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Seminário“Nanotecnologia, saúde dos trabalhadores, alimentos e
impactos à sociedade e ao meio
ambiente”
O que é nanotecnologia? outubro
2007
Arline Sydneia Abel Arcuri
FUNDACENTRO
Nanotecnologia está sendo anunciada como uma nova revolução
tecnológica, mas tão profunda que irá atingir todos os aspectos da
sociedade humana.
Ela envolve o estudo e a manipulação da matéria em uma escala muito
pequena, geralmente na faixa de 1 a 100 nanometros
um metro = 1 bilhão de nanometros
O que representa isto?
Um pouco de química
O que é química?
É a ciência que estuda as propriedades das substâncias:
como elas são formadas,
como elas reagem entre si ou se transformam em outras substâncias
para entender estas propriedades os químicos chegaram a idéia de
que a matéria era formada de molécula e átomos
O que é molécula?
A molécula é a menor parte de uma substância pura que continua sendo
ainda a mesma substância
Procurando entender!!
O rio é formado principalmente de água
Se enchermos uma piscina teremos menos água, mas é água
De tirarmos um copo cheio desta piscina, ainda será água
Uma gota deste copo ainda é água.
Podemos ir dividindo esta gota até determinado ponto, que já fica invisível a olho nu, que é quando se chega em uma molécula de água.
Molécula é então a menos parte de uma
substância, que conserva as
propriedades químicas características desta
substância.
A partir da molécula podemos dividir mais ,
só que não teremos mais água, podemos
chegar aos elementos que formam a água, que
são os átomos de hidrogênio e oxigênio.
Estes átomos podem se combinar entre si e formar água, mas também podem se combinar com outros elementos e formar outras coisas.
Por exemplo hidrogênio combinado com carbono podem formar uma montanha de materiais diferentes, desde o metano que é um gás formado um carbono e quatro hidrogênios até as moléculas muito complicadas que formam o asfalto, pixe, que podem contém milhares de carbonos e hidrogênios.
Na natureza tudo que existe é formado pelos elementos que podem ser vistos na tabela periódica
Comparando os tamanhosO rio Amazonas mede 6.868
quilômetros e é cheio de água
Uma piscina pode ter 10 metros de comprimento e 5 de largura e pode ser cheia
com água
Uma gota de água que sai de uma torneira grande pode ter
por exemplo 5 milimetros
5 milimetros
Comparando os tamanhos
Esta gota pode ser dividida em gotas de água menores de por exemplo 1 mm.
Neste tamanho ainda dá para ver a gotaDividindo muito até chegar na molécula,
não dá mais para se ver a não ser com o auxilio de microscópios muito
especiais. Um molécula de água tem cerca de 1nanometro de tamanho.
(A distância entre o O-H é de 95,7 pm (1 pm = 1 x 10-11m) Em 1
litro de água existem mais de 300 x 1023 moléculas. http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/agua.html
Comparando os tamanhos
A distância entre Salvador
na Bahia e Natal no Rio Grande do Norte é de 1126 km
1.126 km
Comparando os tamanhos
Um grão de areia mede mais ou menos 1 mm
1.126 km = 1.126.000 metros (1 milhão e 126 mil metros) = 1.126.000.000 milimetros (1
bilhão e 126 milhões de milímetros). Então:
Comparando: um grão de areia está para a distância entre Salvador e Natal assim como um nanômetro está para o metro
Comparando os tamanhos
Nanotecnologia: do que se trata?
“A nanotecnologia é o estudo, desenho, criação, síntese, manipulação, aplicação e exploração de materiais, aparelhos e sistemas funcionais através do controle da matéria na nano escala.
Ocupa-se da manipulação, 'controlada' e produção de materiais, instrumentos e
estruturas em escala nanométrica”.
Gerardo Iglesias, dirigente da UITA http://www.rel-uita.org/
Nanotecnologia: do que se trata?
A nanotecnologia envolve o estudo e a manipulação da
matéria em uma escala muito pequena, geralmente da ordem
de 1 a 100 nanometros (1 metro = a 1 bilhão de
nanômetros).
"Nano" é um prefixo que vem do grego antigo e significa "anão".
Outras comparações:O cabelo humano é 1000 vezes maior do que as partículas com
100 nanometros.
Muitos vírus são aproximadamente do tamanho de algumas nanopartículas.
Importância do tamanho
Devido ser tão pequenas, elas têm uma grande relação
superfície/volume que é responsável por novas propriedades físicas e
químicas.
Isto inclui um aumento da reatividade química na superfície da
nanopartícula
Relação superfície/volume
Comparando a mesma quantidade de sal grosso e refinado, qual ocupa mais
espaço? Volume?
Qual é mais fácil de dissolver?
Aqui não é propriamente uma nova propriedade mas dá idéia da importância do tamanho da partícula na
propriedade das substâncias
Importância do tamanho
Diminuindo mais ainda o tamanho até chegar no nível microscópico:
as propriedades elétricas, óticas e magnéticas dos produtos químicos podem
mudar.
Por exemplo: O ouro muda de cor em vários níveis nano.
Importância do tamanho
Substâncias que são:• estáveis em dimensões maiores tornam-se
reativas;• isolantes podem se tornar condutoras;• opacas podem se tornar transparentes.• Conhecer as características das substâncias em
tamanho maior não fornece informações compreensíveis sobre suas propriedades no
nível nano.
Importância do tamanho
As mesmas propriedades que alteram as características físicas e químicas das
nanopartículas, podem também, provocar
conseqüências não pretendidas (e até desconhecidas) quando elas entram em
contato com o organismo humano.
Importância do tamanhoUm material perfeitamente seguro para ser
manuseado em tamanho maior, pode facilmente penetrar na pele na forma de nanopartícula ou se
tornar um aerossol e entrar no organismo via respiratória.
A reatividade devido a grande área superficial pode interagir com sistemas biológicos de formas
desconhecidas
Impacto da Nanotecnologia
Deverá provocar importantes conseqüências econômicas, sociais,
ambientais e militares.
São bem amplo os seus campos de aplicação
Mandala da nanotecnologiahttp://www.ica.ele.puc-rio.br/nanotech/nano_introducao.asp
Nanotecnologia = Várias tecnologias
Não há, na verdade, uma única tecnologia, mas várias. As tecnologias que manipulam materiais em tamanho
nano são diferentes dependendo do campo de aplicação: medicina, condutores, informática, etc.
O que as diferentes tecnologias têm em comum é o tamanho das partículas.
(Barker e outros, 2005).
A IMPORTÂNCIA DA NANOTECNOLOGIA PARA O MUNDO EM DESENVOLVIMENTO,
SEGUNDO AS NACÕES UNIDAS
• Envolve pouco trabalho, terra ou manutenção• É muito produtiva e barata• Requer modestas porções de matéria e energia• Produtos tecnológicos serão extremamente produtivos
como produtores de energia, coletores de materiais e equipamentos industriais
• Vai reduzir os custos de produção agrícola, e com isto vai reduzir a mortalidade infantil e doenças da subnutrição
• Saúde das culturas agricolas protegidas por nanosensores
UN. TASK FORCE. SCIENCE, TECHNOLOGY AND INNOVATIONINNOVATION: APPLAYING KNOWLEDGE IN DEVELOPMENT, P.70ENGAJAMENTO PUBLICO EM NANOTECNOLOGIA – Palestra DR. PAULO ROBERTO MARTINS, COORD. RENANOSOMA, PESQUISADOR DO IPT, FORUM SOCIAL BRASILEIRO, RECIFE 21/04/06
ÁGUA E SANEAMENTO• Nano membranas e argilas • Filtros com nanotubos de carbono• Nanosensores para a detecção de patógenos e
contaminantes• Nanoeletrocatálise para decomposição anódica
de poluentes orgânicos e para a remoção de metais pesados em efluentes líquidos
• Reciclagem de água via polímeros nanoporosos, particulas magnéticas, etc
UN. TASK FORCE. SCIENCE, TECHNOLOGY AND INNOVATION
INNOVATION: APPLAYING KNOWLEDGE IN DEVELOPMENT, P.70
ENGAJAMENTO PUBLICO EM NANOTECNOLOGIA – Palestra DR. PAULO ROBERTO MARTINS, COORD. RENANOSOMA, PESQUISADOR DO IPT, FORUM SOCIAL BRASILEIRO, RECIFE 21/04/06
INCREMENTANDO O GERENCIAMENTO AMBIENTAL
• Nanocatalizadores para reduzir a poluição atmosférica
• Nanosensores para detectar materiais tóxicos• Dispositivo para sequenciar moléculas simples
de ácido nucleico via nanoporos
UN. TASK FORCE. SCIENCE, TECHNOLOGY AND INNOVATION
INNOVATION: APPLAYING KNOWLEDGE IN DEVELOPMENT, P.70
ENGAJAMENTO PUBLICO EM NANOTECNOLOGIA – Palestra DR. PAULO ROBERTO MARTINS, COORD. RENANOSOMA, PESQUISADOR DO IPT, FORUM SOCIAL BRASILEIRO, RECIFE 21/04/06
NANO OPORTUNIDADES E MEIO AMBIENTE
Aspecto geral:Menor uso de matérias primas e recursos naturais.
menor uso de energia
Aspecto específico: dois tipos de nanotecnologiasA) nano inovações incrementaisB) nano inovações revolucionárias
ENGAJAMENTO PUBLICO EM NANOTECNOLOGIA – Palestra DR. PAULO ROBERTO MARTINS, COORD. RENANOSOMA, PESQUISADOR DO IPT, FORUM SOCIAL BRASILEIRO, RECIFE 21/04/06
Nanomateriais: quem são eles?
Todos os materiais convencionais, tais como metais, semicondutores, vidro, cerâmica ou polímeros, podem, em
princípio, ser obtidos em dimensão de nano escala.
O que mais preocupa sob os aspectos de SST e meio ambiente são as
nanopartículas
Nanopartículas?.Os tipos de nanopartículas são muito grandes e incluem:• partículas inorgânica ou orgânica, • cristalinas ou amorfasPodem ser encontradas como:• partículas simples/individuais, • agregadas,• em pó ou• dispersa em uma matriz, sobre colóides, suspensões e
emulsões, nanofilmes ou nanocamadas,
Novos conceitos de partículas/nanocompostos?
FulerenosEsferas de carbono puro de sessenta átomos de carbono (C60), com aproximadamente um nanômetro de diâmetro, arranjadas como 20 hexágonos e 12 pentágonos, semelhante a uma bola de futebol
Novos conceitos de partículas /nanocompostos?
Nanotubos Os nanotubos de carbono são estruturas cilíndricas formadas por átomos de carbono, cujo diâmetro é de um a três nanômetros (nm) e cujo comprimento de 1.000 nm. bastante comum feita pelos cientistas, os nanotubos são cem mil vezes mais finos que um fio de cabelo. Eles foram descobertos, no início da década de 1990, pelo pesquisador japonês Sumio Iijima.
Novos conceitos de partículas /nanocompostos?
Dendrímeros:
• São moléculas poliméricas esféricas, formadas por processo de auto-organização hierárquica. Eles são usados em aplicações convencionáis de recobrimento e pintura. Futuramente podem ser usados em drug-delivery e até mesmo no auxílio de purificação de água através do aprisionamento de íons metálicos. http://www.ica.ele.puc-rio.br/nanotech/nano_curiosidades.asp
Novos conceitos de partículas /nanocompostos?
Pontos Quânticos
• São nanopartículas em semicondutores que foram criados no início dos anos 80. São muito utilizados em aplicações de opto-eletrônica, tais como, lasers, LEDs e células solares. Essas partículas possibilitam um confinamento de cargas elétricas, funcionando como uma átomo artificial
Novos conceitos de partículas /nanocompostos?
Biopolímeros:
• A grande variedade de biopolímeros, tais como as moléculas de DNA, oferecem uma grande variedade de nanoestruturas auto-organizáveis. Eles também oferecem a oportunidade de ligação entre a nano e biotecnologia em, por exemplo, criar sensores biocompatíveis e simples e pequenos motores.
Novos conceitos de partículas /nanocompostos?
Nanoemulsões Gotículas de material oleoso com poucos centenas de nanometros de diâmetro misturados em água através de um processo de extrusão mecânica intenso.Este processo produz uma população uniforme de gotículas que são estáveis por anos mesmo a temperaturas elevadas. Tem amplo espectro de atividade antibacterial contra bactérias, vírus envolvidos, fungos, protozoários e esporos devido seu habilidade de destruir estes organismos. http://nano.med.umich.edu/projects.html
Novos conceitos de partículas /nanocompostos?
Nanocamadas Nanocamadas são um dos tópicos mais importantes na área de nanotecnologia. Por meio da engenharia de escala nano de superfícies e camadas pode-se atingir uma ampla faixa de funcionalidade e novos efeitos físicos (por exemplo, elétrico-magnético ou óptica). Exemplos: superfície auto limpante, proteção a corrosão maquinários e equipamentos, curativos de ferida
Monocamada resistente a água
Novos conceitos de partículas /nanocompostos?
Nanoporos
São furos simples em nanoescala em finas membranas isolantes e que representam uma nova ferramenta para o estudo de biopolímeros tais como o DNA. O modelo mostra uma molécula de DNA passando através do canal de um nanoporo. http://review.ucsc.edu/fall04/campus_update.html
Produtos e serviços que já estão no mercado
Um levantamento sumário nas publicações que circulam sobre nanotecnologia aponta para os seguintes produtos e serviços que já estariam no mercado:
- Tecidos resistentes a manchas e que não amassam;- Raquetes e bolas de tênis;- Capeamento de vidros e aplicações anticorrosão a
metais;- Filtros de proteção solar;- Material para proteção (“screening”) contra raios
ultravioleta;- http://pt.wikipedia.org/wiki/Nanotecnologia
Produtos e serviços que já estão no mercado – cont.
- Tratamento tópico de herpes e fungos;- Nano-cola, capaz de unir qualquer material a um outro;- Pó antibactéria;- Diversas aplicações na medicina como cateteres, válvulas cardíacas, marca-passo, implantes ortopédicos;- Produtos para limpar materiais tóxicos;- Produtos cosméticos;- Sistemas de filtração do ar e da água.- Microprocessadores e equipamentos eletrônicos em geral.- http://pt.wikipedia.org/wiki/Nanotecnologia
;- Diversas aplicações na medicina como cateteres, válvulas cardíacas, marca-passo, implantes ortopédicos;- Produtos para limpar materiais tóxicos;- Produtos cosméticos;- Sistemas de filtração do ar e da água.- Microprocessadores e equipamentos eletrônicos em geral.
Impactos à saúde e ao meio ambiente
Os investimentos em pesquisa de novos materiais em nanotecnologia
são cerca de 100 a 1000 vezes maiores (dependendo do país) do
que os estudos sobre os impactos à saúde e meio ambiente
DÚVIDAS!!!!!!!!!
TOXICOLOGIA DOS NANOMATERIAS
Estes podem ser tóxicos pela composição ou pelo tamanho. Questões:
• Qual é a toxicidade destes materiais?• Podem ser agrupados materiais semelhantes
relacionado a sua bioatividade? • Qual é a dose-resposta destes materiais?• Quais são os métodos apropriados para ensaios?• Que modelos de extrapolação prediz a toxicidade?• Qual é o mecanismo?• Que efeito poderia ocorrer se exposta uma
população humana?
DURAN, NELSON. NANOTECNOLOGIA E MEIO AMBIENTE. I SEMINARIO INTERNACIONALNANOTECNOLOGIA, SOCIEDADE E MEIO AMBIENTE, SÃO PAULO, 18-19 OUTUBRO 2005
DESTINO AMBIENTAL E BIOLÓGICO,TRANSPORTE E TRANSFORMAÇÃO
DOS NANOMATERIAIS
Questões:• Através de qual meio estes materiais penetram ao ambiente?• Quais são os modos de dispersão destes materiais no ambiente?• Estes materiais são transformados no ambiente?
DURAN, NELSON. NANOTECNOLOGIA E MEIO AMBIENTE. I SEMINARIO INTERNACIONAL
NANOTECNOLOGIA, SOCIEDADE E MEIO AMBIENTE, SÃO PAULO, 18-19 OUTUBRO 2005
EXPOSIÇÃO E BIODISPONIBILIDADEDE NANOMATERIAIS
Possivelmente há grande risco à saúde humana associado a fabricação de nanomateriais.
Questões:• Quanto e em que grau estão os humanos a
exposição no ambiente?• Há sub-populações mais sensíveis?
DURAN, NELSON. NANOTECNOLOGIA E MEIO AMBIENTE. I SEMINARIO INTERNACIONALNANOTECNOLOGIA, SOCIEDADE E MEIO AMBIENTE, SÃO PAULO, 18-19 OUTUBRO 2005
Os possíveis problemas estão relacionados com os produtos nano
• Natureza das nanopartículas;• Características do produtos feitos;• Processos de fabricação envolvidos;• Possível exposição do trabalhador;• Quais materiais são usados;• Que rejeito é produzido;• São usados produtos tóxicos na fabricação de produtos
nanos?• O que acontece quando partículas e/ou produtos nanos
chegam ao ar, solo, água ou biota?• Como avaliar a possível exposição?
Alguns estudos já realizados
Estudo publicado em julho de 2004 descobriu que moléculas de carbono em nanoescala, fulerenos, podem rapidamente desencadear danos cerebrais em peixes
Em 2005, pesquisadores da Universidade de Rochester, EUA, demonstraram que coelhos ingerindo fulerenos mostraram um aumento na suscetibilidade à coagulação do sangue
Alguns estudos já realizados
Também há algumas evidências que nano partículas de carbono pode diretamente entrar no cérebro via mucosa nasal respiratória e do bulbo olfativo
Estudos preliminares, ressalta o toxicologista e pesquisador do Hospital de Bordeaux Patrick Brochard, indicam que, em contato com a pele, as partículas podem originar reações inflamatórias dos tecidos.
Conclusão
Ainda há muito pouco estudo sobre os impactos dos materiais nanoestruturados
na saúde e no meio ambiente, e em conseqüência na SST
Há muito o que ser feito na elucidação dos possíveis efeitos e principalmente nos desenvolvimento de mecanismos que
evitem o aparecimento de possíveis danos
FIM
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