El grafeno es un nanomaterial bidimensional compuesto por carbono, formado por una sola capa de átomos de carbono densamente empaquetados. Su elevada resistencia mecánica y sus importantes propiedades eléctricas y térmicas hacen que el grafeno sea muy apropiado para muchas aplicaciones nuevas en los campos de la electrónica, los sensores biológicos, químicos y magnéticos, los fotodetectores y el almacenamiento y la generación de energía. Debido a sus potenciales aplicaciones, se espera que la producción de grafeno aumente considerablemente en los próximos años, pero dada su escasa implantación en el mercado y las limitaciones para el análisis de sus efectos, en la actualidad todavía no se dispone de mucha información sobre las concentraciones de nanomateriales de grafeno en los ecosistemas.

Como consecuencia de las características superficiales del grafeno, una vez en el medio acuático, el grafeno podría actuar como portador de contaminantes orgánicos, como los hidrocarburos aromáticos policíclicos, para los organismos acuáticos. En este sentido, el grupo de investigación CBET (Biología Celular en Toxicología Ambiental) ha evaluado la capacidad del óxido de grafeno para sorber hidrocarburos aromáticos policíclicos y la toxicidad del óxido de grafeno solo y en combinación con ciertos hidrocarburos aromáticos policíclicos en embriones y adultos de pez cebra. La investigación ha sido realizada en colaboración con la Universidad de Burdeos.

Malformaciones en embriones y neurotoxicidad

“Los resultados han puesto de manifiesto que el óxido de grafeno puede portar hidrocarburos aromáticos policíclicos al interior del pez cebra (mediante una especie de efecto de caballo de Troya) y producir efectos subletales. En las condiciones que empleamos, los efectos tóxicos no han sido enormes, no han muerto peces ni embriones, pero en algunos biomarcadores hemos detectado efectos que nos ponen sobre aviso”, ha señalado Amaia Orbea, doctora del grupo CBET de la UPV/EHU.

Por un lado, han detectado que en los embriones puede haber malformaciones a altas concentraciones, “lo que significa que en exposiciones más largas y en concentraciones más altas es posible que nazcan animales inviables”, explica Orbea. Por otro lado, en esta investigación han comprobado que “a largo plazo, en una exposición de tres semanas, la enzima acetilcolinesterasa, que frena los estímulos nerviosos, estaba inhibida en todos los peces tratados, por lo que a pesar de no utilizar concentraciones muy altas, hemos visto que al aumentar el tiempo de exposición empiezan a aparecer efectos neurotóxicos”, ha señalado la investigadora.

“Nosotros hemos utilizado unas concentraciones y unos plazos concretos, pero desconocemos la evolución que tendrán estas concentraciones a partir de ahora en la naturaleza y su posible influencia en relación con otros contaminantes. Los resultados nos han demostrado que las concentraciones que pueden existir en este momento en el medioambiente no son muy peligrosas, pero tenemos que tener cuidado: no sabemos qué efectos pueden tener estas concentraciones bajas en exposiciones más largas. Los resultados obtenidos están relacionados con las condiciones aplicadas en nuestros experimentos. Normalmente no encontramos grafeno solo en el medio ambiente; junto al grafeno hay muchos otros contaminantes que también afectan a los animales… Deberíamos considerarlos todos a la vez”, ha concluido.

Información complementaria

Este estudio forma parte de la tesis internacional cotutelada del doctorando Ignacio Martínez Álvarez. La investigación ha sido financiada por la UPV/EHU, Amaia Orbea es la directora de tesis de la UPV/EHU y Hélène Budzinski la directora de tesis de la Universidad de Burdeos. La investigación se ha llevado a cabo en el Departamento de Zoología y Biología Celular Animal y en el Centro de Investigación en Biología y Biotecnología Marinas Experimentales (Estación Marina de Plentzia), en colaboración con Polymat.