Resumen. En el presente artículo se tratará el tema nanotecnología, se definirá esta tecnología y analizarán los aspectos en los que la misma genera impacto. Este tema es de interés ya que en los últimos años la nanotecnología o ciencia de elaboración de nanomateriales, ha cobrado gran importancia, aplicándose a varias áreas industriales. Nos enfocaremos en el empleo de la nanotecnología en la industria alimentaria, la cual se realiza mediante la inclusión de nanopartículas, permitiendo intervenir en el cultivo, la producción, proceso y envasado de los alimentos. Ahondaremos en sus beneficios, desventajas y riesgos, así como el posible impacto social, cultural, ético y económico que puede generar. Se pondrá énfasis en el desarrollo de la nanotecnología en el Uruguay, sus antecedentes y situación actual.
Por último bastaría con decir que es una ciencia que es relativamente nueva o reciente, por lo que se encuentra en continúo estudio y por este motivo es que aún queda mucho por descubrir y seguir investigando.
Palabras claves: Nanómetro - Salud Alimentaria – Nanoalimentos.
Introducción
En los últimos años la nanotecnología ha tenido un desarrollo destacado en las áreas tecnológicas, en función de ello en este artículo nos interesa explorar los aportes de esta tecnología en el campo de la salud alimentaria.
La nanotecnología es conceptualizada como: el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia y explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala. En este sentido es una rama de la tecnología que junto con la biotecnología, la electroinformática y las ciencias cognitivas son uno de los frentes tecnológicos de vanguardia de principios del siglo XXI.
El término nanotecnología es usado, en forma extensiva, para definir las ciencias y técnicas que se aplican a un nivel de nanoescala, es decir, a medidas extremadamente pequeñas. En este sentido, debemos recordar que la escala nanométrica se extiende de 1 a 100 nanómetros el cual es una millonésima parte de un milímetro.
La importancia de esta nueva tecnología radica en el hecho de que a través de la misma es posible trabajar y manipular las estructuras moleculares y sus átomos. Esta manipulación ofrece la posibilidad de fabricar materiales, aparatos, sistemas y máquinas a partir del reordenamiento de átomos y moléculas. Una ventaja adicional se encuentra en que esta novedosa tecnología se realiza a bajos costos; lo que permite que la nanotecnología haya adquirido significativa importancia a nivel empresarial y social.
Cuatro de las principales característica de esta tecnología son:
- Permite modificar la materia física como se encuentra en la naturaleza: en tanto se pueden construir productos a través de la manipulación directa de los átomos y moléculas.
- Posibilita que por medio de materiales se interfiera en los cuerpos vivos, esto se logra porque a nivel atómico no hay diferencia entre la materia abiótica y biótica por lo tanto seria posible la aplicación de procedimientos biológicos a procesos materiales o a la inversa.
- Brinda posibilidades infinitas porque cuando se trabaja a escala microscópica las propiedades físicas y químicas de la materia cambian.
- Se nutre de los aportes de diferentes tecnologías y ciencias como la informática, la biotecnología y la tecnología de la materia entre otras.
En este marco general de los avances de la nanotecnología, en este artículo nos interesa profundizar en los aportes de esta tecnología en el campo de la alimentación. En este sentido nos formulamos las siguientes interrogantes:
– ¿Qué beneficios y que riesgos brinda la nanotecnología en los alimentos?
– ¿Los nanoalimentos contribuirán a resolver los problemas de seguridad alimentaria?
Para aproximarnos a la conceptualización de estas interrogantes en el desarrollo del trabajo se presenta una revisión bibliográfica de diversos artículos de revistas, libros y publicaciones especializadas en la temática de la nanotecnología. Este material nos proporciona referentes conceptuales para pensar la problemática planteada en este articulo sobre las relaciones de los alimentos y la salud. En síntesis, desde el punto de vista metodológico se realizó un rastreo de material especializado, posteriormente se seleccionaron los aspectos mas importantes y vinculados con la salud alimentaria. A partir de los mismos se efectuó una discusión grupal con el objetivo de abordar las preguntas que guían este artículo, expresadas en el apartado anterior. Finalmente se organizaron aquellos conceptos principales que nos permitieron analizar y reflexionar sobre los beneficios y riesgos de la aplicación de la nanotecnología en la salud alimentaria.
Seguridad alimentaria
La inseguridad alimentaria es un problema que aqueja a muchos países; consideramos pertinente compartir la siguiente definición de seguridad alimentaria:
“Existe seguridad alimentaria cuando todas las personas tienen en todo momento acceso físico, social y económico a suficientes alimentos inocuos y nutritivos para satisfacer sus necesidades alimenticias y sus preferencias en cuanto a los alimentos a fin de llevar una vida activa y sana.”[1] Es por eso que el desarrollo de nuevas tecnologías (como en este caso abordaremos la nanotecnología) pueden llegar a generar nuevas alternativas logrando darle solución a estos problemas.
Aplicaciones de la nanotecnología
La nanotecnología y sus aplicaciones están cada vez más presentes en nuestra vida cotidiana, aunque hasta hace poco tiempo se consideraba ciencia ficción. La medicina, la ingeniería, la informática, la mecánica, la física y la química son sólo algunas de las disciplinas que ya se están beneficiando o pronto lo harán de las posibilidades que ofrece la nanotecnología. Esta tecnología tiene infinitas aplicaciones, no obstante a continuación haremos una síntesis de las más importantes.
En la industria de:
- Tejido
- Agricultura
- Materiales deportivos
- Materiales en general
- Medicamentos
- Automóviles
- Cosméticos
- Pinturas
- Construcción
- Envasados alimentos
- pantallas planas
- militar (microsensores de seguridad)
- Computación cuántica
- Semiconductores
- Nuevos chip
- Energía alternativa (energía del hidrógeno, pilas, dispositivos de ahorro energético), etc
Nanotecnologías en los alimentos:
El empleo de distintas técnicas nanotecnológicas, mediante la inclusión de nanopartículas, permite intervenir en el cultivo, la producción, proceso y envasado de los alimentos. Creándose así el termino Nanoalimento el cual se define como todo alimento cultivado, producido, procesado o envasado mediante el empleo de técnicas o herramientas nanotecnológicas, o al cual se le han agregado nanomateriales manufacturados.
El principal objetivo es el procesamiento de alimentos interactivos, cuyas características sensoriales y nutricionales adicionadas sean definidas por y cuando el consumidor lo decida, en función de los gustos, las demandas y necesidades nutricionales a través de la incorporación de nanoestructuras que contengan cantidades mínimas pero efectivas de suplementos alimenticios, conservantes o mejoradores de color, sabor o aroma de gran funcionalidad. Así como también podrían tener la función de ayudar a asimilar los nutrientes una vez ingeridos los alimentos.
Por medio de esta nueva tecnología pueden hacerse modificaciones en composición del alimento, control de maduración, estimación de vida útil. A su vez, se obtienen colorantes, saborizantes y aditivos nutricionales más fuertes, ingredientes antibacterianos para envases, agroquímicos y fertilizantes más potentes. Esto ofrece muchas oportunidades en la industria agrícola y de alimentos; en donde es posible controlar el envase y la calidad de los productos. Uno de los beneficios de la utilización de la nanotecnología en los alimentos es el desarrollo en investigaciones y el aumento de las actividades comerciales.
Se utilizan métodos para reducir contenido de grasas, carbohidratos o calorías o aumentar el contenido de proteínas, fibra o vitaminas en productos como refrescos, helados, chocolate o papas chips, entre otros; producción de saborizantes, colorantes, coadyuvantes de elaboración que permitan incrementar la velocidad de fabricación y reducir los costos de insumos y elaboración; desarrollo de alimentos que pueden cambiar las propiedades nutritivas.
Para el procesamiento y conservación de bebidas, carnes y otros alimentos, existen lo que llamamos ingredientes activos nanoencapsulados (vitaminas y ácidos grasos).
Con el objetivo de mejorar las propiedades de flujo, el color y la estabilidad durante el procesamiento o aumentar el tiempo conservación de los productos se les agrega deliberadamente nanoparticulas.
En cuanto al nanoenvasado, avances relacionados con el envasado de alimentos, para cumplir con el fin aumentar la conservación, reducir el intercambio de gases y humedad, disminuir la exposición a los rayos ultravioletas y con la interacción entre los materiales del envase y el alimento es que se mejoran las funciones de barrera del material utilizado para envasar. Se destaca el uso del envasado activo e inteligente entre los que se destacan los indicadores de tiempo – temperatura (ITT). Como por ejemplo: envases marcados con sistemas que reaccionaran ante cambios de temperatura producidos en el interior del envase, marcadores que indicaran la concentración y el nivel de vacío o de gas en su interior, el nivel de degradación del producto, etc.
Otro gran desarrollo es el recubrimiento comestible a base de polisacáridos, proteínas y lípidos para extender la vida útil y ayudar a controlar las condiciones superficiales.
Beneficios
Uno de los beneficios de utilizar esta tecnología es que mejoran las características de los alimentos, ya descriptas anteriormente. A continuación se enumeraran algunos de las principales posibilidades que ofrece esta tecnología:
1) Mejoramiento del manejo de líquidos volátiles, como los saborizantes al convertirlos en polvos estables.
2) Uso de nanoestructuras para aislar o “dormir”, hasta su consumo, ingredientes y sabores con propiedad de interactuar con otros ingredientes de los alimentos a modo de prolongar el tiempo de vida útil.
3) Desarrollo de microesferas nanoestructuradas para la protección de alimentos a la oxidación.
4) Empaquetamiento inteligente de ingredientes volátiles de los alimentos para reducir la pérdida de sabor durante el período de producción-venta.
5) Uso de propiedades bioadhesivas para prolongar la percepción de sabor al momento de la ingesta de alimentos.
6) Aislamiento de sabores indeseados (como por ejemplo: amargo) por medio del bloqueo de la interacción entre el activo encapsulado y la mucosa oral donde están los receptores de sabor.
Desventajas
Tomando nota de la incertidumbre que rodea las nanoestructuras en cuanto a sus potenciales impactos al medio ambiente y la salud, es de esperarse que el uso masivo de éstas en la agroindustria, conlleve a que el orden de probabilidad de riesgo para la salud afecte a técnicos y obreros, usuarios y consumidores, entre otros. Los directamente más afectados son los trabajadores que manejan y están en contacto con grandes cantidades de nanomateriales; de ahí que para la International Organization for Standarization (ISO), una de las mayores inquietudes es la estandarización, evaluación y regulación de tales insumos pues los trabajadores estarían expuestos a dosis y frecuencias de exposición que bien podrían ser tóxicas aunque no lo fueran a nivel del producto individual.
Riesgos
Los posibles problemas que puedan ocasionarse en la salud de los trabajadores, se deberían a las nanopartículas de pequeño tamaño que entran al cuerpo humano por inhalación, ingestión o a través de la piel. Aunque se desconocen las consecuencias que esto trae para la salud de las personas, deberán diseñarse nuevas metodologías de evaluación, teniendo en cuenta criterios de: tamaño, forma, área de superficie, actividad, y estructura; deberán construirse instrumentos nuevos que monitoreen la presencia de las nanopartículas. Sin embargo en la actualidad se está invirtiendo poco dinero en investigar los temas relacionados con la salud de quienes manipulan las nanopartículas.
En relación a la influencia en el ambiente, se hace referencia a la producción, utilización y eliminación de alimentos, envases y productos que contienen nanomateriales. Lo que derivará en la liberación al ambiente de nanopartículas, como consecuencia de la generación de desechos, eliminación o reciclaje de productos cuando llega el fin de la vida útil. También serán liberados nanomateriales al medio cuando se empleen plaguicidas o productos para crecimiento vegetal. Plata, óxido de zinc, dióxido de titanio, entre otros, son compuestos que se están empleando cada vez más y pueden ser tóxicos para los ecosistemas naturales (agua, tierra, aire y el caudal de microorganismos que los pueblan).
Nanotecnología en el Uruguay
Antecedentes
Las actividades de Ciencia y Desarrollo en nuestro país re realizan en la Universidad de la república (mayoritariamente), el Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias y el Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable.
En el año 2005 a nivel gubernamental se evaluó de manera muy negativa la situación de la ciencia, tecnología e innovación, básicamente por dos motivos: la baja asignación de recursos para estos fines (0.30% del Producto Bruto Interno), y la discontinuidad de los instrumentos de promoción de este tipo de actividades. Algunos organismos internacionales clasificaron a la situación de nuestro país como de “indigencia innovadora”, fundamentada en un bajo desempeño productivo, una débil cultura innovadora, y la escaza articulación entre los diversos sectores.
Todos estos hechos llevaron a que en se definan a nivel nacional un conjunto de áreas prioritarias para el desarrollo e inversión, dando lugar a la elaboración de un Plan Estratégico Nacional en Ciencia, Tecnología e Innovación (PENCTI) redactado en el año 2005, en el cual las Nanotecnologías serían incluidas como un área transversal prioritaria. El mismo no sería aprobado hasta febrero de 2010.
Grupo Nanotecnología Uruguay
En el año 2006 se creó el llamado Grupo de Nanotecnología del Uruguay (G-Nanotec-Uy), el cual nuclea a todos los investigadores que trabajan en esta área en el país. Este grupo multidisciplinario está constituido por equipos de distintos laboratorios de la UdelaR y el Instituto Clemente Estable.
A continuación ampliamos algunas de las principales investigaciones que están siendo llevadas a cabo por este grupo:
- Proyecto: “Biomembranas artificiales” Estudia el transporte de iones a través de las membranas biológicas por nanotubos naturales. Instituto Clemente Estable.
- Creación de nuevos materiales: una de las líneas de trabajo condujo al desarrollo del grafito magnético, pudiéndose aplicar en el campo de la medicina (este material es biocompatible y magnético, y ofrece la posibilidad de ser dirigido a un punto específico del cuerpo humano mediante la aplicación de un campo magnético externo) Facultad de Química, UdelaR.
- Interacciones entre las moléculas y propiedades electroquímicas de las proteínas; se sintetizan nanopartículas y se modifican sus superficies para que puedan ser absorbidas por fármacos y biomoléculas. Facultad de Ciencias, UdelaR.
- Desarrollo de genosensores e inmunosenores para la utilización en el desarrollo de biosensores de uso analítico. Facultad de Ciencias, UdelaR.
- Radiofarmarmacia, Facultad de Ciencias, UdelaR
- Desarrollo de nanohilos de diferentes metales (cobre, plata, níquel, seleniuro de cadmio) como conectores de circuitos. Facultad de Ingeniería, UdelaR.
Los investigadores de este grupo, actualmente solicitan y exigen mejorar la infraestructura disponible, adquirir equipamientos de mayor especialización, lo que les permitirá ampliar la gama de tecnologías que se utilizan en la nanotecnología. Así mismo, consideran que los aspectos ELSA (Estudios Éticos, Sociales y Ambientales) que actualmente no integran sus programas, deberían hacerlo ya que son necesarios a la hora de analizar la Nanotecnología en virtud de los potenciales impactos sociales, culturales y económicos que generarán sobre el hombre y el medio ambiente.
Conclusiones
Consideramos que por un lado las nanotecnologías aplicadas a la producción y comercialización de alimentos, pueden contribuir a generar nuevas alternativas para darle solución a problemáticas como la inseguridad alimentaria.
Por otro lado se deben considerar beneficios y riesgos en diversos niveles (salud, económico, cultural, laboral, ético, ambiental, etc.) por lo que es necesario una política pública al respecto que incluya instancias de discusión y participación de toda la población.
Bibliografía:
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Chacone, A., Chimuris, R. y Garrido Luzardo, L. “La nanotecnología en el Uruguay”. S/d.
Delgado, G.C. “Nanotecnología y producción de alimentos: impactos económicos, sociales y ambientales”. Estudios Sociales, Vol. 17, Núm. 34, julio-diciembre, 2009, pp. 186-205. México. Universiodad de Sonora. Disponible en: http://readalyc.uaemex.mx/src/inicio/ArtPdfRed.jsp?iCve=41711502007 (visitado: 12 de marzo de 2013).
Foladori Guillermo, InvernizziNoela (coordinadores) Nanotecnologías en la Alimentación y Agricultura. Montevideo, Universidad de la República, Comisión Sectorial de Extensión y Actividades en el Medio (CSEAM): 2008.
García-Casal, M. N. “La alimentación del futuro: Nuevas tecnologías y su importancia en la nutrición de la población”. Anales Velezolanos de Nutricón 2007; Vol. 20 (2): 108-114.
Martínez, S. y Corona, B. “Algunos conceptos relacionados con los organismos genéticamente modificados (OGMS)”. Revista Salud Anim. Vol. 29, Núm. 1 (2007): 1-7.
Methol, M. “Biotecnología: hacia un marco nacional de bioseguridad”. S/d.
Serena Domingo, P. A. “Nanociencia y Nanotecnología aspectos generales”. Instituto de Ciencias de Materiales de Madrid. Consejo Superior de Investigaciones Científicas U.A.M. S/d.
Se consultaron los siguientes espacios: http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/nanotecnologia.htm
http://www.cin.edu.uy/i/nanotec.swfhttp://www.rel-uita.org/nanotecnologia/con_guillermo_foladori.htm (visitado: 12 de marzo de 2013).
[1]Definición de Food and Agriculture Organization of the United Nations, disponible en: http://www.fao.org/cfs/es/
