Crear nanomateriales seguros desde cero
Los nanomateriales artificiales suponen un gran avance en el diseño y desarrollo de materiales. Las propiedades que se derivan de su escala, su arquitectura precisa y su ingeniería los hacen idóneos en ámbitos tan diversos como la medicina, la electrónica, el envasado, la alimentación, la energía y la industria aeroespacial. La relación entre su diseño preciso y su comportamiento en los sistemas biológicos y el medio ambiente ha llevado a proponer que los nanomateriales puedan diseñarse para ser seguros desde su concepción. Este concepto podría orientar en gran medida el desarrollo de nanomateriales para maximizar sus beneficios en la resolución de problemas y el desarrollo de productos y minimizar los riesgos de toxicidad para el ser humano y el medio ambiente.
Eliminar el desfase entre la producción y la evaluación de los nanomateriales
Los métodos actuales relativos a los nanomateriales suelen basarse en la producción por lotes y en la evaluación convencional «in vivo» e «in vitro». «Los nanomateriales producidos por lotes se almacenan y transportan al lugar donde se van a evaluar. Sin embargo, esto conlleva sus propios problemas. En primer lugar, los nanomateriales envejecen con el tiempo, y muchas de sus propiedades pueden haber cambiado para cuando se someten a evaluación. En segundo lugar, este método implica un esfuerzo, tiempo y recursos considerables», señala Andrew Nelson, coordinador del proyecto SABYDOMA, financiado con fondos europeos. Por ello, en SABYDOMA se ha desarrollado un método alternativo para diseñar nanomateriales más seguros mediante el establecimiento de plataformas de alto rendimiento con el fin de fabricar nanomateriales y evaluar su toxicidad directamente en el punto de producción. Esto significa que no hay que esperar a que los nanomateriales sean transportados para su evaluación, lo que agiliza y acelera tanto su producción como su evaluación de seguridad.
Tecnologías avanzadas para el diseño de nanomateriales seguros desde su concepción
«En SABYDOMA se abordan de frente los posibles problemas de toxicidad de los nanomateriales acoplando una innovadora plataforma de evaluación de alto rendimiento a una unidad de producción de nanomateriales en línea. Nuestra plataforma utiliza sensores fisicoquímicos y biológicos, y las señales resultantes se emplean para controlar el rediseño y la producción de nanomateriales seguros y funcionales dentro de un bucle de retroalimentación», subraya Nelson. «Estas plataformas se apoyan en simulaciones informáticas que utilizan el control predictivo de modelos, que a su vez realiza predicciones sobre el comportamiento futuro de los nanomateriales». El equipo del proyecto utiliza diferentes plataformas de evaluación para analizar en paralelo los parámetros físicos, químicos y toxicológicos. Están directamente conectadas a la línea de producción, a la que envían los resultados de las evaluaciones. Esto ofrece la oportunidad de ajustar los parámetros de la línea de producción de nanopartículas para aumentar la seguridad. Uno de los módulos de evaluación es una plataforma microfluídica que sirve como herramienta en línea para evaluar la toxicidad y que consiste en un cartucho microfluídico con un chip de matriz de microagujeros que tiene encima una fina membrana transparente de nitruro de silicio. Las células de mamíferos de interés se colocan sobre la membrana de nitruro de silicio, que presenta cientos de microagujeros, y a continuación se administra la sustancia de prueba a las células a través de canales microfluídicos. Si se produce un efecto biológico, las células cambian su comportamiento y estructura, que se controlan mediante diferentes mediciones de los puntos finales. En otras plataformas de evaluación también se han utilizado múltiples dianas «in vitro» (algunas desarrolladas en el proyecto HISENTS), cuya respuesta a los nanomateriales se combina para obtener un nivel de toxicidad.
Seguros desde su concepción: el objetivo final de la nanotecnología
«La toxicidad de los nanomateriales siempre se tendrá en cuenta en las nuevas aplicaciones nanotecnológicas, del mismo modo que los productos químicos innovadores requieren una evaluación rutinaria antes de ser utilizados en cualquier procedimiento o aplicación», destaca Nelson. «El método en línea de SABYDOMA permite el diseño de nanomateriales seguros y también sostenibles, así como la fabricación de productos químicos y farmacéuticos más seguros, con lo que se mitiga la necesidad de pruebas posteriores. Una innovación tan importante no solo evitará posibles peligros, sino que también acelerará el proceso de producción, reducirá los costes de fabricación y minimizará los residuos en la economía circular».
Palabras clave
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