Seminário Nanotecnologia, saúde dos trabalhadores, alimentos e impactos à sociedade e ao meio ambiente O que é nanotecnologia? outubro 2007 Arline Sydneia

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


A distância entre Salvador

na Bahia e Natal no Rio Grande do Norte é de 1126 km

1.126 km


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


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


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.


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.


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


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


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.


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


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


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.


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


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


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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