NANOTECNOLOGIA TRAE RIESGOS AL SER HUMANO,ADN Y AMBIENTE /Nanotech Particles Pose Serious DNA Risks to Humans and the Environment

I. VERSION ESPAÑOLA

II. ENGLISH VERSION

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Nanotecnología trae riesgos al ser humano, ADN y ambiente.

Paul Eugib, DVM y Wendy Hessler (ENVIRONMENTAL HEALTH NEWS), Carole Bass (E MAGAZINE), Janet Raloff (SCIENCE NEWS) y (SCIENCE DAILY)
Argenpress
08/10/10

Cualquiera puede creer que los artículos personales de uso diario son inofensivos -cosméticos, loción de bronceado, medias y ropa deportiva- pero todos pueden contener partículas nanotech (novedad desarrollada por la llamada nano-tecnología).

…Siga leyendo, haciendo click en el título…
Las partículas nanotech han sido presentadas por la industria como el ingrediente maravilloso de nuevos productos de higiene personal, acondicionamiento de alimentos, pinturas, procedimientos médicos y artículos farmacéuticos, neumáticos y piezas de automóvil, entre muchos otros productos de consumo nuevos en el mercado mundial. Las compañías cosméticas añaden nanopartículas de dióxido de titanio a las cremas solares para hacerlas transparentes en la piel. Los fabricantes de vestuario deportivo inventaron ropa inodora que contiene nanopartículas de plata, dos veces más tóxicas que las bacterias blanqueadoras. Las compañías automotrices añadieron nanofibras de carbono para fortalecer neumáticos y paneles de carrocería.

Según el Proyecto Nanotecnologías Emergentes (PEN, por su sigla en inglés), artículos para la salud y la idoneidad físico-deportiva (en inglés, fitness) continúan dominando la oferta de productos nanotech, alcanzando al 60% de los productos conocidos. La nanoplata (nanosilver), utilizada en artículos muy usados por sus propiedades anti microbianas, se consume más que cualquier otro nanomaterial, tanto como en 259 productos (el 26% de 1.000 artículos estudiados). El inventario actualizado de PEN registra productos de 24 países, incluyendo EEUU, China, Canadá y Alemania.

Pese a todo, se sabe muy poco de los nanomateriales. Los científicos no pueden predecir cómo se comportarán y tienen poca claridad incluso acerca de cómo comprobar su seguridad. Más de 1.000 artículos de consumo manufacturados con nanopartículas, que pueden ser hasta 100 veces más pequeñas que un virus, ya están en el mercado, a pesar de la falta casi completa de conocimiento sobre los peligros que plantean a la salud humana y al ambiente. Y mientras esas pequeñas partículas de materiales desmenuzados en el laboratorio pueden ser beneficiosas en ciertos usos médicos, los científicos y los ecologistas piden más estudios. Hasta ahora, se han encontrado pocos efectos nocivos de esta tecnología virtualmente no regulada. Con todo, eso simplemente puede deberse a los relativamente escasos estudios que se han hecho en la precipitación por encontrar siempre más aplicaciones nanotech rentables.

La nanotecnología, la ciencia de lo extremadamente minúsculo, es una industria emergente importante, con un mercado anual proyectado en alrededor de un billón de dólares estadounidenses antes de 2015. Implica manipular o producir nuevos materiales a partir de pequeñas porciones de material ligeramente más grandes que átomos y moléculas. Por ahora, los “nichos de mercado” más importantes utilizan plata y carbono.

Los nanomateriales son más pequeños que el diámetro de un cabello humano, mide cerca de 80.000 nanómetros, y sólo pueden verse con un microscopio potente. A grandes rasgos, un átomo tiene la tercera parte de un nanómetro (milmillonésima parte de un metro), mientras las nanopartículas se agrupan típicamente en átomos más pequeños que 100 nanómetros, sea cual fuere su material original (plata, carbono, titanio, etc.).

Los minúsculos materiales dimensionados tienen a menudo propiedades únicas que son diferentes a las presentadas por sus versiones a escala más grande. Tampoco obedecen a la química cuántica, ni a las leyes de la física clásica y su éxito deriva, precisamente, de las extraordinarias propiedades altamente inusuales que a veces poseen. Por ejemplo, las raquetas de tenis hechas con nanotubos de carbono son increíblemente fuertes, mientras las piezas más grandes de grafito se rompen fácilmente. La industria médica está invirtiendo fuerte en nanopartículas para crear drogas de precisión que pueden apuntar a tejidos específicos, tales como células cancerosas. Mientras algunos de estos nuevos materiales pueden tener aplicaciones beneficiosas en procedimientos de vendajes médicos de heridas y productos farmacéuticos crece la preocupación de que puedan tener efectos tóxicos. Las nanopartículas se han vinculado particularmente al pulmón y al daño genético.

En un nuevo estudio británico, los investigadores encontraron un proceso impredecible, apodado “chisme tóxico”, donde las nanopartículas de metal provocan daño al ADN, incluso a través de paredes de tejidos que no fueron violados físicamente. Los investigadores llamaron a su hallazgo “una sorpresa enorme”, particularmente desde que partículas de una escala de milmillonésimas de metro aparecen dando rienda suelta a estragos indirectos.

Ahora, por primera vez, un estudio científico ha establecido una relación clara y causal entre el contacto humano con las nanopartículas y serios daños de salud. Según un artículo publicado en el European Respiratory Journal (Diario Respiratorio Europeo) por un grupo de investigadores chinos dirigidos por Yuguo Song, del Departamento de Medicina Profesional y Toxicología Clínica del Hospital Chaoyang, Beijing, 7 mujeres jóvenes cayeron seriamente enfermas después de trabajar en una fábrica de pintura que utilizó nanotecnología. Los trabajadores sufrieron daño severo y permanente en sus pulmones y erupciones en cara y brazos. Dos, mientras las otras cinco no mejoran después de varios años.

Alrededor de 500 investigaciones han mostrado toxicidad de la nanotecnología en estudios de animales, células humanas y el ambiente. Aunque el artículo de Song reporta por primera vez pruebas de toxicidad clínica en seres humanos, según la investigadora latinoamericana Silvia Ribeiro este hallazgo podría ser solamente la punta del iceberg de una industria extremadamente riesgosa.

En lo inmediato, se necesitan más investigaciones sobre la toxicidad y difusión de las nanopartículas. Los efectos sobre la salud humana y el ambiente pueden resultar de nanopartículas que coladas a las redes de tratamiento de aguas residuales y vertederos, afectando a organismos que viven en el agua y gente que bebe agua y cocina con el líquido.

Tres son los tipos de nanopartículas motivo de preocupación: partículas de plata, nanofibras de carbono y, unas microscópicas pelotas de carbono llamadas “buckyballs”, de una nanoestructura de 60 átomos de carbono y cuyo su nombre químico es C60.

La nanoplata se conoce como altamente tóxica para la vida acuática. Mientras la plata es más segura para la gente que otros metales tóxicos, tales como el plomo y cromo, para los organismos acuáticos la situación es muy diferente. La plata es más tóxica para muchos organismos de agua dulce y salada, afecando al fitoplancton (en la parte inferior de la cadena alimentaria), a los invertebrados marinos -tales como ostras y caracoles- y a diversos tipos de peces, especialmente en sus etapas no maduras. Son vulnerables a la nanoplata muchas especies de peces y crustáceos, así como su alimentación. La exposición extensa a los impactos de la plata interrumpe la salud del ecosistema. La nanoplata es significativamente más tóxica que las porciones de metal porque en superficie vastas las minúsculas partículas aumentan su capacidad de obrar recíprocamente con el ambiente. Se ha comprobado la capacidad de la nanoplata para romper, descomponer y lixiviar en circuitos de agua, por ejemplo cuando las máquinas lavadoras agitan la ropa deportiva que contiene nanopartículas de plata para controlar el olor. En un estudio de nanopartículas de plata usadas como anti-microbiano en tejidos, de 7 clases de telas de nanopartículas verificadas, 4 perdieron del 20% al 35% de su plata en el primer lavado, y cierta marca perdió la mitad de su contenido de plata en apenas dos lavados, drenándose directamente al ambiente. Muchos sistemas de agua todavía están recuperándose de los niveles de nitrato de plata introducidos al ambiente durante el siglo 20 por la industria de la fotografía. Los nuevos productos de nanopartículas de plata pueden provocar niveles altamente tóxicos de plata que serán reintroducidos en ríos y lagos a través de los sistemas de tratamiento de aguas.

Las nanofibras de carbono, que se añaden a los neumáticos y se utilizan en telas de ropa para producir diversos colores sin usar tintes, también tienen probabilidades de ser vertidas donde pueden ser inhaladas y causar daños al pulmón. En un estudio publicado en el Journal of Molecular Cell Biology (Diario de Biología Celular Molecular), investigadores chinos descubrieron que una clase de nanopartículas extensamente desarrolladas en medicina -polyamidoamine dendrímeros (PAMAMs)- causan daño al pulmón accionando un tipo de muerte celular programada conocida como muerte celular autofágica. Los “buckyballs” derivados del carbono han demostrado que son absorbidos por los organismos simples, despertando inquietudes de que la toxicidad contamine la cadena alimentaria, dañando más sus niveles inferiores.

Hoy se han puesto a disposición de los consumidores de todo el mundo más de 1.000 productos de nanotecnología autorizados, según el Proyecto de Nanotecnologías Emergentes (PEN, por su sigla en inglés). La actualización más reciente del inventario de ese grupo refleja el uso cada vez mayor de partículas minúsculas en toda clase de productos convencionales, desde utensilios de cocina antiadherentes y raquetas de tenis más ligeras y fuertes, hasta artículos más exclusivos, tales como sensores que se pueden llevar puestos para monitorear posturas.

“El uso de nanotecnología en productos de consumo continúa creciendo rápidamente”, dijo David Rejeski, director del PEN. “Cuando pusimos en marcha el inventario, en marzo de 2006, teníamos solamente 212 productos. Si continúa la tasa actual de introducción al mercado de nuevos productos, dentro de dos años el número de artículos registrados por el inventario alcanzará a cerca de 1.600. Esto traerá desafíos significativos al descuido de agencias como la FDA [Administración de Medicamentos y Alimentos (Food and Drug Administration, FDA)] y la Comisión de Seguridad de Productos de Consumo [Consumer Product Safety Comisión (ambas de EEUU)], que a menudo carecen de cualquier mecanismo para identificar productos nanotech antes que ingresen al mercado”.

Las nanopartículas se comportan de modo diferente a los pedazos del mismo material: más fuertes, más tóxicas y con propiedades radicalmente distintas. Lo que las hace así de útiles también hace tan incierta su seguridad.

Actualización de Paul Eubig y Wendy Hessler:

Encontramos interesante esta historia porque la investigación es un paso inicial hacia una definición de cuánto contribuyen los productos de consumo a las nanopartículas de plata en el ambiente. Saber la cantidad de una sustancia química que se incorpora al ambiente es un paso necesario para el cálculo del riesgo que ese contaminante plantea al ambiente y a la salud humana. En una escala más grande, esta historia también nos intrigó porque las preguntas que plantea reflejan preocupaciones que la nanotecnología en general debe contestar.

Esta historia no fue divulgada ampliamente. Relatos breves aparecieron en la sección Noticias de Sustancias Químicas & Ingeniería del New York Times. En una continuación interesante, nuestro sitio web Noticias de Higiene Ambiental (www.environmentalhealthnews.org), reveló que otro artículo (de Kalthong y otros, 2010) encontró que las nanoplata de las telas tratadas son expulsadas cuando se exponen al sudor artificial del ser humano. El cuadro es que así emergen nanopartículas de plata que salen de productos de consumo, exponen a seres humanos e ingresan en las aguas residuales en mayor medida de lo que pudo haber sido pensado. Mientras tanto, otros investigadores han demostrado los efectos nocivos de las nanopartículas de plata sobre el desarrollo de células nerviosas (Powers y otros, 2009) y los embriones de peces (Barra-Ilan y otros, 2009).

Sin embargo, el intento no es apuntar a las nanopartículas de plata, sino atraer suficiente atención sobre un tema más amplio: la seguridad de la nanotecnología. Se está explotando gradualmente el gran potencial de la nanotecnología para revolucionar una gama amplia de campos, incluyendo la producción energética y su gestión, la atención sanitaria y la manufactura.

Y con todo, la nanotecnología también proporciona grandes desafíos a la valoración de seguridad. La composición, tamaño y estructura de nanopartículas son algunos de los numerosos factores que influyen en cómo actúan en el organismo humano o en el ambiente. También las nanopartículas de un tipo particular, tales como las de plata, no actúan necesariamente como las moléculas o átomos individuales de la misma sustancia, por ejemplo la plata libre, iónica.

Desafortunadamente, las agencias reguladoras han sido lentas en valorar en un sentido más amplio la rápida aparición de la nanotecnología en el lugar de trabajo y en el hogar, así como en el ambiente. Esto ha dado lugar a un juego desequilibrante en medidas para poner orden donde los usos de la nanotecnología continúan multiplicándose, mientras el terreno del juego regulador incluso todavía no ha sido demarcado. El debate actual se centra en si los datos existentes de seguridad son suficientes para los productos que contienen nanopartículas, o si se necesita realizar evaluación adicional de sus impactos en el ser humano e higiene ambiental.

El último siglo proporcionó numerosos ejemplos de sustancias químicas –para nombrar algunas, plomo, DDT (dicloro difenil tricloroetano) y PCBs (bifenilos policlorados)– que inicialmente fueron consideradas una bendición, pero más adelante mostraron efectos nocivos sobre el ser humano o la higiene ambiental que sobrepasaron sus ventajas. Nuestro reporte aspira a ayudar a la sociedad a recordar las lecciones del pasado y a ejercer cautela mientras abraza la promesa del futuro.

Fuentes contribuyentes:

– Science and Technology Committee, “Nanotechnologies and Food, House of Lords Media Notice,” January 8, 2010, http://www.parliament.uk/parliamentary_committees/lords_press_notices/pn080110st.cfm
– Ian Sample, “Attack of the Tiny Nano Particles – Be Slightly Afraid,” Organicconsumers.org, November 15, 2008, http://www.organicconsumers.org/articles/article_15621.cfm. Guardian News and Media Limited 2008
– George John, “Silver Nanoparticles Deadly to Bacteria,” Physo .com, March 10, 2008, http://physorg.com/print124376552.html
– Nanowerk Spotlight, “Problematic new findings regarding toxicity of silver nanoparticles,” Nanowerk.com, June 6, 2008, http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=5966.php
– Nanotechnology: http://www.fda.gov/ScienceResearch/SpecialTopics/Nanotechnology/FrequentlyAskedQuestions/default.htm
– RJAitken, KS Creely, CL Tran, In 16 Aitken RJ, Creely KS, Tran CL. “Nanoparticles: an occupational hygiene review,” Edinburgh: Institute of Occupational Medicine for the Health and Safety Executive, 2004, http://www.hse.gov.uk/research/rrhtm/rr274.htm  (accessed Nov 2006).
For product nanotech products listing, see: www.nanotechproject.org/inventories/consumer/browse/products/ Otras fuentes adicionales :
Original research on silver nanoparticles:
– Bar-Ilan, O, RM Albrecht, VE Fako, and DY Furgeson. 2009. Toxicity assessments of multisized gold and silver nanoparticles in zebrafish embryos. Small 5(16):1897-1910. doi:10.1002/smll.200801716.
Environmental Health News coverage: www.environmentalhealthnews.org/ehs/news/nanosilver
– Kulthong, K, S Srisung, K Boonpavanitchakul, W Kangwansupamonkon and R Maniratanachote. 2010. Determination of silver nanoparticle release from antibacterial fabrics into artificial sweat. Particle Fibre Toxicology 7(1):8. doi:10.1186/1743-8977-7-8. Environmental Health News coverage: http://www.environmentalhealthnews.org/ehs/newscience/fabrics-release-silver-nanoparticles-into-artificial-sweat/
– Powers, CM, N Wrench, IT Ryde, AM Smith, FJ Seidler, and TA Slotkin. 2009. Silver impairs neurodevelopment: studies in PC12 cells. 2010. Environmental Health Perspectives 118(1):73-79. doi:10.1289/ehp.0901149.
Environmental Health News coverage:
http://www.environmentalhealthnews.org/ehs/newscience/silver-is-potent-neurotoxicant/
– Halperin, A. Nanosilver: Do we know the risks? New Haven Independent, Mar 17, 2010. http://newhavenindependent.org/index.php/archives/entry/regulating_nanosilver_a_very_small_puzzle/id_24412
– National Nanotechnology Initiative (NNI). FAQs: Nanotech. http://www.nano.gov/html/facts/home_facts.html
– U.S. Environmental Protection Agency’s Fact Sheet for Nanotechnology under the Toxic Substances Control Act http://www.epa.gov/oppt/nano/nano-facts.htm
– U.S. Environmental Protection Agency’s Nanotechnology White Paper, EPA 100/B-07/001, Feb. 15, 2007.
http://www.epa.gov/OSA/nanotech.htm
– U.S. Food and Drug Administration’s Nanotechnology web page:
http://www.fda.gov/ScienceResearch/SpecialTopics/Nanotechnology/default.htm
– Stacey L. Harper, Oregon State University,1007 ALS, Corvallis Oregon 97331,
541-737-2791

Fuentes primarias:
– Carole Bass, “Tiny Troubles: Nanoparticles are Changing Everything From our Sunscreen to our Supplements,” E Magazine, July/August 2009, http://www.emagazine.com/view/?4723
– Janet Raloff, “Nanoparticles’ Indirect Threat to DNA,” Sciencenews.org, November 5, 2009,
http://www.sciencenews.org/view/generic/id/49191/title/Science_%2B_the_Public__Nanoparticles_indirect_threat_to_DNA
– L. Geranio, M Heuberger, and B Nowack, “The behavior of silver nanotextiles during washing,” Environmental Science and Technology, September 24, 2009, http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/es9018332
– Paul Eugib, DVM, and Wendy Hessler, “Silver migrates from treated fabrics,” Environmental Health News, January 7, 2010,
http://www.environmentalhealthnews.org/ehs/newscience/silver-migrates-from-nanoparticle-treated-fabrics/
– David Rejeski, “Nanotech-enabled Consumer Products Top the 1,000 Mark,” Nanotechproject.org, August 25, 2009, http://www.nanotechproject.org/news/archive/8277/
– Y. Song, X. Li and X. Du, “Exposure to nanoparticles is related to pleural effusion, pulmonary fibrosis and granuloma,” European Respiratory Journal, 20 August 2009, http://www.erj.ersjournals.com/cgi/content/abstract/34/3/559
– Science Daily Staff, “Health Risks of Nanotechnology: How Nanoparticles Can Cause Lung Damage, And How The Damage Can Be Blocked,” Science Daily, June 11, 2009,
http://www.sciencedaily.com/releases/2009/06/090610192431.htm 

Estudiantes investigadores:
Jody Lempa, Tina Shaerban, Katherine Tellez, and Jillian Wolande, DePaul University

Evaluador académico:
Marla Donato, DePaul University

Traducción: Ernesto Carmona

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Nanotech Particles Pose Serious DNA Risks to Humans and the Environment  

Sources:

Carole Bass, “Tiny Troubles: Nanoparticles are Changing Everything From our Sunscreen to our Supplements,” E Magazine, July/August 2009, http://www.emagazine.com/view/?4723

Janet Raloff, “Nanoparticles’ Indirect Threat to DNA,” Science News, November 5, 2009 , http://www.sciencenews.org/view/generic/id/49191/title/Science_%2B_the_Public__Nanoparticles_indirect_threat_to_DNA  

L. Geranio, M. Heuberger, and B. Nowack, “The Behavior of Silver Nanotextiles During Washing,” Environmental Science & Technology, September 24, 2009,  http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/es9018332  

Paul Eugib, DVM, and Wendy Hessler, “Silver Migrates From Treated Fabrics,” Environmental Health News, January 7, 2010, http://www.environmentalhealthnews.org/ehs/newscience/silver-migrates-from-nanoparticle-treated-fabrics

David Rejeski, “Nanotech-enabled Consumer Products Top the 1,000 Mark,” Project on Emerging Nanotechnologies, August 25, 2009, http://www.nanotechproject.org/news/archive/8277

Y. Song, X. Li, and X. Du, “Exposure to Nanoparticles Is Related to Pleural Effusion, Pulmonary Fibrosis and Granuloma,” European Respiratory Journal, August, 20, 2009, http://www.erj.ersjournals.com/cgi/content/abstract/34/3/559

Science Daily Staff, “Health Risks of Nanotechnology: How Nanoparticles Can Cause Lung Damage, and How the Damage Can Be Blocked,” Science Daily, June 11, 2009, http://www.sciencedaily.com/releases/2009/06/090610192431.htm

Science and Technology Committee, “Nanotechnologies and Food, House of Lords Media Notice,” January 8, 2010, http://www.parliament.uk/parliamentary_committees/lords_press_notices/pn080110st.cfm

Ian Sample, “Attack of the Tiny Nano Particles—Be Slightly Afraid,” Organic Consumers Association, November 15, 2008, http://www.organicconsumers.org/articles/article_15621.cfm

George John, “Silver Nanoparticles Deadly to Bacteria,” Physorg.com, March 10, 2008, http://physorg.com/print124376552.html

Nanowerk Spotlight, “Problematic New Findings Regarding Toxicity of Silver Nanoparticles,” Nanowerk.com, June 6, 2008, http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=5966.php

R. J. Aitken et al., “Nanoparticles: An Occupational Hygiene Review,” Institute of Occupational Medicine, Health and Safety Executive (Edinburgh), 2004, http://www.hse.gov.uk/research/rrhtm/rr274.htm  (accessed November 2006).

Student Researchers:

Jody Lempa, Tina Shaerban, Katherine Tellez, and Jillian Wolande (DePaul University)

Faculty Evaluator:

Marla Donato (DePaul University)

Personal products you may use daily and think are harmless—cosmetics, suntan lotion, socks, and sports clothes—may all contain atom-sized nanotech particles, some of which have been shown to sicken and kill workers in plants using nanotechnology. Known human health risks include severe and permanent lung damage. Cell studies indicate genetic DNA damage. Extremely toxic to aquatic wildlife, nanoparticles pose clear risks to many species and threaten the global food chain.

Nanotech particles have been embraced by industry as the wonder ingredient in personal hygiene products, food packaging, paints, medical procedures and pharmaceuticals, even tires and auto parts, among burgeoning numbers of other consumer products. Cosmetic companies add titanium dioxide nanoparticles to sun creams to make them transparent on the skin. Sports clothing firms have introduced odor-free garments containing nanosilver particles that are twice as toxic to bacteria than bleach. Auto industry companies have added carbon nanofibers to tires and body panels to strengthen them.

According to the Project on Emerging Nanotechnologies (PEN), health and fitness items continue to dominate available nanotech products, representing 60 percent of products listed. More products are based on nanoscale silver—used for its antimicrobial properties—than any other nanomaterial; 259 products (26 percent) use silver nanoparticles. PEN’s updated inventory represents products from over twenty-four countries, including the US, China, Canada, and Germany.

Yet, nanomaterials are so poorly understood that scientists are unable to predict how they will behave and are unsure of how to check their safety. Over one thousand consumer products made with nanoparticles, which can be one hundred times smaller than a virus, are already on the market, despite an almost complete lack of knowledge of the dangers they pose to human health and the environment. And while these atomic-sized particles may be beneficial in certain medical applications, scientists and environmentalists are calling for more studies. Until now, few adverse effects have been found for this virtually unregulated technology. Yet, that may simply be due to the relatively few studies that have been done in the rush to find ever more and profitable nanotech applications.

Nanotechnology, the science of the extremely tiny, is an important emerging industry with a projected annual market of around one trillion dollars by 2015. It involves manipulating or building new materials from atoms and molecules; silver and carbon are now the most important building blocks.

The nanomaterials are far smaller than a human hair and can only be seen with powerful microscopes. A nanometer is a billionth of a meter, while a human hair is about eighty thousand nanometers wide. An atom is roughly one-third of a nanometer across, and nanoparticles are groups of atoms that are typically smaller than one hundred nanometers. The tiny-sized materials often have unique properties that differ from the properties of their larger scaled versions. Nanoparticles lend their success to the extraordinary, and sometimes highly unusual, properties they have. For example, tennis rackets made with carbon nanotubes are incredibly strong, while the larger pieces of graphite easily shear apart. The medical industry is investing heavily in nanoparticles to create precision drugs that can target specific tissues, such as cancer cells. While some of these new materials may have beneficial applications in medical procedures, wound dressings, and pharmaceuticals, concerns are growing that they may have toxic effects. In particular, nanoparticles have been linked to lung and genetic damage.

In a new British study, researchers discovered an unforeseen process, dubbed “toxic gossip,” by which metal nanoparticles inflict genetic damage to DNA, even through walls of tissue that were not physically breached. Researchers called the finding “a huge surprise,” particularly since the billionth-of-a-meter-scale particles appear to have wreaked their havoc indirectly.

Now, for the first time, a scientific study has established a clear and causal relationship between human contact with nanoparticles and serious health damage. According to an article published in the European Respiratory Journal by a group of Chinese researchers headed by Yuguo Song, from the Department of Occupational Medicine and Clinical Toxicology at the Beijing Chaoyang Hospital, seven young female workers fell seriously ill after working in a paint factory that used nanotechnology. The workers suffered severe and permanent lung damage, and face and arm eruptions. Two of them died, while the other five have not improved after several years.

Around five hundred studies have shown nanotechnology toxicity in animal studies, in human cells, and in the environment. Although Song’s article finds evidence of clinical toxicity in human beings for the first time, according to researcher Silvia Ribeiro, this finding could be only the tip of the iceberg of an extremely risky industry.

Nanoparticles behave unlike lumps of the same materials—stronger, more toxic, and with radically different properties. What makes them so useful also makes their safety so uncertain. Immediate, further research into nanoparticle toxicities and its dissemination is needed. Effects on human health and the environment result from nanoparticles reaching waterways through wastewater treatment and disposal sites, affecting the organisms that live in the water and the people who drink and cook with water.

Three types of nanoparticles are of particular concern: nanosilver particles; carbon nanofibers; and “buckyballs,” or microscopic, football-shaped cages of carbon.

Nanosilver is known to be highly toxic to aquatic life. While silver is safer for people than other toxics such as lead and chromium, for aquatic organisms, the story is quite different. Silver is more toxic to many fresh- and salt-water organisms, ranging from phytoplankton (at the bottom of the food chain) to marine invertebrates—such as oysters and snails—to different types of fish, especially in their immature stages. Many species of fish and shellfish, as well as their food, are susceptible; widespread exposure to silver impacts and disrupts ecosystem health. Nanosilver is significantly more toxic than lumps of silver because the tiny particles’ huge surface area increases their ability to interact with the environment. Nanosilver has been shown to break down and leach into water systems when, for example, sports garments incorporating silver nanoparticles for odor control are agitated in washing machines. In one study of silver nanoparticles used as antimicrobials in fabrics, of seven nanoparticle fabrics tested, four of them lost 20 percent to 35 percent of their silver in the first wash, and one brand lost half of its silver content in just two washings—all of which drained directly into the environment. Many waterways are just recovering from high levels of silver introduced by the photography industry during the twentieth century. New silver nanoparticle products may result in highly toxic levels of silver being reintroduced into rivers and lakes through water treatment facilities.

Carbon nanofibers, which are added to tires and woven into clothing to produce different colors without using dyes, are also likely to be shed where they can be inhaled and cause lung damage. In a study published in the Journal of Molecular Cell Biology, Chinese researchers discovered that a class of nanoparticles being widely developed in medicine—ployamidoamine dendrimers (PAMAMs)—cause lung damage by triggering a type of programmed cell death known as autophagic cell death. And finally, carbon-based “buckyballs” have shown to be absorbed by simple organisms, raising concerns that toxicities contaminate the food chain at the most damaging lower levels.

Today, according to PEN, over one thousand nanotechnology-enabled products have been made available to consumers around the world. The most recent update to the group’s three-and-a-half-year-old inventory reflects the increasing use of the tiny particles in everything from conventional products like non-stick cookware and lighter, stronger tennis racquets, to more unique items such as wearable sensors that monitor posture.

“The use of nanotechnology in consumer products continues to grow rapidly,” says PEN director David Rejeski. “When we launched the inventory in March 2006 we only had 212 products. If the introduction of new products continues at the present rate, the number of products listed in the inventory will reach close to 1,600 within the next two years. This will provide significant oversight challenges for agencies like the Food and Drug Administration and Consumer Product Safety Commission, which often lack any mechanisms to identify nanotech products before they enter the marketplace.”

More information on nanotechnology:

 

www.fda.gov/ScienceResearch/SpecialTopics/Nanotechnology/FrequentlyAskedQuestions/default.htm

Nanotech products listing:

 

 

www.nanotechproject.org/inventories/consumer/browse/products

Update by Paul Eubig and Wendy Hessler, Environmental Health News

 

 

We found this story interesting because the research is an initial step toward defining how much consumer products contribute to silver nanoparticles in the environment. Knowing the amount of a chemical entering the environment is a necessary step in estimating the risk the contaminant poses to the environment and to human health. On a larger scale, this story also intrigued us because the questions it raises reflect unanswered concerns about nanotechnology in general.

This story was not widely reported. Short write-ups appeared in the New York Times and Chemical &EngineeringNews. Environmental Health News reported on an interesting follow-up in Particle and Fibre Toxicology, which found that silver nanoparticles are released from nanoparticle-treated fabrics when exposed to artificial human sweat. So a picture is emerging of silver nanoparticles exiting consumer products, exposing humans and entering wastewater to a greater extent than may have been intended. Meanwhile, in articles in Environmental Health Perspectives and Small, other researchers have demonstrated the adverse effects of silver nanoparticles on developing nerve cells and fish embryos, respectively.

The intent is not to target silver nanoparticles but rather bring attention to a broader topic: the safety of nanotechnology. The great potential of nanotechnology to revolutionize a broad array of fields—including energy production and management, health care, and manufacturing—is gradually being realized.

Yet, nanotechnology also provides great challenges in safety assessment. The composition, size and structure of nanoparticles are some of the numerous factors that influence how they act in the body or in the environment. Additionally, nanoparticles of a particular type, such as silver, do not necessarily act as individual molecules or atoms of the same substance, such as free, ionic silver.

Unfortunately, regulatory agencies have been slow to contend with the rapid emergence of nanotechnology in the workplace and in the home, as well as in the environment in a broader sense, resulting in a dizzying catch-up game in which the applications of nanotechnology continue to multiply while the regulatory playing field has still not been established. Current debate centers on whether existing safety data is sufficient for nanoparticle-containing products, or whether further assessment of the impacts on human and environmental health needs to be performed.

The past century provides numerous examples of chemicals—lead, dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT), and polychlorinated biphenyls (PCBs) to name a few—that were considered a great boon initially, but were later shown to have adverse effects on human or environmental health that outweighed their benefits. Our reporting aspires to help society remember the lessons of the past and to exercise caution as it embraces the promise of the future.

Additional Resources:

 

 

O. Bar-Ilan et al., “Toxicity Assessments of Multisized Gold and Silver Nanoparticles in Zebrafish Embryos,” Small 5, no.16 (2009): 1897–1910 [doi:10.1002/smll.200801716], www.environmentalhealthnews.org/ehs/news/nanosilver

K. Kulthong et al., “Determination of Silver Nanoparticle Release From Antibacterial Fabrics into Artificial Sweat,” Particle and Fibre Toxicology 7, no. 1 (2010): 8 [doi:10.1186/1743-8977-7-8], http://www.environmentalhealthnews.org/ehs/newscience/fabrics-release-silver-nanoparticles-into-artificial-sweat

C. M. Powers et al., “Silver Impairs Neurodevelopment: Studies in PC12 Cells,” Environmental Health Perspectives 118, no. 1 (2009): 73–79 [doi:10.1289/ehp.0901149], http://www.environmentalhealthnews.org/ehs/newscience/silver-is-potent-neurotoxicant

A. Halperin, “Nanosilver: Do We Know the Risks?” New Haven Independent, March 17, 2010, http://newhavenindependent.org/index.php/archives/entry/regulating_nanosilver_a_very_small_puzzle/id_24412

National Nanotechnology Initiative FAQs: http://www.nano.gov/html/facts/home_facts.html

US Environmental Protection Agency’s Fact Sheet for Nanotechnology Under the Toxic Substances Control Act: http://www.epa.gov/oppt/nano/nano-facts.htm

US Environmental Protection Agency’s Nanotechnology White Paper, EPA 100/B-07/001 (February 15, 2007): http://www.epa.gov/OSA/nanotech.htm

US Food and Drug Administration’s Nanotechnology Web site: http://www.fda.gov/ScienceResearch/SpecialTopics/Nanotechnology/default.htm

Researcher who studies the environmental, health, and safety impacts of nanotechnology: Stacey L. Harper, Oregon State University, 1007 ALS, Corvallis Oregon 97331, (541) 737-2791, stacey.harper@oregonstate.edu