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Virginia Gálvez Pérez INSHT Virginia Gálvez Pérez
DIMENSIÓN NANO DESDE LA TOXICOLOGÍA
V Curso de Verano Osalan: Bioseguridad Laboral
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NANOMATERIAL
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TIPOS DE NANOMATERIALES
NATURALES
PARTÍCULAS ULTRAFINAS
NANOMATERIALES MANUFACTURADOS
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NANO-OBJETO
NANOPARTíCULA NANOFIBRA NANOPLACA
ISO/TS 27687: 2010 Nanotecnologías. Terminología y definiciones para nano-objetos.
Nanopartículas, nanofibra y nanoplaca.
NANOMATERIALES MANUFACTURADOS
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VENTAJAS
TIENEN PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS EXCEPCIONALES Y MUY BENEFICIOSAS
PARA LA INDUSTRIA
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PROPIEDADES DE LOS NANOMATERIALES
color
temperatura de fusión
estructura cristalina
reactividad química
conductividad eléctrica
magnetismo
resistencia mecánica
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Oro
Oro (Au) = Amarillo Conductor No magnético Químicamente inerte
Nano oro = Rojo Pierde la conductividad a ~ 1-3 nm Se vuelve magnético ~ 3 nm Explosivo y catalizador
Oro (~ 10 nm)
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La copa de Licurgo
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Aeroespacial
Automoción
Construcción
Energía y
ahorro energético Alimentación
Medicina
etc…..
Aplicaciones
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Textil
Telefonía
Placas solares http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/
Productos
Deportes
Envases
Cosméticos
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Enfoque descendente, de arriba hacia abajo (TOP-DOWN)
Enfoque ascendente, de abajo hacia arriba (BOTTOM-UP)
Material sólido
Polvo
NANOPARTÍCULAS
Agregados
Átomos
Síntesis mecánica Consolidación y densificación Técnicas de alta deformación
Pirólisis de llama inducida por láser Evaporación/Condensación Plasma térmico Técnicas de sol-gel Reacciones en fase vapor
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NORMATIVA APLICABLE
NANOMATERIALES
REACH y CLP
LPRL y RSP
RD 374/2001 RD 665/1997
RD 681/2003 RD 773/1997
RD 1215/1997
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Tienen propiedades y efectos muy diferentes a los de los mismos materiales en tamaños
convencionales, lo que puede plantear riesgos desconocidos para la salud del hombre y de otras
especies
INCONVENIENTES
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EXPOSICIÓN A NANOMATERIALES Fabricación del nanomaterial
Incorporación del nanomaterial al
producto
Utilización de productos con
nanomateriales
Eliminación de residuos
Operaciones de mantenimiento
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LIBERACIÓN DE NANOPARTÍCULAS
LIBRES AGREGADAS LIGADAS A UNA MATRIZ
FUNCIONALIZADAS
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PARTÍCULAS NANOPARTÍCULAS
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FACTORES QUE INFLUYEN EN LA TOXICIDAD
EXPOSICIÓN
• Vía de entrada
• Duración
• Frecuencia
• Concentración
ORGANISMO
• Susceptibilidad
• Actividad física
• Lugar de depósito
• Ruta dentro del organismo
NANOMATERIAL
• Toxicidad intrínseca
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TOXICIDAD INTRÍNSECA: factores químicos
Composición química Solubilidad
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TOXICIDAD INTRÍNSECA: factores físicos
Tamaño y área superficial específica
Forma
Aglomerados y agregados
Estructura cristalina
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NANOTOXICOLOGÍA
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FASES DE LA ACCION TÓXICA
TOXICOCINÉTICA TOXICODINAMIA
PROCESO ADME
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Vías de entrada
Vía inhalatoria
Vía dérmica Vía
digestiva
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VIA INHALATORIA
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IMPACTACIÓN
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SEDIMENTACIÓN
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DIFUSIÓN
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DEPOSICIÓN DE NANOMATERIALES
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VIA DÉRMICA
LA PIEL NO DAÑADA Y BIEN CUIDADA ES UNA BARRERA
MUY EFICAZ
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DISTRIBUCIÓN
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ELIMINACIÓN
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Aire, agua, ropa Fármacos Aire Comida, agua
SANGRE
Tracto respiratorio
nasal traqueo-
bronquial alveolar
Inhalación
Tracto
digestivo
Ingestión Inyección
Piel
Deposición
SNC
SNP
EXPOSICIÓN
VÍA DE
ENTRADA
Linfa
Médula ósea
Sudor/exfoliación
Linfa
Hígado
Orina Heces
Otros (p.ej. Músculo, placenta) Riñón Bazo Corazón
Leche
materna ELIMINACIÓN
DISTRIBUCIÓN /
TRANSLOCACIÓN
BIOCINÉTICA DE LAS NANOPARTÍCULAS
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EFECTOS PARA LA SALUD
NANOMATERIALES EFECTOS
Nanotubos de carbono
Fibrosis pulmonar Granulomas y estrés oxidativo de pulmón
Metales Daños e inflamación del pulmón
Óxidos metálicos Inflamación pulmonar Daño en los tejidos
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NANOMATERIALES CON BASE DE CARBONO
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PROPIEDADES QUE LOS HACEN PELIGROSOS PARA LA SALUD
TIENE FORMA DE FIBRA
SON BIOLOGICAMENTE BIOPERSISTENTES
NO SE DISUELVEN O SE ROMPEN EN FIBRAS MÁS PEQUEÑAS
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NANOTUBO
AMIANTO
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INFORMACIÓN
TOXICOLÓGICA
LEP
(Basados
en salud)
NIVEL SIN EFECTO
ADVERSO OBSERVADO
(NOAEL)
FACTOR
INCERTIDUMBRE
=
ESTABLECIMIENTO DE VALORES LÍMITE R
esp
ue
sta
Dosis
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NIOSH (2011)
- Fino:
2,4 mg/m3
- Ultrafino (<100nm):
0,3 mg/m3
NIOSH (2013)
0,001 mg/m3
RECOMMENDED EXPOSURE LIMIT (REL) National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH)
DIÓXIDO DE TITANIO
NANOTUBOS DE CARBONO
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masa/volumen nº partículas/volumen área superficial/volumen
1 2
3 4
¿qué medimos?
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BENCHMARK EXPOSURE LEVELS (BEL) British Standard Institution (BSI)
1 WEL: workplace exposure level 2 CMAR: cancerígeno, mutágeno, asmágeno, tóxico para la reproducción
NANOMATERIAL BENCHMARK EXPOSURE LEVELS
Insoluble 0,066 x WEL1
20.000 partículas/cm3
Soluble 0,5 x WEL
CMAR2 0,1 x WEL
Fibroso 0,01 fibras/cm3
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RECOMMENDED BENCHMARK LEVELS (RBL) Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA)
NANOMATERIAL RECOMMENDED BENCHMARK LEVELS
Metales, óxidos metálicos y otros materiales en polvo biopersistentes de densidad > 6.000 kg/m3
20.000 partículas/cm3
Materiales en polvo biopersistentes de densidad < 6.000 kg/m3
40.000 partículas/cm3
Nanotubos de carbono 0,01 fibras/cm3
Partículas líquidas ultrafinas MAKa o AGWb
a MAK- Maximale Arbeitsplatzkonzentrationen (Concentración máxima en lugares de trabajo). bAGW- Arbeitsplatzgrenzwerte (Límite de exposición profesional).
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NANO REFERENCE VALUES (NRVs) Social and Economic Council of the Netherlands (SER)
NANOMATERIALES NANO REFERENCE
VALUE (NRV) EJEMPLOS
Granulares biopersistentes de
densidad > 6.000 kg/m3 20.000 partículas/cm3 Ag, Au, CeO2
Granulares y fibrosos biopersistentes
de densidad < 6.000 kg/m3 40.000 partículas/cm3
Al2O3, SiO2, TiO2, ZnO, negro de
humo, nanoarcilla, C60
Nanofibras rígidas y biopersistentes
para las cuales no se descartan
efectos similares a los del amianto
0,01 fibras/cm3 SWCNT, MWCNT, fibras de
óxidos metálicos
Granulares no biopersistentes
Límite de exposición
profesional en escala no
nanométrica
Lípidos, NaCl
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MUCHAS GRACIAS
POR SU ATENCIÓN
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TAMAÑO (TiO – masa)
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Adaptado de: Journal of Occupational and Environmental Health. Vol 51, Number 3 (2009)
Esférica
homogénea
Aglomerado
homogéneo Fibrosa homogénea
Heterogénea
concéntrica
Fibrosa
heterogénea
Distribuida
heterogéneamente
Partícula
activa
No esférica
homogénea
No esférica
heterogénea
Aglomerado fibroso
heterogéneo Partícula
multifuncional Aglomerado fibroso
homogéneo Aglomerado fibroso
heterogéneo
NANOPARTICULAS MANUFACTURADAS
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MAYNARD, A. D. Ann Occup Hyg 2007 51:1-12; doi:10.1093/annhyg/mel071
Distintas formas del ZnO
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L > 5µm
d < 3µm
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AMIANTO NANOTUBOS DE CARBONO