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Nanopartículas de plata (nanoplata) ¿amigas o enemigas?

Finalizamos el ciclo de la nanoplata, ¿amiga o enemiga? con este post realizado por nuestra colaboradora A.Oliete donde nos explicará los efectos nocivos de la nanoplata, un nanomaterial de amplio uso, con propiedades biocidas excelentes y aplicaciones reales y potenciales espectaculares pero con un potencial efecto nanotóxico que se ha de tener en cuenta para ciertas aplicaciones.

nanosilver

La plata, una aliada histórica

Cómo ya comentábamos en el primer post de la nanoplata, la plata durante siglos ha sido nuestra aliada, nuestra amiga…; es de todos conocido que los iones Ag+ tienen excelentes propiedades inhibidoras del crecimiento microbiano y que gracias a esto, el hombre ha hecho un amplio uso de la misma. Así, tenemos que recordar como los griegos ya utilizaban monedas de plata para conservar el agua en condiciones seguras. Más tarde se utilizó para tratar heridas o quemaduras con éxito. Pero también a lo largo de la historia la plata ha tenido usos diferentes en campos tan variados como la joyería, la fotografía o la tinción de las células en el trabajo de laboratorio.

silver history

Pero hoy en día y aprovechando las excelentes propiedades y características de los nanomateriales, el uso de la nanoplata, este vez en forma nanométrica, ha permitido su uso en sectores como la cosmética, la alimentación, la electrónica, la medicina, las pinturas, los textiles, la parafarmacia, los complementos dietéticos e incluso en aplicaciones tan curiosas como los recubrimientos con nanoplata (NAg) de electrodomésticos como neveras o lavadoras. Haciendo de ella, uno de los nanomaterials con más producción en todo el mundo.

nanosilver samsung

¿Pero que pasa cuando la nanoplata se elimina de todos estos productos y se avoca al medio ambiente?

El Comité de expertos (SCENIHR) de la UE por los riesgos emergentes realizó un informe donde advierte en que en realidad no tenemos datos sobre el ciclo de vida de muchos de los nanomateriales contenidos en productos de consumo. Mucha de esta nanoplata,, acabará en el medio ambiente, ya sea en vertederos, en plantas de incineración o en plantas de tratamiento de aguas residuales. Actualmente no existen medidas reales de la concentración de plata que provoca la incineración de productos que contienen nanoplata,. Por lo tanto, la cuantificación de nanomateriales en productos de consumo y su liberación al medio ambiente es a día de hoy una prioridad.

silver waste

¿Quizás que nuestra alabada amiga y aliada nanoplata, se vuelva nuestra malvada enemiga en forma de resistencias microbianas, o se acumule en algún órgano vital de nuestra especie u otras especies imprescindibles en nuestro ecosistema?

La nanoplata, experimenta algunas transformaciones cuando se libera al medio ambiente; después de la agregación y la aglomeración, las más importantes son la disolución y la posterior especiación, como por ejemplo la formación de cloruro y sulfuro de plata. El sulfuro de plata es muy estable; el ión sulfuro se encuentra extendido en aguas residuales y también en agua dulce.

silver sulfide

Algunos expertos como el Prf. C. Zhang, del departamento de la Universidad de Misuri, afirman (2) en relación a los sistemas acuáticos, que si la concentración de Ag+ es baja, la situación no representa ningún problema, puesto que la mayoría de esta plata se encuentra en forma de sulfuro o cloruro. En esta línea también está el estudio hecho por Fenell Y, et Al, donde investigan el efecto de la nanoplata, en un biofilm de Pseudomonas y llegan a la conclusión de que la formación de sulfuro de plata reduce el impacto de la nanoplata, tan sobre los biofilms como en el medio ambiente o los seres humanos

 

Micrographs (A), (B) & (C) are SEM images with magnification of 2000x, while (D), (E) & (F) are with 7000x. (A) & (D) represent unchallenged P. aeruginosa biofilms; (B) & (E) are biofilms challenged with Ag2S NPs; C & F are biofilms treated with Ag-NPs. Established P. aeruginosa biofilms (72 hours) were exposed to 0.625 mg/L nanoparticles (in LB media) for 24 hours. The resulting biofilms were carefully preserved and sputter-coated for SEM imaging.

silver study

¿Pero durante cuánto tiempo este sistema de estabilización de los iones Ag + funcionará, no se saturará si hay un exceso de iones Ag + en el medio, y que pasa cuando hablamos de los lodos residuales y del aire?

Lamentablemente estas son mas preguntas para las que aún no tenemos respuesta …A pesar de tener resultados de algunas  investigaciones esperanzadores, no podemos bajar la guardia y se necesitan todavía muchos más estudios para tener resultados concluyentes. Hay que tener en cuenta que en el caso de los nanomateriales no es solamente la dosis la que  hace el veneno …
Son factores clave a la hora de estudiar su potencial tóxico; el área superficial, el tamaño de la partícula, la solubilidad, la forma, la composición química, la funcionalización, la carga, el potencial zeta, etc.

¿Pero cómo nos podemos exponer a la nanoplata? ¿Cuáles son las las vías posibles de exposición, el modus de acción y las posibles consecuencias por la salud y por el mediambiente?

La exposición a nanoplata, puede tener lugar a través de los alimentos, del aire y por contacto: Nos podemos exponer por todas las vías; inhalatoria, dérmica, digestiva, parenteral e incluso por las mucosas ocular y vaginal.

El modo de acción de la nanoplata, se atribuye principalmente a la liberación de plata iónica, la cúal tiene una amplia actividad antimicrobiana y generalmente se considera que interactúa en múltiples lugares a nivel celular: Inhibición de la fosforilación oxidativa; proceso imprescindible para la obtención de energia celular, al no producirse esta reacción se puede producir la muerte celular o apoptosis. Algunos efectos son:;

  • Formación de radicales libres y especies reactivas de oxígeno (ROS), provocando estrés celular
  • Interferencia en la respiración de la célula a nivel de la mitocòndria ;
  • Interferencia en el sistema de transporte de electrones ;
    Rotura de la integridad celular a través de la interacción con las proteínas de membrana que contienen grupos tiol;
  • En algunos ensayos in vitro se ha visto que pueden provocar daños en el ADN, y un potencial efecto genotóxico;
  • En la célula vegetal, detiene la fotosíntesis por acción sobre los cloroplastos e induce la formación de ROS

A nivel de tejidos y sistemas:

  • En algunos estudios in vivo se ha encontrado Inflamación alveolar y alteraciones en la función pulmonar a altas dosis vía inhalatoria
  • Se sabe desde hace tiempo que el órgano diana es el hígado, pero también se han encontrado NPAg en el bazo, el cerebro, los riñones y los testículos. Hay que tener en cuenta la translocación; propiedad mediante la cual las nanopartículas pueden, manteniendo su integridad; atravesar membranas y llegar a lugares y órganos, donde las partículas de medida macro no lo pueden hacer.
  • En las personas expuestas de forma prolongada a partículas de plata, por cualquier vía, se ha observado Argiria* ( Argyros quiere decir plata en griego), esto hace que tengan un aspecto gris-azulado, volviéndose en un efecto irreversible

arginie

Efectos en el sistema inmunológico

  • Resistencias microbianas; a pesar que hay algunas evidencias de algún efecto de las NPAg sobre la composición de la flora bacteriana y sobre su adaptación asociada a ciertas condiciones y usos de la NAg. En relación a la resistencia bacteriana la evidencia es a menudo fragmentaria y centrada en algunos casos concretos. Se necesitan más datos para comprender mejor esta respuesta.

Limites de exposición profesional

En el ámbito laboral existe para la plata un Límite de exposición profesional (LEP) de 0,1 mg/m3 y para compuestos solubles de plata de 0,01 mg/m3, que en principio tiene que proteger al trabajador frente a la Argiria y sus efectos sobre el hígado. Pero este límite no especifica el tamaño de partícula al que corresponde, y si tenemos en cuenta que las NPAg suelen ser más reactivas y que pueden llegar por translocación a lugares diferentes que en tamaño macro, es lógico pensar que este valor de referencia se ponga en cuestión (5), en esta línea alguna propuesta aconseja bajar este límite.

workplace exposure

En resumen ante este cuadro marcado por algunos hechos constatados, algunos efectos cuestionados y muchas preguntas sin respuesta, todavía no podemos afirmar que las NAg sean tóxicas o no. Lo que si podemos decir es que debenos ser cautos ante la nanoplata, valorar su coste-beneficio y basar su efecto en la evidencia. También es necesario concretar los límites de exposición y en qué casos y en qué escenarios de exposición estamos, siempre teniendo en cuenta todo el ciclo de vida de las NAg.

angel or evil

Estaremos atentos a todos los cambios que puedan haber en este tema y los nuevos estudios que vayan apareciendo. Os mantendremos informados…

Espero que hayáis disfrutado del post del excelente post de nuestra colaboradora Anna Oliete!

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