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 tamanhos
O 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 gota
Dividindo 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
1.126 km
A distância
entre Salvador
na Bahia e
Natal no Rio
Grande do
Norte é de
1126 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 tornamse 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 tamanho
Um 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 nanotecnologia
http://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 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
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 nanotecnologias
A) nano inovações incrementais
B) 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 amorfas
Podem 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?
Fulerenos
Esferas 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 autoorganizáveis. 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, elétricomagnético 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
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 INTERNACIONAL
NANOTECNOLOGIA, 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 BIODISPONIBILIDADE
DE 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 INTERNACIONAL
NANOTECNOLOGIA, 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