Impacto das
nanotecnologias na saúde
pública
Maria João Silva
Unidade de I&D, Departamento de Genética Humana
Instituto Nacional de Saúde Dr. Ricardo Jorge, Lisboa
([email protected])
A“nanoescala”
Maria João Silva, INSA
27-02-2014
Titanium
dioxide
20-30 nm
« NANOMATERIAL (NM) – material natural, incidental
ou fabricado, … em que 50% ou mais das partículas têm
uma ou mais dimensões externas na gama de tamanhos
compreendidos entre 1 e 100 nm»
Fonte: EC Recom.,October 2011
Yokel & MacPhail, 2011
27-02-2014
2
Maria João Silva, INSA
27-02-2014
Características únicas dos NM
Os NMs têm propriedades físico-químicas específicas, que condicionam
(aumentam, modificam…) a sua reatividade, melhorando as suas
características mecânicas, óticas, elétricas, magnéticas,…
http://www.cfs.gov.hk/english/programme/programme_rafs/programme_rafs_ft_01_04_Nanotechnology.html
3
Maria João Silva, INSA
NM nos materiais de construção
Lee et al., ACS Nano, 2010
Maria João Silva, INSA
NM nos materiais de construção
Leonard P Zakim Bunker Hill
Memorial Bridge, Boston,
Massachusetts (C)
New Jubilee Church (Rome, Italy) made of nano
photocatylatic concrete
Maria João Silva, INSA
27-02-2014
NM nos materiais de construção
Imagens de microscopia electrónica de transmissão (TEM)
6
Maria João Silva, INSA
27-02-2014
Aumento do fabrico de NM por classe
7
WHO, 2012
Produtos de consumo humano com NM:
Aumentaram 6 x em 3 anos na Europa
Maria João Silva, INSA
(Wijnhoven et al, 2012)
Baterias e
Electrónica
Raquetes de Ténis
Revestimento
automóvel
Singh et al., 2009
Aditivos
alimentares
Stress free Khakis
Protector solar
8
Maria João Silva, INSA
27-02-2014
Exposição humana durante o ciclo de vida
dos NM
9
Som et al, 2010; Zhao & Liu, 2012
Possíveis cenários de exposição durante o
ciclo de vida dos NM usados na construção
Maria João Silva, INSA
Exposição
ocupacional
www.nanowerk.com/
Análise de risco dos NM
Efeitos adversos dos NMs
Gestão do Risco
Modelos experimentais;
Avaliação da Dose-Resposta;
Estudos Epidemiológicos
Desenvolvimento
de procedimentos
para reduzir a
exposição;
Estabelecer níveis
de segurança.
Avaliação da Exposição
Via Inalatória, Oral,
Transdérmica;
Monitorização Ocupacional e
Ambiental;
Biomonitorização
Comunicação do Risco
-Intervenientes
-Legisladores
-Industria
-Trabalhadores
-Utilizadores
Caracterização do Risco
Propriedades que causam o
risco;
Dados mecanísticos;
Modelos de extrapolação;
Cálculo do Risco
SAÚDE PÚBLICA
Regulação
Governança
Incremento do conhecimento científico e
Redução de incertezas
Maria João Silva, INSA
Identificação do Perigo
Prevenção e
Intervenção
Impacto na
Sociedade/
Economia/
Politica
Necessidades “societais” relativas a
NANOMATERIAIS MANUFATURADOS
Desenvolvimento
de novas aplicações
Maria João Silva, INSA
“Safe-by-design”
Avaliação da
exposição
Identificação do
Perigo NANOTOXICOLOGIA
Saúde Pública
Utilização segura durante todo o ciclo de vida dos
NANOMATERIAIS.
•Redução de Incertezas sobre os riscos da exposição
•Preenchimento das lacunas do conhecimento
científico acerca dos potenciais efeitos nocivos
•Estabelecimento de níveis de exposição aceitáveis
para a preservação da saúde humana e do ambiente.
Embora a exposição humana esteja a aumentar…

Ainda existe pouca informação sólida e fidedigna
acerca dos perigos dos NMs/nanotecnologias
◦ …
Maria João Silva, INSA
SEGURANÇA
dos NMs?

Efeitos genotóxicos de NM, associados a efeitos
carcinogénicos?
◦
Maria João Silva, INSA
Avaliação dos efeitos adversos dos NM no
organismo humano e ecossistemas, levando
em consideração as especificidades destes,
com o objetivo de proteger a saúde
Caracterização do potencial genotóxico dos
NM tentando esclarecer as propriedades
físico-químicas mais relevantes para esse tipo
de efeitos
14
OBERDORSTER, 2010
Toxicidade de nanotubos de
carbono (CNT)

The particular physicochemical properties that have
rendered CNTs attractive for many applications -surface
area, shape, stability, rigidness, coating and electrical
charge - might also underlie relevant biological effects
Maria João Silva, INSA
Similarities with
asbestos:
fiber-like
paradigm
•Takagi et al. 2008- mesothelioma induction in
p53+/- mice i.p. 3 mg multiwalled CNT (MWCNT)
•Muller et al. 2009- no carcinogenicity in rats
exposed by i.p. to MWCNT
NM: Efeitos genotóxicos
27-02-2014
Genotoxic effects?
Maria João Silva, INSA
ROS
Efeitos inflamatórios?
Shukla et al., 2011;
Maria João Silva, INSA
DA GENOTOXICIDADE À CARCINOGÉNESE
17
27-02-2014
Dificuldades dos estudos de Nanotoxicologia
• Size
• Surface area
Maria João Silva, INSA
• Shape
• Stability
• Coating
• Electric charge
• Means
of dispersion in aqueous
media
• Agglomeration/aggregation state
• Cell systems
• Exposure conditions
• Genotoxicity tests
• Agglomeration/aggregation
Physico-chemical
characterization
Standardized protocols
“Safety evaluation of manufactured nanomaterials by
characterization of their potential genotoxic hazard” (2010-2013)
Maria João Silva, INSA
…
ANSES
Roud
robin
test
FiOH
RIVM
ROBUST METHODOLOGY TO
CHARACTERIZE THE GENOTOXIC
AND POTENTIAL
CARCINOGENIC EFFECTS OF
NMs
www.nanogenotox.eu
Toxicokinetics
INSA
Seleção de Nanomateriais
Foram seleccionados entre três tipos de NMs amplamente utilizados
em produtos de consumo, designadamente:
Fonte: IMC-BAS, CODA-CERVA.
Maria João Silva, INSA
Dióxido de Titânio
(TiO2)
Fonte: IMC-BAS, CODA-CERVA.
Silica Amorfa
Sintética (SAS)
Fornecidos por:
Joint Research Centre (JRC; Ispra, Itália)
National Research Centre for the Working and Environment
(NRCWE; Copenhaga, Dinamarca)
Fonte: IMC-BAS, CODA-CERVA.
Nanotubos de
carbono de parede
múltipla (NTC)
Óxido
de
Zinco
(ZnO)
Dispersion of NMs using a standardized
protocol
Human cells
exposure in vitro
Comet assay
Micronucleus
assay
Fenech, M. Nature Protocols
2, 1084 - 1104 (2007)
Tice et al., 2000
Genotoxicidade em linfócitos humanos
NTCs
Maria João Silva, INSA
27-02-2014
TiO2
Aumento significativo de micronucleos em:
- NM-102: 125 μg/ml (p=0.038),
- NM-103: 5 e 45 μg/ml (p=0.007 and 0.039)
-NM-104: 15 e 45 μg/ml (p= 0.037 and
0.048)
Aumento significativo de micronucleos em:
- NM-402: 15 μg/ml (p = 0.015)
- NRCWE-006: 2.5 e 15 μg/ml (p = 0.007 e
0.009)
- NM-403: todas as concentrações analisadas
(p < 0.018) excepto 125 μg/ml (p = 0.083)
-Não se observou efeito dose-resposta.
23
Maria João Silva, INSA
27-02-2014
Maria João Silva, INSA
27-02-2014
Ensaios de genotoxicidade in vivo
TiO2
Maria João Silva, INSA
27-02-2014
Conclusões
 Existem grandes diferenças na genotoxicidade de NANOMATERIAIS da
mesma classe quando analisados no mesmo sistema celular (e.g. NM-102 vs
NM-105 ou NM-402 vs NM-403) que podem reflectir:
Maria João Silva, INSA
 a influência de diferentes propriedades físico-químicas destes, aspeto
que deve ser considerado ao efectuarem-se generalizações em contexto
de análise de risco.
 É possível utilizar as metodologias atuais de avaliação de genotoxicidade
in vitro preconizadas pelas orientações internacionais para os
NANOMATERIAIS mas…
 o valor preditivo destes testes para a situação in vivo e para a
carcinogenicidade humana ainda não está esclarecida.
 É necessário mais informação sobre os mecanismos subjacentes à
nanogenotoxicidade observada in vitro, bem como mais informação in vivo.
Maria João Silva, INSA
27-02-2014
NANoREG – A common European approach to the regulatory
testing of Manufactured Nanomaterials
http://www.nanoreg.eu/
27
28
Maria João Silva, INSA
27-02-2014
27-02-2014
Indústria
Maria João Silva, INSA
Investigação
Regulação
• Contribuir para o desenvolvimento sustentado e seguro
dos nanomaterais e das nanotecnologias
• Promover o desenvolvimento de novos NM “safe-bydesign”
29
27-02-2014
Maria João Silva, INSA
30
http://www1.ipq.pt/pt/site/Eventos/Pages/EventosLista.aspx
Maria João Silva, INSA
27-02-2014
INOVAÇÃO
TECNOLÓGICA
COMPETETIVIDADE
CRESCIMENTO
ECONÓMICO
SEGURANÇA
SAÚDE HUMANA
AMBIENTE
31
International risk governance council, 2007
Agradecimentos
27-02-2014
Henriqueta Louro
Nádia Vital
Ana Tavares
Ana Rita Alberto
Susana Antunes
Helena Gouveia
Mariana Pinhão
OBRIGADA!
Maria João Silva, INSA
João Lavinha
32
33
Maria João Silva, INSA
27-02-2014
Resumo da Regulamentação Europeia sobre NM (com base em Comissão
Europeia, 2012b).
Âmbito
Regulamentação
Definição de
Nanomaterial
Recomendação 2011/696/UE da Comissão, 20.10.2011- sobre a definição de
nanomateriais.
Código de
conduta
C(2008) 424 final 07/02/2008 – para nanociências responsáveis e investigação em
nanotecnologias.
Regulamentação
dos NMs
Comunicação da Comissão ao Parlamento Europeu, ao Conselho e ao Comité Económico e
Social Europeu - Segunda revisão regulamentar relativa a «nanomateriais». COM(2012)
572 final, Bruxelas, 3.10.2012.
Químicos
REACH- Regulation (EC) No 1907/2006; OJ L 396 de 30.12.2006- Legislação abrangente
relativo ao Registo, Avaliação, Autorização e Restrição dos Químicos. Baseia-se no
princípio que os fabricantes/importadores e utilizadores a jusante têm que assegurar que
fabricam, colocam no mercado ou usam substâncias que não possuem efeitos adversos na
saúde humana ou ambiente.
27-02-2014
Regulamento CRE - Regulamento (CE) n.º 1272/2008, de 16 de dezembro de 2008, relativo
à classificação, rotulagem e embalagem de substâncias e misturas, JO L 353 de 31.12.2008
CA/59/2008 rev 1- NM no âmbito do REACH: os NM estão sujeitos aos procedimentos
REACH
Projeto de implementação do REACH sobre identificação de nanomateriais ou da
substância (RIPoN) em matéria de requisitos de informação (RIPoN2) e RIPoN sobre
avaliação de segurança química (RIPoN3) – avaliar se os atuais requisitos REACH e as
orientações pertinentes são adequados para avaliar os nanomateriais.
Trabalhador
Directiva 89/391/EEC- Medidas para a segurança e protecção da saúde dos trabalhadores.
Directiva 2004/37/EC de 29-4-2004; OJ L 158, 30.4.2004 - Protecção de riscos de
exposição a carcinogeneos ou mutagéneos.
Directiva 98/24/EC de 7-4-1998; OJ L 131, 5.5.1998 – Protecção de riscos de exposição a
agentes químicos.
Directiva 89/655/EEC de 30-11-1989; OJ L 393, 30.12.1989- Utilização de equipamento.
Maria João Silva, INSA
Directiva 89/656/EEC de 30-11-1989; OJ L 393, 30.12.1989 – Utilização de equipamento de
protecção
Directiva 1999/92/EC de 16-12-1999; OJ L 23, 28.1.2000- Proteção de riscos de exposição
atmosferas explosivas
Produtos
Regulamento (CE) No 1223/2009 do Parlamento Europeu do Conselho de 30 de Novembro
de 2009, relativo aos produtos cosméticos- exige a notificação de produtos de cosmética
contendo NMs, bem como a inscrição no rótulo do nome do ingrediente seguido da palavra
“nano” entre parêntesis; em vigor desde Julho de 2013.
Directiva 2001/95/EC; OJ L 11, 15.1.2002- Respeita a produtos medicinais, cosméticos,
alimentos e aditivos alimentares.
Diretiva 2001/83/EC de of 6 November 2001 – Regulamentação para produtos medicinais
de uso humano.
Ambiente
Louro, 2013
Directiva 2008/1/EC – sobre prevenção e controlo integrado de poluição; OJ L 24,
29.01.2008
Directiva 2000/60/EC,OJ L 327, 22.12.2000- Água.
Directiva 2006/12/EC – Sobre desperdícios.
34