El presente artículo del NIOSH Science Blog es un buen exponente de las incertidumbres que, todavía, rodean al trabajo científico y legislativo para el establecimiento de valores límite de exposición profesional (LEP) para los nanomateriales.

Los nanomateriales diseñados son fascinantes. Simplemente haciendo cosas más pequeñas, los investigadores han descubierto formas de materiales e incluso materiales totalmente nuevos, que pueden tener aplicaciones tan diversas como mejores medicamentos, mejores pinturas o electrónica más rápida. El uso de productos químicos en una versión de nanoescala puede alterar completamente su naturaleza. Encontramos nano-oro uno de los ejemplos más llamativos. El oro “grande” en su estado normal es el metal de color amarillo que no interactúa con el cuerpo, pero el oro nano-tamaño es de color púrpura o rojo, dependiendo de su nano-tamaño y enlaza muy fácilmente las proteínas. Por lo tanto, nano-oro es interesante tanto como un posible droga contra el cáncer y como una sustancia tóxica potencial. Para la sociedad, la cuestión es cómo encontrar el justo equilibrio entre los beneficios de los nuevos productos y los daños potenciales para la salud y el medio ambiente a medida que se desarrollan nuevos productos. Una forma de prevenir el daño a los trabajadores es fijar límites de exposición ocupacional (VLA/LEP), las concentraciones de un producto químico por debajo de las cuales no es probable que se produzcan efectos adversos para la salud. Por eso hemos buscado sistemáticamente propuestas de LEP para nuevos nanomateriales como parte del desarrollo de una guía de la OMS para trabajar con seguridad con nanomateriales.

Los límites de exposición ocupacional también son fascinantes. Han estado en uso durante más de 100 años para proteger la salud de los trabajadores que están expuestos a posibles productos químicos tóxicos durante el trabajo. Para muchos productos químicos existe una concentración por debajo de la cual la exposición al producto químico se considera segura y es poco probable que tenga un impacto negativo sobre la salud. Otros productos químicos, especialmente los que causan cáncer, se considera que no tienen un umbral seguro. Para esas sustancias químicas, las concentraciones permisibles han de situarse por debajo las que se estima que suponen un riesgo insignificante. Algunos productos químicos se han considerado tan potencialmente dañinos que países como Finlandia, el Reino Unido y Corea han restringido o prohibido su uso. La reglamentación que utiliza los valores límite de exposición para obligar a los empresarios a reducir las exposiciones ha funcionado bien. En los últimos 50 años, las exposiciones en el lugar de trabajo a productos químicos como disolventes han disminuido sustancialmente en los EE.UU y parte de Europa, probablemente debido a la existencia de LEPs. También como parte de una estrategia de gestión de riesgos, los LEP son útiles. Ayudan a los empresarios y a los trabajadores a reducir los niveles de exposición por debajo de un valor de referencia claro que no debe superarse. Sin embargo, también hay muchas cuestiones en torno a las LEP que son objeto de debate. Debido a que no existe una forma generalmente aceptada de derivar LEPs, ​​esto ha conducido a diferencias entre los valores de LEP. Estas variaciones se reflejan también en los nombres de los LEP, como los valores límite de umbral (TLV®) utilizados por los higienistas ocupacionales, los niveles de exposición permisibles en uso por OSHA en los EE.UU, los límites de exposición recomendados en uso por NIOSH y los DNEs (Derived No Effect Limits) utilizados por la normativa REACH de la Unión Europea. Básicamente, se trata de concentraciones de sustancias químicas que deberían ayudar a lograr un entorno de trabajo seguro, pero en contextos regulatorios y culturales diferentes .

Históricamente, con la introducción de nuevos materiales, como el amianto o el PVC, numerosos trabajadores murieron antes de que se reglamentara la exposición a estos productos químicos en los lugares de trabajo. Nadie quiere que esto vuelva a ocurrir con los nanomateriales. La Unión Europea ha declarado explícitamente que debería adoptarse un enfoque de precaución. Esto significa que no hemos de esperar para adoptar medidas de seguridad hasta tener plena certeza acerca de los efectos adversos para la salud de los nanomateriales, sino que hay que actuar de inmediato. Cuando se disponga de más conocimientos, estas medidas pueden ser reforzadas o relajadas en función de los resultados de las nuevas investigaciones.

A pesar de que no hay hasta ahora mucha evidencia de que solamente el nano-tamaño conduce a propiedades toxicológicas diferentes del material o únicas para la nanoescala, muchos estudios han demostrado que las partículas a nanoescala pueden ser más activas biológicamente, como para provocar una mayor inflamación pulmonar a una determinado dosis. Por lo tanto, el LEP para un material a escala normal no es automáticamente un nivel seguro para el mismo material a escala nano. Por ejemplo, algunas nanofibras específicas están hechas de carbono, pero la estructura de nanofibras las hace similares a las fibras de asbesto para producir cáncer. No sería prudente asumir que la misma LEP de 2,5 mg / m³ para el polvo de grafito también sería aplicable a las nanofibras de carbono. Por ello, expertos en el Reino Unido, Alemania, Finlandia y los Países Bajos han afirmado que mantener la exposición de estas nanofibras específicas por debajo de 0,01 fibra/cm³ niveles considerados aceptables para el asbesto es la estrategia más segura.

Las LEP se basan generalmente en los conocimientos disponibles derivados de la exposición de seres humanos y/o animales. Debido a que los nanomateriales son relativamente nuevos, el conocimiento sobre la toxicidad proviene principalmente de estudios animales e in vitro. Por ejemplo NIOSH ha propuesto un límite de exposición recomendado (REL) de 300 μg/m³ para el dióxido de titanio ultrafino, que es uno de los nanomateriales más utilizados, basado en datos de daños crónicos producidos por inhalación en ratas. Pero las pruebas con animales pueden tardar varios años en desarrollarse, lo cual es un tiempo muy largo comparado con el potencial y el valor comercial de los nuevos nanomateriales. El número de nanomateriales también aumenta rápidamente lo que hace que el método tradicional de evaluación cuantitativa del riesgo para la derivación LEP no siempre sea factible. Por lo tanto, los científicos han propuesto otros métodos.

El enfoque más pragmático es lo que se ha hecho para las nanofibras. Comparar las propiedades del nuevo material con una existente, como la comparación de nanofibras específicas con el asbesto y suponer que la toxicidad será similar. Este procedimiento se denomina de varias maneras “puentear” o “leer a través de”. Otra propuesta es hacer que grupos de nanomateriales con toxicidad similar, también se denomido ‘agrupación’. Por ejemplo, en el caso de la variante nanométrica de sustancias químicas que ya han establecido efectos tóxicos como el cáncer, el British Standard Institute (BSI) propuso utilizar un factor de seguridad adicional de 10 debido al tamaño de nano. Esto significa que la LEP para el material a escala normal se divide por diez para derivar el LEP para el mismo material de escala nano. La suposición es que las propiedades tóxicas serán potenciadas por el nano-tamaño. Otro grupo propuesto es un grupo de nanomateriales insolubles o biopersistentes, materiales que, después de la inhalación, no son fácilmente eliminados del cuerpo humano. La nanoescala conducirá a una mayor biopersistencia con su toxicidad acompañante y el LEP para el material nanométrico propuesto por BSI será, por lo tanto, un factor 15 menor que el LEP de escala normal. Para los nanomateriales solubles, BSI aplica un factor de seguridad de dos para el nano-tamaño.

Un enfoque muy diferente es hacer uso del conocimiento que está disponible sobre la contaminación del aire. Al menos una parte de las partículas contaminantes son nanopartículas y especialmente estas partículas nanométricas culpables de efectos adversos para la salud. Estos efectos adversos para la salud se han estudiado bien en humanos y podrían proporcionar un modelo para los nanomateriales. Un paso más adelante es predecir la toxicidad basada en la estructura química del material que se denomina Modelación Cuantitativa de Relación Estructura-Actividad (QSAR). Hasta donde sabemos, este enfoque aún no se ha utilizado para la derivación LEPs de nanomateriales. Un grupo de expertos de la ISO dio recientemente una visión general de las similitudes y diferencias en los métodos utilizados para desarrollar LEPs para nanomateriales artificiales.

La mayoría de los LEP, incluidos los de los nanomateriales artificiales, se expresan como una concentración de masa (mg/m³), lo que implica que esta sería la mejor manera de medirlos. Sin embargo, eso sigue siendo un problema importante con los nanomateriales. En el nanomundo, la medición se vuelve muy diferente. Cuando casi todas las LEP se obtienen como una concentración de masa, como la cantidad de miligramos de la sustancia química en un metro cúbico de aire, no está claro cuál es la mejor métrica para los nanomateriales. Una alternativa es la concentración numérica: el número de partículas en un metro cúbico de aire. Otra es la concentración superficial: la superficie total de las partículas (nm²) en un metro cúbico de aire. Todo depende de lo que pensemos que provoca un aumento de la toxicidad. Podría ser que la mejor métrica variaría según el grupo de materiales: número de partículas para materiales biopersistentes y concentración superficial para materiales solubles. El reto sigue siendo encontrar la mejor métrica para la mayoría de las LEP que sólo se expresan como concentraciones de masa.

A pesar de la creciente información sobre nanomateriales, existen pocas revisiones sistemáticas de los nanomateriales disponibles. Por muchas razones interesantes, resumir sistemáticamente la evidencia disponible en toxicología parece más difícil que en otros campos. La derivación de LEPs está situada en el límite entre la ciencia y la legislación/práctica, lo que hace que sea difícil localizar todas las propuestas disponibles. Cuando se realizaron búsquedas de propuestas de LEPs, sólo aproximadamente la mitad estaban publicadas en revistas científicas revisadas por pares indexadas en bases de datos científicas como PubMed. La otra mitad estaba dispersa en informes de proyectos publicados sólo en Internet, resúmenes de conferencias o informes gubernamentales. Debido a que son tan difíciles de localizar, creemos que tener una lista de valores propuestos ya es muy útil si se quiere usar una propuesta  de LEPs como un valor de referencia para un lugar de trabajo.

Dada la incertidumbre que rodea los efectos adversos para la salud de los nanomateriales, no es de extrañar que los LEPs encontrados sean muy variados. Algunos fueron bastante similares, como los de las nanofibras, pero para los tubos de carbono los LEPs variaron con un factor 50 y para los nanomateriales metálicos variaban incluso con un factor de 100 a 300. La variación se debe a la variación en los objetivos y métodos de derivación como también se ha demostrado para los LEP de materiales a escalña normal. Deveau et al, proporcionan un marco práctico para encontrar el mejor LEP aplicable para un problema particular, a partir de una lista de LEPs diferentes para una sustancia química. El marco también puede aplicarse a la lista de LEPs de nanomateriales.

El desafío es buscar un consenso sobre cómo derivar las LEP para los nanomateriales y apoyar los valores propuestos con más investigación empírica. Por el momento, los LEPs para nanomateriales son niveles de referencia con los que pueden compararse los niveles de exposición medidos en un lugar de trabajo específico. En comparación con las concentraciones que se han medido en los lugares de trabajo, estos niveles de referencia o LEPs son a menudo todavía sustancialmente más bajos y deberían ser un incentivo para reducir la exposición.

Referencia:

The Art and Science of OELs for Nanomaterials

 Autores: Jos Verbeek, Raluca Mihalache

NIOSH Science Blog

Disponible en:

https://blogs.cdc.gov/niosh-science-blog/2017/02/01/nano-oels/