en uniformes médicos o en vestimenta especial para enfermos, pero también en sábanas, toallas y medias. Las medicinas procesadas con nanotecnología prometen ser más eficientes y tener menos efectos colaterales. La nanotecnología está presente en artículos deportivos, en raquetas de tenis, palos de golf, zapatos deportivos, ropa climatizada, etcétera. Las principales marcas de computadoras, celulares y juegos electrónicos almacenan su información en baterías de litio con ánodos recubiertos con nanotecnología, y utilizan nanodispositivos electromecánicos. Automóviles de lujo ya llevan incorporadas más de 30 partes que contienen nanodispositivos o combinan nanopartículas.

La industria de armamento es una de las que más se ha beneficiado de las nanotecnologías, y es también una de las áreas que más se impulsa este tipo investigación; de misiles de precisión a superexplosivos, y de sensores a chalecos antibala, el interés militar está ligado a sus avances. En el Borrador de Guía para cosméticos de la FDA se dice, entre otras cosas, que los productos deben pasar por un examen toxicológico: “The initial step in the evaluation of the safety assessment of cosmetic products is to conduct toxicity testing based on a toxicological profile of the ingredients and their routes of exposures”, cosa que en muchos países de América Latina no sucede con cosméticos que utilizan elementos conocidos por su inocuidad a nivel macro, lo cual no significa que no sean tóxicos a nivel nano. A una década de fuerte impulso a las nanotecnologías en los países desarrollados y muchos otros, el capítulo de las implicaciones para los trabajadores y consumidores se ha dejado sistemáticamente de lado. Las agendas latinoamericanas ni siquiera mencionan el tema.
En Estados Unidos, la National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH), agencia gubernamental encargada de la salud ocupacional, advierte, desde hace más de cinco años, sobre los riesgos de las nanotecnologías en la salud de los trabajadores y, podríamos agregar, en la salud de los consumidores y en el medio ambiente, al tiempo que reclama una actitud más responsable de la Environmental Protection Agency (EPA), que se encarga de regular los productos que entran en el mercado. Como suele ocurrir con cualquier cambio tecnológico, los trabajadores quedan atrás: no reciben los beneficios y sufren los perjuicios. ¿Qué se sabe respecto de los riesgos de las nanotecnologías en los trabajadores? Se sabe que las nanopartículas pueden tener efectos tóxicos, y que hay diferentes grados de exposición.

Se sabe que las nanopartículas pueden tener efectos tóxicos aún cuando el mismo elemento en tamaño mayor no sea tóxico.



El principal riesgo de los productos con nanotecnología es que entran al mercado sin ningún estudio de toxicidad. Tal vez no todas las nanopartículas tengan efectos tóxicos para la salud humana o ambiental. Tal vez sea en determinadas circunstancias que adquieran efectos tóxicos, pero esto no puede ser dirimido si no existen estudios de toxicidad.
El argumento de científicos, empresarios y gobierno para continuar incentivando el desarrollo de las nanotecnologías y su presencia en el mercado sin estudios de toxicidad previos es que la información existente sobre toxicidad de las nanopartículas en la salud humana aún no es concluyente. Se trata de un argumento parcial e interesado, que explota la novedad del tema sin dar importancia a la salud de trabajadores y consumidores. Si se sitúa la afirmación en el contexto de lo que ya se sabe sobre toxicidad de las nanopartículas, la afirmación es encubridora de potenciales riesgos.
Existe suficiente información como para tener una actitud precautoria, pero ésta no se hace valer porque actualmente se anteponen los intereses del mercado. Esta información puede resumirse como sigue:
Las nanopartículas manufacturadas tienen tamaño, forma y propiedades físico–químicas y biológicas (toxicológicas) novedosas. Son estas propiedades novedosas las que dan a las nanotecnologías su gran potencial, ya que la materia desarrolla manifestaciones que no son conocidas en tamaño mayor. Si son tratados como materiales nuevos para aplicaciones prácticas, debieran ser tratados con el mismo respeto en términos toxicológicos, realizando estudios sobre los efectos de las nanopartículas en los trabajadores que las manipulan, elaborando guías de manejo obligatorias basadas en el grado de exposición y riesgo, estableciendo canales de información para los trabajadores y evitando
lanzar al mercado productos sin previo análisis toxicológico de su ciclo de vida. Como ejemplo de la desconsideración de los impactos sobre la salud, baste decir que, para fines de 2010, los expertos del NIOSH señalaban que no se habían realizado estudios sobre potenciales efectos adversos a la salud en trabajadores que producen nanotubos de carbono o nanofibras, una materia prima que crece exponencialmente en el mercado de nanomaterias primas y que se aplica a muy diversos sectores económicos.2

Varias nanopartículas han resultado tóxicas en análisis in vitro y en organismos vivos. La NIOSH viene insistiendo, desde 2005, sobre la necesidad de que los trabajadores de empresas que manipulan dióxido de titanio en polvo (TiO2) tengan condiciones de seguridad diferentes, según se trate de partículas de más de 100 nanómetros o de menos; es decir, recomiendan tratar al TiO2 nanoparticulado (menos de 100nm) como si fuese un producto diferente del no nanoparticulado. Este producto se utiliza en fábricas de pintura, cosméticos, plásticos, papel, alimentos; desde 1988, la NIOSH lo clasificó como cancerígeno, y su inhalación como la principal vía de penetración al organismo. Estudios en animales han mostrado inflamación pulmonar y tumores provocados tanto por los polvos nanoparticulados como por partículas de mayores tamaños.3

Otro ejemplo de la desconsideración por los riesgos a la salud y el medio ambiente de la política de nanotecnología es el de la producción de los nanotubos de carbono, la cual ha crecido exponencialmente en la última década, mientras que su costo por gramo ha pasado de los cien mil dólares a centavos, y se aplica en decenas de ramas económicas (e.g. electrónica, baterías, células solares, plásticos, polímeros, sensores, dispositivos médicos). La NIOSH sugiere un enfoque precautorio, ya que constata que diversos estudios en animales muestran fibrosis pulmonar, inflamación por granulomas y facilidad de migrar hacia la pleura.4 Los nanotubos de carbono se comportan de manera muy similar al asbesto que, según la Organización Mundial de la Salud (OMS), provoca, aún hoy, 90 mil muertes por año.

Se sabe que los trabajadores de fábricas que producen o emplean nanotubos de carbono o nanofibras de carbono están expuestos, pero no hay estudios de los efectos en la salud.6 Si esto sucede en Estados Unidos, ¿cuáles serán las condiciones de trabajo en los países menos desarrollados, donde también se producen nanotubos de carbono, muchas veces en condiciones de seguridad inferiores?

Una compilación de 1991 a noviembre de 2010 de NanoCeo, un banco de artículos científicos no exhaustivo sobre riesgos relacionados a las nanotecnologías, da el siguiente resultado: 176 artículos científicos relacionados con riesgos de los nanotubos de carbono, 216 con riesgos de las nanopartículas de plata, 81 con las nanopartículas de titanio, 72 con fullerenos y buckyballs, y 49 con puntos cuánticos, todos ellos nanopartículas o nanoestructuras de entre las más comunes en los productos del mercado. Otra institución que reúne información sobre los riesgos asociados con nanopartículas es el Consejo Internacional de Nanotecnología (ICON), que forma parte de la Universidad de Rice en Estados Unidos. De 2000 a 2010, su base de datos registró un aumento en los trabajos científicos sobre los riesgos para la salud humana y el medio ambiente de las nanotecnologías que pasó de alrededor de un centenar en 2005 a más de 550 en 2010.7

Estas compilaciones de artículos científicos dan una clara idea de que hay suficiente información científica para tomar una actitud precautoria.
Se sabe que trabajadores y consumidores están expuestos a potenciales riesgos de las nanopartículas. La NIOSH reconoce que los mayores riesgos de las nanopartículas están en polvos en estado sólido, donde éstas se encuentran dispersas o aglomeradas, por ejemplo, en los cosméticos. En un segundo nivel de riesgo están las suspendidas en líquidos, como los nanotubos en agua. En un tercer nivel están las fijas en matrices, como los filmes delgados. Las que, por último, ofrecerían menor riesgo son las incorporadas en nanoestructuras, como aleaciones en metales. Esta escala de riesgo se asocia, también, a las diferentes maneras en que las nanopartículas pueden ingresar al organismo e interactuar con éste. En términos generales las principales vías de ingreso potencial de nanopartículas al organismo son la inhalación, la ingestión y la penetración a través de la piel. Cuando se trata de productos médicos, también pueden ingresar al organismo vía inyección o por el desprendimiento de nanopartículas utilizadas en implantes. Ciertamente, es necesario tomar en cuenta el
caso de accidentes, como incendios o explosiones, que pueden extender los riesgos de las nanopartículas a personas sin protección.8

La exposición a las nanopartículas es diferente según su ciclo de vida y la manera como los trabajadores y consumidores se relacionan con éste. Por ejemplo, los propios investigadores son sujeto de riesgo en la etapa de investigación; también los trabajadores de servicio de mantenimiento de los laboratorios, y quienes se encargan de manipular los desechos. Cuando se producen nanomateriales como materia prima en masa, los sujetos directamente expuestos son investigadores, técnicos y operarios de las empresas, así como los encargados de almacenar el producto y los transportistas que llevan la nanomateria prima a las industrias que las requieren. Los obreros de estas industrias también están expuestos y, tal vez, incluso el personal administrativo y de servicio.9 Según el tipo de producto y la forma de uso, el consumidor final está expuesto a las nanopartículas. Al final del ciclo de vida y en los procesos de desecho, limpieza y transporte, el medio ambiente puede verse afectado.

Las tres afirmaciones: 1. las nanopartículas tienen efectos toxicológicos nuevos, 2. las nanopartículas son tóxicas in vitro y para diversos organismos vivos en laboratorio, y 3. trabajadores y consumidores están expuestos, son suficientes parar tener un enfoque precautorio. La respuesta de empresas y de muchos científicos es que no se ha comprobado toxicidad en humanos, además de que las nanopartículas no se desprenden de la matriz a la cual están incorporadas, por lo que los estudios in vitro y con otros seres vivos no son representativos del riesgo. Pero se trata de prevenir en lugar
de esperar que ocurran implicaciones en la salud humana. Además, el argumento de que no se desprenden de la matriz es relativo. En el caso de los cosméticos, las nanopartículas penetran directamente por la piel; en textiles, el uso, lavado y manipuleo desprende nanopartículas; en alimentos y utensilios de cocina pueden ser absorbidas directamente o por desprendimiento; en dispositivos médicos, interactúan con el organismo y, en todos los casos, los artículos que contienen nanopartículas tienen un ciclo de vida útil que, cuando finaliza, puede llegar a tener efectos inciertos sobre los ecosistemas y las cadenas tróficas.

Referencias

1
FDA (Food and Drug Administration) (2012a), Draft Guidance for Industry: Assessing the Effects of Significant Manufacturing Process Changes, Including Emerging Technologies, on the Safety and Regulatory Status of Food Ingredients and Food Contact Substances, Including Food Ingredients that are Color Additives en http://www.fda.gov/Food/GuidanceComplianceRegulatoryInformation/GuidanceDocuments/FoodIngredientsandPackaging/ucm300661.htm Visitada Abril 21, 2012; FDA(2012 b), Draft Guidance for Industry: Safety of Nanomaterials in Cosmetic Products en http://www.fda.gov/Cosmetics/GuidanceComplianceRegulatoryInformation/GuidanceDocuments/ucm300886.htm; visitada abril 21, 2012.

2
NIOSH (2010), Occupational Exposure to Carbon Nanotubes and Nanofibers. NIOSH Current Intelligence Bulletin Department of Health and Human Services. Centers for Disease Control and Prevention en http://www.cdc.gov/niosh/docket/archive/pdfs/NIOSH-161-A/0161-A-110110-DraftDocument.pdf
(noviembre); visitada marzo 15, 2012.
3
Murashov, Vladimir (2011), Titanium Dioxide: A Changing Paradigm in Occupational Risk Management. The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) en http://blogs.cdc.gov/niosh-science-blog/2011/05/tio2/ (9
de mayo); visitada abril 6, 2012.
4
NIOSH (2010).

5
En febrero de 2012, dos empresarios de fábricas de asbestos (Eternit) fueron sentenciados a 16 años de cárcel y más de 100 millones de euros en multa por la muerte de más de 2,000 obreros en sus fábricas (Italiano, 2012).

6
(NIOSH, 2010).

7
Base de datos ICON (http://icon.rice.edu/) propia fusión de los siguientes nanomateriales: Carbono o Metal u Orgánicos /Polímeros o Semiconductores o de Óxido o Múltiple u Otras/ No Especificadas] + Peligro para los siguientes grupos de los trabajadores [Industriales / Trabajadores de Investigación
o Los consumidores o la Población en General o los Ecosistemas u Otro / No Especificado] + Artículos de Revistas por Revisar + Ingeniería.

8
Maynard, Andrew D. et al. (2006), “Safe handling of nanotechnology” en Nature, no. 444, p. 16 (noviembre).

9
Schulte, Paul et al. (2008), “Occupational Risk Management of Engineered Nanoparticles” en Journal of Occupational and Environmental Hygiene, vol. 5, no. 4, pp, 239–249.