NANOMATERIALES �SINTÉTICOS: �USOS, RIESGOS Y �REGULACIÓNFrancisco Laborda

Grupo de Espectroscopía Analítica y Sensores (GEAS)Instituto Universitario de Ciencias Ambientales de Aragón (IUCA)Universidad de Zaragoza

NANOMATERIALES SINTÉTICOS: �USOS, RIESGOS Y REGULACIÓN

•  ¿Qué es un nanomaterial?�

•  ¿Para qué se usan los nanomateriales sintéticos?�

•  ¿Los nanomateriales sintéticos presentan riesgos para el medio � ambiente o los seres humanos?�

•  ¿Qué regulaciones existen en relación a nanomateriales sintéticos � en Europa?

¿Qué es un nanomaterial?!

Nano-objetoCon una o más

dimensiones en el intervalo 1-100 nm

Nanofibra2 dimensiones externas en el intervalo 1-100 nm

Nanoplaca1 dimensión externa en el intervalo 1-100 nm

NanocableNanofibra con conductividad

eléctrica

NanovarillaNanofibra sólida

NanotuboNanofibra hueca

Nanopartícula3 dimensiones externas en el intervalo 1-100 nm

ISO/TS 27687:2008 Nanotechnologies – Terminology and definitions for nano-objects –

Nanomateriales: Definiciones

Diario Oficial de la Unión Europea 275/382011/696/UE Recomendación de la Comisión de 18 de octubre de 2011 relativa a la definición de nanomaterial

Nanomateriales

Macro NanoMicro

Aumento de área superficial

10-3 m 10-6 m 10-9 m

Nanomateriales: Nuevas propiedades

CdSe

Au

Nanomateriales: Nuevas propiedadesEléctricas/Electrónicas•  conductividad•  superconductividad•  termoelectricidad•  dieléctricos•  almacenamiento energía electroquímica

Químicas•  super-hidroficidad•  super-hidrofobicidad•  anticorrosión•  catálisis•  adsorción•  adhesión•  disolución•  ignifugicidad

Térmicas•  protección térmica•  aislamiento térmico•  conductividad térmica•  almacenamiento calor

Magnéticas•  magnetoelectrónica•  magnetoreología•  inducción magnética

Biológicas•  biodisponibilidad•  biocatálisis•  biocompatibilidad•  permeabilidad celular•  reconocimiento molecular•  efecto biocida

Nanomateriales: Tipos

nanomateriales sintéticos

inorgánicos

orgánicos

metales

quantum dots

óxidos/cerámicas

fulerenos

dendrímeros

liposomas

AgAuCuFePt

Al2O3CeO2CuOFexOySiO2TiO2ZnOZrO2TiNWCITO

zeolitasnanoarcillas

BaSO4SrCO3

nanotubos C

negro de C

grafeno

nanocelulosa

Nanomaterialeshttp://www.nanopartikel.info/en/DaNa2.0 (Data and knowledge on Nanomaterials)

Nanomaterialeshttps://www.nanomaterialregistry.org/Nanomaterial Registry

Nanomateriales: Fabricantes

http://www.nanowerk.com/nanomaterial-database.php

Nanowerk Nanomaterial Database™

¿Para qué se usan los !nanomateriales sintéticos?!

Nanomateriales: Usos

Nanomateriales: Usos

Nanomateriales: Productos de consumohttp://www.nanotechproject.org/inventories/The Project on Emerging Nanotecnologies

Nanomateriales: Productos de consumohttp://nanodb.dk/en/The Nanodatabase

Nanomateriales: Productos industriales

http://www.nanowerk.com/products/products.php

Nanowerk Nanotechnology Products and Applications

Nanomateriales: Dióxido de titanio

aditivo alimentarioprotección solarcosméticapinturasrecubrimientos autolimpiables

Nanomateriales: Nanopartículas de plata

biocidamedicamentostintas conductorasaditivo alimentario

Nanomateriales: Nanotubos de carbono

nanocomposites

¿Los nanomateriales sintéticos presentan !riesgos para el medio ambiente !

o los seres humanos?!

Nanomateriales: Riesgos

Nanotechnology

2012

Nanoparticle toxicity

Nanomateriales: Riesgos

Nanomateriales: Percepción social

Nanomateriales: Riesgos

alto!

medio!

bajo!

desconocido!

Exposición (eco)ToxicidadProfesional Consumidor Medio

ambienteSer humano Medio

ambiente

Res

pues

ta

log Dosis

ED50<10 mg/L!

Nanomateriales: Riesgos

Nanomateriales: Riesgos

Nanomateriales: Riesgos

Evaluación de riesgos: Consideraciones

•  nanopartículas libres

LIFECYCLE

Evaluación de riesgos: Consideraciones•  evaluación a lo largo de todo el ciclo de vida

Evaluación de riesgos

información utilizada en la evaluación de riesgos de

sustancias químicas (REACH)

Identificación:•  nombre químico•  estructura•  código de identificación

Propiedades fisicoquímicas:•  caracterización

Emisión, transporte, destino y exposición:•  monitorización•  modelos de transporte y � destino

(Eco)toxicidad:•  ensayos in vitro/in vivo•  datos epidemiológicos

Uso:•  volúmenes de producción•  industrias, uso, aplicación...

Adaptado de Hristozov et al. Nanotoxicology, 6, 880, 2012

Evaluación de riesgos: (Eco)toxicidad

propiedades fisicoquímicas que afectan a la

(eco)toxicidad de los nanomateriales

Composición química y estructura cristalina

Recubrimiento superficial

Forma

Tamaño:•  para una misma � composición, las partículas pequeñas tienden a ser más tóxicas

Area superficial:•  la reactividad de los NM aumenta con el área � superficial

Adaptado de Hristozov et al. Nanotoxicology, 6, 880, 2012

Relación de aspecto:•  las fibras tienden a ser más� tóxicas que las partículas

Nanomateriales: Emisión, flujo y destino

Global flow of ENMs in 2010 (metric tons/year) from manufacturing to applications and eventual disposal or release into the environment, considering the high range of production estimates and releases. Life cycle stages from left (production of ENMs) to right (final disposal or release).

Keller et al. J Nanopart Res 15:1692 (2013)

Keller et al. J Nanopart Res 15:1692 (2013)

TiO2: Emisión, flujo y destino

WWTP: Plantas de tratamiento de aguas residualesWIP: Plantas de incineración de residuos

Keller et al. J Nanopart Res 15:1692 (2013)

Ag: Emisión, flujo y destino

WWTP: Plantas de tratamiento de aguas residualesWIP: Plantas de incineración de residuos

Keller et al. J Nanopart Res 15:1692 (2013)

CNT: Emisión, flujo y destino

WWTP: Plantas de tratamiento de aguas residualesWIP: Plantas de incineración de residuos

Nanomateriales: EmisiónEmisión de NMs procedentes de cosméticos

Keller et al. J Nanopart Res 15:1692 (2013)

Transformaciones en el medio ambiente

G.E. Batley et al., Fate and risks of nanomaterials in aquatic and terrestrial environments., Acc. Chem. Res. 46 (2013) 854–62.

Evaluación de riesgos: Risk ratio

PEC: predicted environmental concentration

PNEC: predicted no effects concentration

monitorizaciónmodelos

estudios (eco)toxicidad

Risk ratio = =PEC

PNEC>< 1

exposición

toxicidad

< 1 sin riesgo>1 existe riesgo

Evaluación de riesgos: Risk ratio

Coll et al., Nanotoxicology, 10, 436, 2016

PEC: predicted environmental concentrationPNEC: predicted no effects concentration

agua

s na

tura

les

suel

os t

rata

dos

con

lodo

s

Risk ratio < 1

¿Qué regulaciones existen en relación a !nanomateriales sintéticos !

en Europa?!

Nanotecnología: Política europeaCOMUNICACIONES Y RECOMENDACIONES:

•  COM(2004) 338. Hacia una estrategia europea para las nanotecnologías

•  COM(2005) 243. Nanociencias y nanotecnologías: Un plan de acción para Europa � 2005-2009•  COM(2007) 505. Primer informe de aplicación 2005 -2007 •  COM(2009) 607. Segundo informe de aplicación 2007-2009

•  2008. Recomendación de la Comisión sobre un código de conducta para una � investigación responsable en el campo de las nanociencias y las nanotecnologías

•  COM(2008) 366. Regulatory Aspects of Nanomaterials

•  2011. Recomendación de la Comisión relativa a la definición de nanomaterial.

•  COM(2012) 572. Segunda revisión de la normativa sobre los nanomateriales.

Nanotecnología: Política europeaOPINIONES: !

•  European Medicines Agency (EMA) Reflection paper on nanotechnology-based medicinal products for human use. 2006.

•  Scientific Committee on Consumer Products (SCCP) � Opinion on the safety of nanomaterials in cosmetic products. 2007

•  Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks (SCENIHR)� Opinion on Risk Assessment of Products of nanotechnologies. 2009.

•  European Food Safety Authority (EFSA)� Guidance on the risk assessment of the application of nanoscience and nanotechnologies in the food and feed chain. 2011.

Nanomateriales: Reglamentos generalesnanomaterial = sustancia química

REACHRegistro, Evaluación, �Autorización y Restricciónde sustancias y mezclas �químicas.1907/2006

CLPClasificación, etiquetado y envasado 1272/2008

Nanomateriales: Reglamentos generales

Reglamento UE 528/2012 sobre comercialización y uso de biocidas

Nanomateriales: Reglamentos generales

Reglamento UE 1169/2011 sobre Alimentos

Nanomateriales: Reglamentos generales

Reglamento UE 10/2011 sobre Materiales y objetos plásticos destinados a entrar en contacto con alimentos

ANEXO I

•  nitruro de titanio•  dióxido de silicio •  negro de carbón

Nanomateriales: MedicamentosAgencia Europea del Medicamento

Medicamentos aprobados EU (>20):

•  basados en liposomas:•  doxorubicin•  mifamurtide•  doxorubicin

•  basados en nanopartículas sólidas:•  paclitaxel•  aprepitant•  sirolimus

Nanomateriales: Usos médicosCOM(2012) 542. PROPOSAL OF REGULATION on medical devices

Nanomateriales en cosméticosREGLAMENTOS ESPECÍFICOS

•  Reglamento EU 1223/2009 sobre Productos Cosméticos

•  Reglamento EU 2016/1143 por el que se modifica el anexo VI del reglamento � EC1223/2009 sobre productos cosméticos (Dióxido de titanio)

•  Reglamento EU 2016/1120 por el que se modifica el anexo IV del reglamento � EC1223/2009 sobre productos cosméticos (Negro de Carbón)

•  Reglamento EU 2016/621por el que se modifica el anexo VI del reglamento � EC1223/2009 sobre productos cosméticos (Óxido de Zinc)

Nanomateriales en cosméticosREGLAMENTO ESPECÍFICO

•  Reglamento EU 1223/2009 sobre Productos Cosméticos

Nanomateriales en cosméticos•  Reglamento EU 2016/1143 por el que se modifica el anexo VI del reglamento � EC1223/2009 sobre productos cosméticos (Dióxido de titanio)

•  Reglamento EU 2016/1120 por el que se modifica el anexo IV del reglamento � EC1223/2009 sobre productos cosméticos (Negro de Carbón)

•  Reglamento EU 2016/621por el que se modifica el anexo VI del reglamento � EC1223/2009 sobre productos cosméticos (Óxido de Zinc)

Definición de nanomaterial UE•  2011. Recomendación de la Comisión relativa a la definición de nanomaterial.

Definición de nanomaterial UE

Definición de nanomaterial UE

REGLAMENTOS/LEGISLACIÓN

INFORMES OPINIONES

EVALUACIÓN DE RIESGOS(E

CO)T

OXI

CID

AD

EXPO

SICIÓ

N

MO

NIT

ORI

ZACI

ÓN

CARA

CTER

IZCI

ÓN

TRAN

SPO

RTE

ensayos in vitro

ensayos in vivo

RESULTADOS ANALITICOSBI

OAC

UM

ULA

CIÓ

N

GRACIAS POR SU ATENCIÓN