Una plataforma en línea para impulsar el desarrollo de nanomateriales y la evaluación de riesgos
Con más de trescientos nanomateriales diferentes diseñados por ingeniería en el mercado de la Unión Europea (UE), uno de los principales retos para el sector y los organismos reguladores es comprender cuán diferente debe ser un nanomaterial de otro en materia de tamaño, forma y química de superficies para que pueda ser clasificado como una nanoforma o un conjunto de nanoformas independientes, según las definiciones de la legislación europea en materia de sustancias químicas REACH. Las propiedades de su superficie están estrechamente relacionadas con su toxicidad. La evaluación de riesgos y peligros resulta esencial para aprovechar con confianza todo su potencial y contrarrestar las preocupaciones públicas en materia de seguridad de los productos nanotecnológicos. Hasta el momento, los datos de investigaciones sobre nanoseguridad han estado fragmentados y sido inaccesibles, impidiendo en gran medida el desarrollo y la valoración de materiales nuevos y más seguros.
Un enfoque integrado de la evaluación y comprobación de nanomateriales
Iseult Lynch, catedrática en la Universidad de Birmingham y coordinadora del proyecto NanoCommons, financiado con fondos europeos, comenta lo siguiente: «El ámbito de la seguridad de la nanotecnología y la economía europea del conocimiento abierto requieren la conversión de los descubrimientos científicos en marcos legislativos y aplicaciones industriales para unos materiales que se rijan por los principios de diseño (más) seguro. Esto solo se puede lograr aunando esfuerzos para integrar, anotar y facilitar el acceso y reutilización de los conjuntos de datos, por el momento dispares y poco accesibles, que existen sobre el destino final y la toxicidad de los nanomateriales para el ser humano y el medio ambiente». Para abordar esta laguna, NanoCommons desarrolló y aplicó una infraestructura de conocimientos que facilita la armonización de métodos nanoinformáticos y datos para la modelización, el desarrollo de productos acordes con los principios de un diseño seguro y la aprobación normativa. Las herramientas nanoinformáticas de NanoCommons proporcionan servicios y, sobre todo, ideas, conceptos y flujos de trabajo que se integran en experimentos «in chemico», «in vitro» e «in silico» que cubren los cuatro campos siguientes: diseño y aplicación de flujos de trabajo experimentales, análisis y procesamiento de datos, toxicidad predictiva y visualización de datos, y almacenamiento de datos y accesibilidad en línea. Estos modelos predictivos contribuirán a sustituir los costosos experimentos con animales que actualmente constituyen una parte central de la regulación y valoración de riesgos químicos. Además de poner tanto los datos como los métodos nanoinformáticos a disposición de una comunidad investigadora más amplia, NanoCommons logró un cambio de actitud en la manera de gestionar y compartir datos, de utilizar las herramientas de modelización y análisis, y de investigar de forma colaborativa. Entre los conceptos más importantes introducidos se encuentra la gestión de datos sobre la marcha, en que los datos se notifican en cuanto se producen, de manera estructurada y armonizada. «Un concepto clave desarrollado en NanoCommons es el pastor de datos. Su función es “arrear” los datos desde el punto de concepción hasta su deposición en un repositorio localizable, accesible, interoperable y reutilizable (e, idealmente, abierto) junto con todos los metadatos necesarios para su reutilización», señala Lynch. Todos los servicios de NanoCommons, así como los materiales de formación correspondientes, están disponibles en: i) una base de conocimientos, ii) un manual de orientación del usuario, iii) herramientas/servicios y iv) materiales de formación. El intercambio de conocimientos y la actualización de contenidos en cada uno de estos recursos se lleva a cabo mediante proyectos de seguimiento, como NanoSolveIT y WorldFAIR.
Facilitar la búsqueda de nanomateriales
NanoCommons también desarrolló y publicó el concepto de una ampliación del identificador químico internacional (InChI) de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada a los nanomateriales, ampliación conocida también como NInChI. El primer prototipo de aplicación de esta nueva representación estructural de nanomateriales codifica la composición, el tamaño, la morfología, la cristalinidad y la quiralidad de las sustancias químicas de diversos nanomateriales, al tiempo que caracteriza estructuras núcleo-cubierta complejas. Lynch resume los obstáculos científicos que provocan que el desarrollo de nanomateriales sea complicado, pero también extremadamente importante: «Los nanomateriales no están definidos solo por su disposición atómica única, sino también por sus propiedades fisicoquímicas. Estas últimas dependen en gran medida del entorno y suelen ser promedios de conjunto. En consecuencia, el identificador NInChI actualmente representa la opción más avanzada de armonización de nanomateriales y permite a los usuarios denominar de forma inequívoca nanomateriales específicos y comparar diferentes nanomateriales. El NInChI debería utilizarse como un identificador duradero para nanomateriales en publicaciones, bases de datos y modelos».
Palabras clave
NanoCommons, nanoinformática, desarrollo de nanomateriales, nanoseguridad, toxicidad predictiva, identificador químico internacional, InChI