Este documento trata sobre la genotoxicidad de los nanomateriales. Resume que los organismos reguladores están preocupados por la toxicidad de las nanopartículas y su potencial daño al ADN. Explica que factores como el tamaño, forma e hidrofobicidad de los nanomateriales afectan su toxicidad. Describe ensayos como el cometa, micronúcleos y aberraciones cromosómicas para evaluar su potencial genotóxico. Concluye que nanomateriales de carbono, óxidos metálicos, puntos cuánticos

1. ‘Genotoxicidad de los nanomateriales’
Centro de Investigación Científica y
de Educación Superior de Ensenada
Cetro de Nanociencias y Nanotecnología
UNAM
Nanotoxicología
Dra. Karla Oyuky Juárez Moreno
Jordán Molina Solís*
*Maestría en Ciencias en Nanociencias
Ensenada, B.C. , México; Marzo del 2020.

2. INTRODUCCIÓN.
[1] Gutiérrez-Praena D, Nuevos riesgos tóxicos por exposición a nanopartículas, Rev. Toxicol. (2009) 26: 87-92, 31 de
diciembre de 2009.
2
Fig. 1. Principales tipos de nanomateriales [1].
Organismos reguladores
internacionales como la Unión
Europea (UE), la Agencia de
Protección Ambiental Americana
(EPA), la Autoridad Europea de
Seguridad Alimentaria (EFSA), etc.,
así como la comunidad científica,
ponen de manifiesto el creciente
número de publicaciones acerca de
la toxicidad de las nanopartículas
(NP’s).

3. INTRODUCCIÓN.
Nanomateriales
Exposición
Mecanismo de
internalización
Efectos
Genotoxicidad:
Daño al ADN
[1] Gutiérrez-Praena D, Nuevos riesgos tóxicos por exposición a nanopartículas, Rev. Toxicol. (2009) 26: 87-92, 31 de
diciembre de 2009.
3

4. MARCO LEGISLATIVO.
[2] Bailon-Moscoso, Genotoxicidad de los nanomateriales, grandes discrepancias y desafío, Rev. Toxicol (2016) 33: 8- 15,
2016.
4
 La legislación de la Unión Europea (UE) sobre protección de los trabajadores se aplica
también a los trabajadores expuestos a nanomateriales, debido a su relación existente
entre los riesgos y la exposición a agentes cancerígenos o mutágenos, además de asegurar
que los riesgos presentados por los productos químicos sean comunicados claramente a
los trabajadores y consumidores en la UE [2].
X Controversia: en el sentido de que debido a las características de estos materiales la
legislación debe ser específica para los nanomateriales.
Fig. 2. Clases,
característica y
usos de
nanomateriales[2]
.
Si la genotoxicidad es tan
importante de considerar,
entonces, ¿Cómo puedo
saber si algún
nanomaterial es
genotóxico?

5. CONSIDERACIONES PARA LA
GENOTOXICIDAD DE LOS
NANOMATERIALES.
[2] Bailon-Moscoso, Genotoxicidad de los nanomateriales, grandes discrepancias y desafío, Rev. Toxicol (2016) 33: 8- 15, 2016.
[3] Kennedy, A. J, Factors influencing the partitioning and toxicity of nanotubes in the aquatic environment. Environ. Toxicol. Chem. 2008, 27, 1932.
[4] Manzo, S., Investigation of ZnO nanoparticles’ ecotoxicological effects towards different soil organisms. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2011, 18, 756-763.
5
Tamañ
o
Forma
Hidrofo
bicidad
Funciona
lización
Pureza Captación
celular
Factores
de
toxicidad

6. GENOTOXICIDAD DE LOS
NANOMATERIALES.
[5] Doak, S, In vitro genotoxicity testing strategy for nanomaterials and the adaptation of current OECD guidelines. Mutat. Res. 2012, 745, 104-111. 6
Posibilidad de que un nuevo
agente (inducir genotoxicidad).
Inducción de daño aneugénico o
clastogénico.
Efectos reproductivos si se ve
comprometido ADN de células
germinales.
Genotoxicidad directa e indirecta.
Capacidad de
los NM’s para
causar estrés
oxidativo.

7. SISTEMA PARA LA EVALUACIÓN DEL
POTENCIAL GENOTÓXICO DE LOS
NANOMATERIALES.
[6] Albertini, R. J. et al. IPCS guidelines for the monitoring of genotoxic effects of carcinogens in humans. International Programme on Chemical Safety.
Mutat. Res. 2000, 463, 111-172.
7
Fig. 3.1 Sistemas para la evaluación de genotoxicidad de los materiales[6].

8. SISTEMA PARA LA EVALUACIÓN DEL
POTENCIAL GENOTÓXICO DE LOS
NANOMATERIALES.
[6] Albertini, R. J. et al. IPCS guidelines for the monitoring of genotoxic effects of carcinogens in humans. International Programme on Chemical Safety. Mutat.
Res. 2000, 463, 111-172.
8
Fig. 3.2 Sistemas para la evaluación de genotoxicidad de los materiales[6].

9. ALGUNOS EJEMPLOS DE GENOTÓXICIDAD
DE NANOMATERIALES.
[7] Kisin, E. R., et al. Genotoxicity of carbon nanofibers: Are they potentially more or less dangerous than carbon nanotubes or asbestos? Toxicol. Appl.
Pharmacol. 2011, 252, 1-10.
9
Nanopartículas de
carbono
Fullerenos
Formar complejos
con ADN
Rotura de las hebras
de ADN (sí T>100
nm)
Provocar
mutagenicidad
Daño cromosómico
Nanotubos y
nanofibras
Nanotubos de pared
múltiple (MWCNT),
pueden dañar
cromosomas
Mecanismos de
genotoxicidad
Producción de ROS
Interacción directa
con ADN,
cromosoma y, aparato
mitótico.

10. ALGUNOS EJEMPLOS DE GENOTOXICIDAD
DE NANOMATERIALES.
[8] Panda, K. K.. In vitro biosynthesis and genotoxicity bioassay of silver nanoparticles using plants. Toxicol. In Vitro 2011, 25, 1097-1105. 10
Nanopartículas de
óxidos de metal
NP’s de plata
Sobreexpresión de
proteínas de
reparación de ADN
(en NP’s recubiertas)
NP’s de TiO2
Daño cromosómico en
linfocitos humanos B.
Interferencias en
segregación de
cromosomas
NP’s combinados
(Cobalto y Cromo)
Aberraciones
cromosómicas
estructurales en
linfocitos
Inducción de roturas
de doble cadena en
células de fibroblastos
Mecanismos de
genotoxicidad
Np’s recubiertas dan un mayor acceso a los
componentes celulares en comparación con la
aglomeración de las NP’s sin recubrir
Exposición a luz UV, cataliza generación de aniones,
peróxidos, radicales libres, ROS.

11. ALGUNOS EJEMPLOS DE GENOTOXICIDAD
DE NANOMATERIALES.
[9] Klajnert, B., Biological properties of low molecular mass peptide dendrimers. Int. J. Pharm. 2006, 309, 208-217 11
Nanocristales
(puntos cuánticos)
y dendrímeros
Lipoanfifilos
recubiertos de
CdSe/ZnS
Daña a material
genético de neuronas
Poliamidoaminas
(PAMAM)
Daño al ADN
(aparición de
apoptosis y necrosis)
PPI (Poliparafenil
etileno)
Alta afinidad al ADN debido a
los grupos catiónicos en su
superficie. (daño incrementa con
dosis)
Destrucción de
estructura helicoidal
regular del ADN
Mecanismos de
genotoxicidad
Producción de ROS
intracelular
Los puntos cuánticos
tienes núcleos
reactivos
Dendrímeros de bajo
peso molecular
pueden intercalarse y
destruir ADN

12. ALGUNOS EJEMPLOS DE GENOTOXICIDAD
DE NANOMATERIALES.
12
Ensayo cometa
(estándar)
Ensayo cometa
(daño oxidativo)
Micronúcleos
Captación celular

13. CONSIDERACIONES FINALES PARA LA
EVALUACIÓN DEL POTENCIAL
GENOTÓXICO DE LOS NM’s.
[10] Magdolenova, Z.; Collins, A.; Kumar, A.; Dhawan, A.; Stone, V.; Dusinska, M. Mechanisms of genotoxicity. A review of in vitro and in vivo studies with
engineered nanoparticles. Nanotoxicology 2014, 8, 233-278.
[11] OECD. OECD Guideline for the testing of chemicals, Draft proposal for a new guideline 487: In Vitro Mammalian Cell Micronucleus Test(MNvit);
2009; pp. 5-17.
[12] OECD. Genotoxicity of manufactured nanomaterials : report of the OECD expert meeting; 2014
13
Existen directrices de la Organización para la
Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) para
varios ensayos de genotoxicidad in vivo o in vitro[11][12]:
 La OCDE 471 para el ensayo de mutación inversa en
bacterias.
 La OCDE 473 para la prueba in vitro de aberraciones
cromosómicas (CHA).
 La OCDE 474 y 475 para las pruebas de CHA de
eritrocitos y de la médula ósea de mamíferos.
 La OCDE 476 para el ensayo de mutación génica de
células de mamífero in vitro.
 La OCDE 487 para el ensayo in vitro de micronúcleos
(MN).
 La OCDE 489 para el ensayo del cometa in vivo en
células de mamíferos.
La ejecución de ensayos de genotoxicidad
bien aceptados para la evaluación de los
NM’s sigue siendo un tema controvertido.
Las pruebas fueron diseñadas para
sustancias químicas de micropartículas en
general y podrían no ser adecuadas para la
aplicación de los NM’s[10]. Sin embargo…

14. CONCLUSIONES.
14
o La nanotecnología y el desarrollo de nanomateriales (NM’s) ha crecido con auge
para aplicarse en variedad de campos (biomédico, óptico, electrónico,etc). Por ende,
es muy importante identificar los efectos adversos que pueden provocar.
o No se presentan métodos óptimos para la evaluación de riesgos derivados de la
exposición con NM’s. Sin embargo, se presentan una serie de opciones de ensayos
para evaluar el potencial toxicológico (genotóxico) de los NM’s.
o El tamaño, la forma, la hidrofobicidad, la funcionalización o recubierta, carga
superficial, etc., de los NM’s siguen siendo factores a considerar para la producción
de efectos adversos (genotoxicidad).
o Los NM’s de carbono, de óxidos de metal, puntos cuánticos y dendrímeros,
presentan efectos genotóxicos, tales como, roturas estructurales del ADN,
aberraciones cromosómicas, inducción de enfermedades crónicas como el cáncer.
o Los sistemas de evaluación de potencial genotóxico para los NM’s mas conocidos
son el ensayo del cometa, micronúcleos y aberraciones cromosómicas.

15. BIBLIOGRAFÍA.
15
[1] Gutiérrez-Praena D, Nuevos riesgos tóxicos por exposición a nanopartículas, Rev. Toxicol. (2009) 26: 87-92, 31 de
diciembre de 2009.
2] Bailon-Moscoso, Genotoxicidad de los nanomateriales, grandes discrepancias y desafío, Rev. Toxicol (2016) 33: 8- 15,
2016.
[3] Kennedy, A. J, Factors influencing the partitioning and toxicity of nanotubes in the aquatic environment. Environ.
Toxicol. Chem. 2008, 27, 1932.
[4] Manzo, S., Investigation of ZnO nanoparticles’ ecotoxicological effects towards different soil organisms. Environ. Sci.
Pollut. Res. Int. 2011, 18, 756-763.
[5] Doak, S, In vitro genotoxicity testing strategy for nanomaterials and the adaptation of current OECD guidelines.
Mutat. Res. 2012, 745, 104-111.
[6] Albertini, R. J. et al. IPCS guidelines for the monitoring of genotoxic effects of carcinogens in humans. International
Programme on Chemical Safety. Mutat. Res. 2000, 463, 111-172.
[7] Kisin, E. R., et al. Genotoxicity of carbon nanofibers: Are they potentially more or less dangerous than carbon
nanotubes or asbestos? Toxicol. Appl. Pharmacol. 2011, 252, 1-10.
[8] Panda, K. K.. In vitro biosynthesis and genotoxicity bioassay of silver nanoparticles using plants. Toxicol. In Vitro
2011, 25, 1097-1105.
[9] Klajnert, B., Biological properties of low molecular mass peptide dendrimers. Int. J. Pharm. 2006, 309, 208-217
[10] Magdolenova, Z.; Collins, A.; Kumar, A.; Dhawan, A.; Stone, V.; Dusinska, M. Mechanisms of genotoxicity. A review
of in vitro and in vivo studies with engineered nanoparticles. Nanotoxicology 2014, 8, 233-278.
[11] OECD. OECD Guideline for the testing of chemicals, Draft proposal for a new guideline 487: In Vitro Mammalian
Cell Micronucleus Test(MNvit); 2009; pp. 5-17.
[12] OECD. Genotoxicity of manufactured nanomaterials : report of the OECD expert meeting; 2014

16. ANEXOS.
16
Fig. 4 Representación esquemática de los posibles mecanismos de toxicidad que son capaces de
producir NP’s de oxido de hierro[13]
[13] Singh, N., Jenkins, G.J.S., Asadi, R. & Doak, S.H. «Potential Toxicity of Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles (SPION).» Nano Reviews, 1
(2010): 5358

17. ANEXOS.
17
Fig. 5 Ejemplo de cometas de oocitos bovinos. A. Muestra una cola alejada de su correspondiente cabeza, a los 30 minutos del corrido
electroforético. B. Cometa obtenido después de 10 minutos. La captura y análisis de las imágenes puede ser realizada mediante el
programa Comet IV (Perceptive Instruments), evaluando como parámetro estimador del daño en el ADN el porcentaje de ADN en la
cola del cometa (%tADN), medido éste desde el centro estimado de la célula.[14]
[14] Rodrigo A Urrego, El Ensayo Cometa: una técnica para evaluar genotoxicidad en el ADN de oocitos bovinos, revista colombiana de ciencias pecuarias,
Vol. 18:3, 2005.

18. ANEXOS.
18
Fig. 6 Ejemplo de resultados correspondientes al ensayo del cometa para cuantificar daño primario en ADN, realizado en células neuronales tras 3 y 24
horas de incubación con NP’s de óxido de hierro recubiertas con sílice y ácido oleico dispersadas en medio completo. Las barras corresponden al error
estándar de la media y los asteriscos se corresponden a la diferencia significativa respecto al control *P<0.05, **P<0.01[15].
[15] Aïda Castelo Valenzuela, Evaluación de la genotoxicidad asociada a la exposición a nanopartículas de óxidos metálicos en células neuronales,
departamento de biología celular y molecular de la Universidade Da Coruña, 2014.

19. ANEXOS.
19
Fig. 7 Ejemplo de resultados correspondientes al ensayo del cometa para cuantificar daño oxidativo en ADN, realizado en células neuronales tras 3 y 24
horas de incubación con NP’s de óxido de hierro recubiertas con sílice y ácido oleico dispersadas en medio completo. Las barras corresponden al error
estándar de la media y los asteriscos se corresponden a la diferencia significativa respecto al control *P<0.05, **P<0.01[15].
[15] Aïda Castelo Valenzuela, Evaluación de la genotoxicidad asociada a la exposición a nanopartículas de óxidos metálicos en células neuronales,
departamento de biología celular y molecular de la Universidade Da Coruña, 2014.

20. ANEXOS.
20
Fig. 8 Proceso de formación de los micronúcleos. Los fragmentos
de cromosoma o cromosomas completos retrasados en la anafase
se rodean de envoltura nuclear en la telofase asumiendo la
morfología de un micronúcleo [16]
[16] Leticia Luján Amoraga, Genotoxicidad asociada a la exposición de células hepáticas a nanopartículas de dióxido de titanio , departamento de biología
celular y molecular de la Universidade Da Coruña, 2018.
[17] Encarnación Olmos Ortíz , Genotoxicidad de los campos magnéticos de frecuencia extremadamente baja determinada mediante el ensayo de
micronúcleos, Facultad de medicina de la Universidad de Murcia,2013.
El ensayo de los micronúcleos puede
realizarse in vivo e in vitro. El test de
genotoxicidad “in vivo” más
utilizado hasta el día de hoy fue
diseñado por Schmid en 1975[17].
Fig. 9 Análisis de micronúcleos por medio de citometría de flujo,
mostrando las regiones en las que se localizan los micronúcleos y
los núcleos. Los MN pudieron ser diferenciados en relación a su
tamaño (canal FSC) e intensidad de señal (canal FL), El análisis
de datos se puede realizar con el programa Cell Quest Pro [16]

21. ANEXOS.
21
Fig. 10 Ejemplo de resultados correspondientes al ensayo de micronúcleos en células HepG tratadas con NP’s[16].
[16] Leticia Luján Amoraga, Genotoxicidad asociada a la exposición de células hepáticas a nanopartículas de dióxido de titanio , departamento de biología
celular y molecular de la Universidade Da Coruña, 2018.

22. ANEXOS.
22
Fig. 11 Ejemplo de resultados correspondientes al análisis de captación celular de NP’s de TiO2. *P<0,05, diferencias
significativas [16].
[16] Leticia Luján Amoraga, Genotoxicidad asociada a la exposición de células hepáticas a nanopartículas de dióxido de titanio , departamento de biología
celular y molecular de la Universidade Da Coruña, 2018.