II Jornada Internacional de Saúde
Ocupacional
I Congresso Peruano de Medicina
Ocupacional e Ambiental
17 a 20 SET 2013
O que é Nanotecnologia?
Fátima Viegas
FUNDACENTRO
Fonte: Arline Sydneia Abel Arcuri
1
Nanotecnologia
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 nanômetros.

2
Nanotecnologia

um metro = 1 bilhão de nanômetros

O que representa isto?
3
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

4
Nanotecnologia
para entender estas
propriedades os químicos
chegaram a idéia de que a
matéria era formada de
molécula e átomos

5
O que é molécula?

A molécula é a menor parte de uma
substância pura que continua sendo
ainda a mesma substância.

Procurando entender!!
6
Nanotecnologia

O rio é formado
principalmente
de água
7
Nanotecnologia

Se enchermos uma piscina
teremos menos água, mas é
água.
8
Nanotecnologia

Se tirarmos um
copo cheio desta
piscina, ainda será
água
9
Nanotecnologia


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.
10
Nanotecnologia

Molécula é então a menor
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.
11
Nanotecnologia


Estes átomos podem se combinar e formar água, mas
também podem se combinar com outros elementos e
formar outras coisas.
Por exemplo hidrogênio combinado com carbono pode
formar uma montanha de materiais diferentes, desde
metano, que é um gás formado de um carbono e quatro
hidrogênios, até as moléculas muito complicadas que
formam o asfalto, pixe, que podem conter milhares de
carbonos e hidrogênios.
12
Na natureza tudo que existe é formado pelos
elementos que podem ser vistos na tabela periódica
13
Comparando os tamanhos


O rio Amazonas mede
6.868 quilômetros e é
cheio de água
5 milimetros
Uma piscina pode ter 10
metros de comprimento e
5m de largura e pode ser
cheia com água

Uma gota de água que
sai de uma torneira
grande pode ter por
exemplo 5 milímetros
14
Comparando os tamanhos
Esta gota pode ser dividida em gotas de
água menores que 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 auxílio
de microscópios muito especiais. Um
molécula de água tem cerca de 1
nanômetro de tamanho.


15
Comparando os tamanhos

1.126 km
A distância
entre
Salvador na
Bahia e
Natal no
Rio Grande
do Norte é
de 1126 km
16
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 milímetros (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
17
Comparando os tamanhos
18
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/
19
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 nanômetros (1
metro = a 1 bilhão de nanômetros).
20
NANOTECNOLOGIA

"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 nanômetros.


Muitos vírus são
aproximadamente do tamanho
de algumas nanopartículas.

21
Importância do tamanho
Em razão de serem 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.

22
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


23
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.
24
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.

25
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.

26
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 pela via respiratória.
A reatividade devido a grande área
superficial pode interagir com sistemas
biológicos de formas desconhecidas.

27
Impacto da Nanotecnologia
Deverá provocar importantes
conseqüências econômicas, sociais,
ambientais e militares.


São bem amplos os seus campos
de aplicação.
Mandala da nanotecnologia

http://www.ica.ele.pucrio.br/nanotech/nano_introducao.asp

28
29
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).

30
A IMPORTÂNCIA DA NANOTECNOLOGIA PARA O MUNDO
EM DESENVOLVIMENTO, SEGUNDO AS NAÇÕES 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 agrícolas 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
31
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
32
INCREMENTANDO O
GERENCIAMENTO AMBIENTAL



Nanosensores para detectar Nanocatalizadores
para reduzir a poluição atmosférica
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
33
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 o aspecto de
SST e meio ambiente são as
nanopartículas.
34
Nanopartículas?








Os tipos de nanopartículas são vários e
incluem:
partículas inorgânica ou orgânica,
cristalinas ou amorfas
Podem ser encontradas como:
partículas simples/individuais,
agregadas,
em pó ou
dispersas em uma matriz, sobre colóides,
suspensões e emulsões, nanofilmes ou
nanocamadas.
35
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.
36
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.


37
Novos conceitos de partículas
/nanocompostos?

Dendrímeros:
• São moléculas poliméricas
esféricas, formadas por
processo de autoorganização hierárquica.
Eles são usados em
aplicações convencionais 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
38
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 optoeletrônica, tais como,
lasers, LEDs e células
solares. Essas partículas
possibilitam um
confinamento de cargas
elétricas, funcionando como
uma átomo artificial.
39
Novos conceitos de partículas
/nanocompostos?

Biopolímeros:
• A grande variedade de
biopolímeros, tais como as
moléculas de DNA,
oferecem variações 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.
40
Novos conceitos de partículas
/nanocompostos?
Nanoemulsões
Gotículas de material oleoso com
poucas centenas de nanômetros
de diâmetro, misturadas 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:
antibacteriana, contra vírus
envolvidos, fungos, protozoários e
esporos devido a sua habilidade
de destruir estes organismos.




http://nano.med.umich.edu/projects.html
41
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 óptico). Exemplos:
superfície auto limpante,
proteção a corrosão de
maquinários e equipamentos,
curativos em ferimentos.



Monocamada resistente a
água.
42
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
43
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
44
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
45
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.

46
TOXICOLOGIA DOS
NANOMATERIAS








Estes podem ser tóxicos pela composição ou pelo
tamanho. Questões:
Qual é a toxicidade destes materiais?
Podem ser agrupados materiais semelhantes
relacionados a sua bioatividade?
Qual é a dose-resposta destes materiais?
Quais são os métodos apropriados para ensaios?
Que modelos de extrapolação predizem 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
47
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
48
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
49
Possíveis problemas relacionados a
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?
50
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,
no desenvolvimento de mecanismos que
evitem o aparecimento de possíveis
danos.
51
FIM

Fátima Viegas
 Médica do Trabalho
 Fundacentro-RJ
[email protected]


52