El artículo de Particle and Fibre Toxicology (2016) confirma que los nanomateriales de la familia del grafeno (GFNs) presentan toxicidad dependiente de la dosis, tamaño, funcionalización y vía de administración, lo que hace imprescindible más investigación para garantizar su seguridad en aplicaciones biomédicas.
⚠️ Factores que determinan la toxicidad del grafeno.
- Tamaño lateral y grosor: Nanopartículas más pequeñas (<100 nm) pueden penetrar membranas celulares e incluso llegar al núcleo.
- Estructura superficial y funcionalización: El grafeno oxidado (GO) y sus derivados muestran toxicidad variable según los grupos funcionales añadidos (ej. PEG, carboxilos).
- Carga y agregación: La tendencia a formar agregados influye en la distribución y acumulación en órganos.
- Proteínas adsorbidas (efecto corona): Modifican la interacción con células inmunitarias y la respuesta inflamatoria.
🧪 Vías de administración estudiadas
- Inhalación / instilación intratraqueal: Principal riesgo ocupacional. Produce inflamación pulmonar, granulomas y fibrosis; partículas pueden redistribuirse al hígado y bazo.
- Oral: Baja absorción intestinal, rápida excreción; pero dosis bajas de GO pueden dañar el tracto gastrointestinal por sus bordes afilados.
- Intravenosa: Distribución rápida por hígado, pulmones y bazo; riesgo de trombosis y edema pulmonar a altas dosis.
- Intraperitoneal / subcutánea: Acumulación en hígado y bazo; agregados cerca del sitio de inyección.
- Barreras fisiológicas: Algunos derivados atraviesan la barrera hematoencefálica y placentaria, lo que plantea riesgos neurológicos y de desarrollo embrionario.
🔬 Mecanismos de toxicidad identificados
- Estrés oxidativo → producción de radicales libres y daño mitocondrial.
- Inflamación crónica → activación de receptores TLR, TNF-α y TGF-β.
- Daño al ADN → mutaciones y riesgo carcinogénico.
- Apoptosis y necrosis → muerte celular programada o daño irreversible.
- Autofagia alterada → disfunción lisosomal y acumulación intracelular.
📌 Retos y próximos pasos
- Definir dosis seguras: Los estudios actuales son de corto plazo; falta evaluar efectos crónicos y acumulación a largo plazo.
- Optimizar funcionalización: Recubrimientos biocompatibles (PEG, dextrano) reducen toxicidad, pero requieren validación clínica.
- Estudiar vías alternativas: Ej. administración nasal para aplicaciones neurológicas aún no explorada.
- Evaluar toxicidad reproductiva y del desarrollo: Datos insuficientes, especialmente en gestación y lactancia.
📊 Tabla comparativa: Vías de administración y efectos tóxicos
| Vía de administración | Órganos afectados | Efectos principales |
|---|---|---|
| Inhalación / intratraqueal | Pulmones, hígado, bazo | Inflamación, fibrosis, granulomas |
| Oral | Tracto gastrointestinal | Baja absorción, daño por bordes afilados |
| Intravenosa | Pulmones, hígado, bazo | Trombosis, edema, acumulación |
| Intraperitoneal | Hígado, bazo | Agregados locales, inflamación |
| Subcutánea | Tejido adiposo | Infiltración celular leve |
| Barrera hematoencefálica | Cerebro | Riesgo de neurotoxicidad |
| Barrera placentaria | Feto | Riesgo de retraso en desarrollo |
Conclusión: El grafeno tiene un enorme potencial biomédico, pero su toxicidad depende críticamente de la dosis y la vía de administración. Antes de aplicarlo en terapias neuroprotectoras (como las estudiadas en Málaga), es indispensable establecer protocolos de seguridad y toxicología a largo plazo.
Sources:https://link.springer.com/article/10.1186/s12989-016-0168-y
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