Riesgos de los Nanomateriales para el Medio Ambiente: Biomagnificación en la Cadena Trófica (El Suelo Como Reservorio).


Juan José Ibáñez, Dr. en Ciencias Biológicas y Científico Titular del Centro de Investigaciones sobre Desertificación (CSIC-Universidad de Valencia).
Vía: http://www.madrimasd.org/blogs/universo/2011/04/07/137772

La polémica está servida, como era de esperar. Por mucho que nos cueste reconocerlo, los científicos que trabajan en ciertas disciplinas concretas se afanan en generar nuevas aplicaciones de sus materiales de estudio (nanomateriales, genes, etc.) sin evaluar debidamente sus repercusiones sobre el medio ambiente y la salud pública. Peor aun, con harta frecuencia se aventuran a defender sus bondades, escondiendo los problemas colaterales que puedan generar. Y no se trata de algunos colegas aislados, sino de una buena parte de la comunidad científica implicada. Así, los nanomateriales ya se emplean en multitud de productos que finalmente son desechados al medio ambiente, ya sean aguas o suelos. Las dos noticias que os ofrecemos hoy muestran el alarmante peligro del uso indiscriminado de nanopartículas, por cuanto se acaba de demostrar que se acumulan en los seres vivos conforme se asciende a lo largo de la cadena trófica, mostrando serios efectos tóxicos. Hablamos de bioacumulación o biomagnificación. Tal hecho ha sido constatado en dos publicaciones recientes, una que concierne al agua y otra al suelo.  El problema medioambiental puede llegar a alcanzar consecuencias dramáticas, si no se adoptan urgentemente las medidas oportunas, por cuanto su uso se extiende en multitud de productos de todo tipo. De momento ya sabemos que suelos y aguas (y las biotas que albergan) son reservorios de estas pequeñas partículas, que no por ello parecen ser precisamente benefactoras, al menos en muchos casos.

 Ya advertimos en varios post precedentes que las nanopartículas por su tamaño penetran con facilidad las membranas celulares, campando como “Pedro por su casa”. Y con harta frecuencia, gran parte de los materiales que los componen resultan ser metales, muchos de ellos no biodegradables, pero sí tóxicos. Pues bien, conforme a los estudios de los que abajo os ofrecemos (resúmenes publicados por Sciencedaily) constatan un más que preocupante proceso de bioacumulación o biomagnificación. Pero, ¿Qué significan ambos vocablos?
De acuerdo a Wikipedia: La biomagnificación es un proceso de bioacumulación de una sustancia tóxica (como por ejemplo el plaguicida DDT). Ésta se presenta en bajas concentraciones en organismos al principio de la cadena trófica y en mayor proporción a medida que se asciende en la cadena trófica. Esto es, las presas tienen menor concentración de sustancias tóxica que el predador. Esto puede ser a consecuencia de:Persistencia de la sustancia (no puede ser destruido por procesos ambientales)

Bioenergética de una cadena trófica

Baja o (no existente) tasa de degradación interna/excreción de la sustancia (incluso debido a no solubilidad en agua)

Por ejemplo, el mercurio que hay en el mar Mediterráneo en baja cantidad (como Metilmercurio), producto de desechos industriales. Es efectivamente absorbido por las algas, pero es deficientemente excretado (Croteau et al., 2005). El zooplancton se alimenta de estas algas, luego el necton y luego grandes peces. Cualquier cosa que se alimente de éstos, tendrá grandes concentraciones de mercurio. De igual manera, especies como peces espada, tiburones o aves, tienen concentraciones más altas que aquéllas expuestas directamente a esta sustancia”.

Pues bien, estos nanomateriales penetran en las bacterias, que a la postre son consumidas por sus depredadores, que a su vez alimentan a otros de mayor tamaño. ¿Qué ocurre? Sencillamente, que según se asciende en la cadena trófica, al ingerir alimento “enriquecido” con las nanopartículas, estas parecen acumularse en cantidades crecientes en los tejidos de los organismos que consumen el alimento de los seres vivos previamente contaminados, hasta que finalmente en los eslabones superiores de esta cadena alimentaria terminan por generar graves problemas tóxicos que enferman a las poblaciones afectadas, como nos informa Wikipedia. Recordemos que el ser humano es un depredador de depredadores, por lo que se encontraría potencialmente en un serio riesgo de enfermar.

Pero por mucho que los ambientalistas advirtamos de tales más que serios problemas para la salud del ambiente y del propio ciudadano, los expertos que trabajan en las materias mentadas, suelen achacarnos de fanáticos anti-progreso, en lugar de demostrar con pruebas científicas que nos equivocamos. Por su parte nuestros políticos, que ven con muy buenos ojos cualquier innovación que genere suculentas ganancias económicas para las industrias, reaccionando, tarde, mal o nunca. Y así llegamos a que un problema que podría haberse evitado se convierta en un serio atentado contra la salud del planeta y la nuestra propia.

Al margen de ser reprochable, por no decir denunciable tal negligencia, por parte de investigadores, industria y políticos,  el conflicto se agudiza al tener en cuenta que crece exponencialmente el número de productos que contienen nanopartículas tóxicas, muchos de las cuales conciernen a cosméticos, medicinas y otros proporcionados por la agroindustria. En consecuencia, ya comenzamos a estar “cargaditos de nanopartículas”. ¿Cuál será el efecto para nuestra salud? Sencillamente aun lo desconocemos. Sin embargo los resultados de ambas investigaciones son más que preocupantes. Y aquí toda la cadena de producción de I +D +i se encuentra implicada (“por no decir pringada”) hasta la médula de los huesos. En otros términos, para los defensores y aláteres de la bobalización económica, lo principal es la pasta, y lo de menos la salud del planeta y de los ciudadanos que “alegremente” nos dejamos engañar  por sus proclamas y marketing desmedidos e injustificados. ¡Que Dios nos pille confesados!. Veamos ahora si alguien toma medidas. Ya veréis como no, o en el mejor de los casos insuficientes. Veamos también como responden en la prensa científica los sicarios que trabajan para tales compañías. No tardaremos en asistir a una invasión de artículos que nieguen tales problemas frente a otros que los corroboren. Finalmente la marasma de contradicciones alcanzará tal calibre que nadie sabrá a que atenerse. Y ya se sabe: “a río revuelto ganancia de pescadores” (léase aquí de sin vergüenzas sin escrúpulos). Tiempo al tiempo.

No se trata de nanomateriales si o nanomateriales no, sino todo lo contrario. Hablamos de buena ciencia, buena tecnología, principio de precaución, praxis científica y llegado el caso corrupción. Personalmente, por si acaso, no consumiré nada que contenga estas nanopartículas hasta que estudios “palmariamente independientes” demuestren sus bondades y corroboren su inocuidad.

Juan José IbáñezBiomagnification of Nanomaterials in Simple Food Chain Demonstrated

ScienceDaily (Dec. 21, 2010) — An interdisciplinary team of researchers at UC Santa Barbara has produced a groundbreaking study of how nanoparticles are able to biomagnify in a simple microbial food chain.

“This was a simple scientific curiosity,” said Patricia Holden, professor in UCSB’s Bren School of Environmental Science & Management and the corresponding author of the study, published in an early online edition of the journal Nature Nanotechnology. “But it is also of great importance to this new field of looking at the interface of nanotechnology and the environment.”

Holden’s co-authors from UCSB include Eduardo Orias, research professor of genomics with the Department of Molecular, Cellular and Developmental Biology; Galen Stucky, professor of chemistry and biochemistry, and materials; and graduate students, postdoctoral scholars, and staff researchers Rebecca Werlin, Randy Mielke, John Priester, and Peter Stoimenov. Other co-authors are Stephan Krämer, from the California Nanosystems Institute, and Gary Cherr and Susan Jackson, from the UC Davis Bodega Marine Laboratory.

The research was partially funded by the U.S. Environmental Protection Agency (EPA) STAR Program, and by the UC Center for the Environmental Implications of Nanotechnology (UC CEIN), a $24 million collaboration based at UCLA, with researchers from UCSB, UC Davis, UC Riverside, Columbia University, and other national and international partners. UC CEIN is funded by the National Science Foundation and the EPA.

According to Holden, a prior collaboration with Stucky, Stoimenov, Priester, and Mielke provided the foundation for this research. In that earlier study, the researchers observed that nanoparticles formed from cadmium selenide were entering certain bacteria (called Pseudomonas) and accumulating in them. “We already knew that the bacteria were internalizing these nanoparticles from our previous study,” Holden said. “And we also knew that Ed (Orias) and Rebecca (Werlin) were working with a protozoan called Tetrahymena and nanoparticles. So we approached them and asked if they would be interested in a collaboration to evaluate how the protozoan predator is affected by the accumulated nanoparticles inside a bacterial prey.” Orias and Werlin credit their interest in nanoparticle toxicity to earlier funding from and participation in the University of California Toxic Substance Research & Training Program.

The scientists repeated the growth of the bacteria with quantum dots in the new study and and coupled it to a trophic transfer study — the study of the transfer of a compound from a lower to a higher level in a food chain by predation. “We looked at the difference to the predator as it was growing at the expense of different prey types — ‘control’ prey without any metals, prey that had been grown with a dissolved cadmium salt, and prey that had been grown with cadmium selenide quantum dots,” Holden said.

What they found was that the concentration of cadmium increased in the transfer from bacteria to protozoa and, in the process of increasing concentration, the nanoparticles were substantially intact, with very little degradation. “We were able to measure the ratio of the cadmium to the selenium in particles that were inside the protozoa and see that it was substantially the same as in the original nanoparticles that had been used to feed the bacteria,” Orias said.

The fact that the ratio of cadmium and selenide was preserved throughout the course of the study indicates that the nanoparticles were themselves biomagnified. “Biomagnification — the increase in concentration of cadmium as the tracer for nanoparticles from prey into predator — this is the first time this has been reported for nanomaterials in an aquatic environment, and furthermore involving microscopic life forms, which comprise the base of all food webs,” Holden said.

An implication is that nanoparticles inside the protozoa could then be available to the next level of predators in the food chain, which could lead to broader ecological effects. “These protozoa are greatly enriched in nanoparticles because of feeding on quantum dot-laced bacteria,” Hold said. “Because there were toxic effects on the protozoa in this study, there is a concern that there could also be toxic effects higher in the food chain, especially in aquatic environments.”

One of the missions of UC CEIN is to try to understand the effects of nanomaterials in the environment, and how scientists can prevent any possible negative effects that might pose a threat to any form of life. “In this context, one might argue that if you could ‘design out’ whatever property of the quantum dots causes them to enter bacteria, then we could avoid this potential consequence,” Holden said. “That would be a positive way of viewing a study like this. Now scientists can look back and say, ‘How do we prevent this from happening?‘ “

Story Source: The above story is reprinted (with editorial adaptations by ScienceDaily staff) from materials provided by University of California – Santa Barbara.


Journal Reference: R. Werlin, J. H. Priester, R. E. Mielke, S. Krämer, S. Jackson, P. K. Stoimenov, G. D. Stucky, G. N. Cherr, E. Orias, P. A. Holden. Biomagnification of cadmium selenide quantum dots in a simple experimental microbial food chain. Nature Nanotechnology, 2010; DOI: 10.1038/nnano.2010.251

ScienceDaily (Dec. 16, 2010) — The manufacturing of nanomaterials has been steadily on the rise in the medical, industrial, and scientific fields. Nanomaterials are materials that are engineered to have dimensions less than 100 nanometers and have very unique properties as a result of their small size.
In a study funded by the U.S. Environmental Protection Agency, a team of scientists from the University of Kentucky determined that earthworms could absorb copper nanoparticles present in soil.

One crucial step in determining the uptake of nanomaterials was discerning whether uptake of metal ions was released from the nanomaterials or the nanomaterials themselves. Using x-ray analysis, researchers were able to differentiate between copper ions and copper nanoparticles by examining the oxidation state of copper in the earthworm tissues.

Many products will release their nanomaterials either as a result of regular use or after disposal. These discarded nanoparticles could enter waterways and eventually soil. According to the authors, it is unclear how nanomaterials interact in the environment due to lack of scientific research; however, there is a possibility of unintentional ingestion by humans and animals.

Jason Unrine, the lead author of the study said, “This was one of the first studies to demonstrate that engineered nanomaterials can be taken up from the soil by soil organisms and enter food chains, and it has significant implications in terms of potential exposure to nanomaterials for both humans and ecological receptor species.”

Unrine assures that ongoing studies are being conducted on transformation, bioavailability, trophic transfer, and adverse effects of engineered nanomaterials in terrestrial ecosystems.

Nanomaterials are used in a variety of instruments and consumer goods including protective coatings and solar cells.

Story Source: The above story is reprinted (with editorial adaptations by ScienceDaily staff) from materials provided by American Society of Agronomy.

Journal Reference: Jason M. Unrine, Olga V. Tsyusko, Simona E. Hunyadi, Jonathan D. Judy, Paul M. Bertsch. Effects of Particle Size on Chemical Speciation and Bioavailability of Copper to Earthworms () Exposed to Copper Nanoparticles. Journal of Environment Quality, 2010; 39 (6): 1942 DOI: 10.2134/jeq2009.0387


Enlaces externos relacionados: Del laboratorio a nuestros platos: nanotecnología en la alimentación y la agricultura. /Informe de Amigos de la tierra.

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