impactos da nanotecnologia na saúde e meio ambiente · borboletas ~ 50 mm bolas ~ 200 mm. ......

Seminário de Pesquisa 1Programa de Pós-Graduação

“Trabalho, Saúde e Ambiente” da Fundacentro

Impactos da Nanotecnologia na Saúde e Meio Ambiente

Maria Gricia L. GrossiArline Sydneia Abel Arcuri

FUNDACENTRO

São Paulo, 16 de setembro 2013

Ciência � Tecnologia

Nanociência � Nanotecnologia

Nanociência e NanotecnologiaAlguns autores distinguem:

• A nanociência corresponderia a fase da pesquisa que visa entender o comportamento da matéria na escala nanométrica e seus efeitos e suas influências nas propriedades dos materiais.

• A nanotecnologia exploraria estes efeitos para criar estruturas, equipamentos e sistemas com novas propriedades e funcionalidades e com isto produzir coisas passiveis de comercialização.

O que é nanotecnologia?Há várias definições de nanotecnologia, entre elas, a que considera a nanotecnologia como o desenvolvimento da pesquisa e a tecnologia em nível atômico, molecular e macromolecular, em uma escala de aproximadamente 1-100 nanômetros, para a produção de conhecimentos fundamentais dos fenômenos e dos materiais em nanoescala, com isto possibilitando a criação e o uso de estruturas, dispositivos e sistemas com novas propriedades e funções devido a estes tamanhos.

NSET - http://www.nsf.gov/crssprgm/nano/reports/omb_nifty5 0.jsp

Diferença importante do ponto de vista da ciência

Pesquisa científica “pura” �� os trabalhos são publicados e em geral acessíveis para novas pesquisas

Pesquisa voltada à tecnologia �� trabalhos são em geral protegidos por patentes bastante extensivas o que prejudica novas pesquisas

Diferença importante do ponto de vista do cientista

Pesquisa científica “pura” �� cientistas assumem pouca responsabilidade pelos conhecimentos que produzem

Pesquisa voltada à tecnologia �� cientistas estão mais envolvidos nas responsabilidades pelo que descobrem e ajudam a desenvolver

Diferença importante do ponto de vista das empresas

Pesquisa científica “pura” �� as empresas de modo geral demoram muito tempo para tomar conhecimento dos resultados das pesquisas de forma a utilizá-los para produzir “coisas”

Pesquisa voltada à tecnologia �� as empresas financiam em parte as pesquisas e acompanham as descobertas, utilizando-as mais rapidamente

Diferença importante do ponto de vista dos trabalhadores

Pesquisa científica “pura” �� demoram a ser afetados pelos resultados

Pesquisa voltada à tecnologia �� são afetados mais rapidamente pelo desenvolvimento tecnológico, muitas vezes sem tomar conhecimento dos possíveis novos riscos aos quais podem estar expostos

Diferença importante do ponto de vista dos consumidores

Pesquisa científica “pura” �� demoram a receber no mercado novos produtos

Pesquisa voltada à tecnologia �� novos produtos são introduzidos com muito mais rapidez; novas necessidades são criadas para estimular o consumo; produtos tem menos tempo de vida útil

A nanotecnologia é justamente o desenvolvimento da pesquisa e a

tecnologia que envolve a manipulação da matéria numa escala atômica e

molecular

Nanômetro?

um metro = 1 bilhão de nanômetros

O que representa isto?

zmzeptômetro10−21Ymiotametro1024

amattometro10−18Zmzettametro1021

fmfemtômetro10−15Emexametro1018

pmpicômetro10−12Pmpetametro1015

ÅÅngstrom10-10Tmterametro1012

nmnanômetro10−9Gmgigametro109

µmmicrômetro10−6Mmmegametro106

mmmilímetro10−3kmquilômetro 10³

cmcentímetro10−2hmhectômetro10²

dmdecímetro10−1damdecâmetro10¹

mmetro100mmetro100

SímboloNomeSubmúltiploSímboloNomeMúltiplo

Comparando os tamanhos

4.374 km

A distância entre Rio de Janeiro e Manaus é de

4.374 km

4.374.000 metros4.374.000.000 milímetros

4 a 5 milímetros

Assim, se comparamos a ponta de um lápis com a distância entre Rio de Janeiro e Manaus, podemos ter uma idéia do que significa um nanômetro com relação a um metro

Comparando os tamanhos

1 Å

1 nm

10 nm

100 nm

1 µm

100 µm

10 µm

1 mm

100 mm

10 mm

1 metroFio de cabelo 50 – 100 µm

Glóbulos vermelho2 – 5 µm

Virus15 – 150 nm

DNA largura2 nm

Átomo0,1 nm

Pontos quânticos10 a 50 átomos de

diâmetro - 1 a 5 nm de raio

Nanotubo de carbonoFulereno

Cabeça de alfinete1 – 2 mm

Pulga 1 mm

Formiga5 mm

Bactérias150 nm – 10 µm

Borboletas~ 50 mm

Bolas~ 200 mm

Nanotecnologia ou nanotecnologias?

Existem várias “ nanotecnologias”. As tecnologias que manipulam materiais em tamanho nano são diferentes dependendo do campo de aplicação: medicina, condutores,

informática, etc.O que todas tem em comum é que envolvem o

estudo e a manipulação da matéria em uma escala muito pequena, geralmente da ordem

de 1 a 100 nanômetros

Características básicas dos nanomateriais

• Reduzir o tamanho dos materiais até a nanoescala pode ocasionar mudanças significativas em suas propriedades.

• Devido ser tão pequenas, as nanopartículas têm uma grande relação superfície/massa que é um dos fatores responsáveis por novas propriedades físicas e químicas.

• A diminuição do tamanho faz com que aumente a área superficial das partículas.

Características básicas dos nanomateriais

diminuição de tamanho aumento da área superficial reatividade

Exemplo

Importância do tamanho

Relação entre o tamanho da partícula e o área superficial

http://www.mobisenergy.com/catalystdesign.html

Relação entre o tamanho da partícula e o área superficial

http://www.nanohorizons.com/AboutNanoTechnology.html

Este gráfico jámostra que a área começa a

aumentar significativamente abaixo de cerca

de 300 nanômetros

Número de partículas e área superficial de 10pg/cm3 de material particulado no ar

Simeonova, P.P. et al. Nanotechnology 2006

effects of nanoparticles,. in:Environmental Safety, Springer,

Fonte: Oberdörster, G. Biokinetics and Toxicological Issues and

120,155000

2401.200250

3.0162.400.00020

12.000153.000.0005

Área superficial das partículas

(µm3)

Número de partículas por

(N/cm3)

Diâmetro da partícula


A área superficial é importante porque muitas reações químicas envolvendo sólidos acontecem na superfície, onde as ligações químicas são

incompletas.

Isto provoca um grande aumento da energia superficial e, em consequência, da reatividade das partículas, o que por exemplo, provoca um aumento na atividade catalítica de alguns

materiais.


Outra razão para as substâncias mudarem de comportamento é o fato de que na medida em que a matéria éreduzida à escala nanométrica as suas

propriedades começam a ser dominadas por efeitos quânticos.

Importância do tamanhoA teoria quântica é um ramo da física que explica, entre

outras coisas, o comportamento dos átomos e dos elétrons na matéria. De acordo com ela, os elétrons podem se comportar como ondas, o que se manifesta de forma mais clara quando o material tem dimensões nanométricas. Para amostras com um número pequeno de átomos, o comportamento dos elétrons se assemelha ao observado para as vibrações da corda de um violão, que -como é sabido - só são bem definidas para certos valores de freqüências.

Esta limitação sobre o movimento dos elétrons, conhecida como confinamento quântico, tem efeito direto sobre diferentes propriedades físicas das amostras nanoscópicas, como, por exemplo, sua cor e sua condutividade elétrica.

Nanociências e nanotecnologia - Marcos A. Pimenta, Celso P. Melo http://www.ufsm.br/pgfisica/mc2.pdf


Estas características da matéria na escala nanométrica são responsáveis pela constatação de que nesta escala as

propriedades dos materiais e elementos químicos se alteram drasticamente.

Apenas com a redução de tamanho e sem alteração de substância, verifica-se que

os materiais apresentam novas propriedades e características.

Importância do tamanhoAlteração de propriedades pode incluir

mudança de:• Cor,• Solubilidade,• Resistência do material,• Condutividade elétrica,• Comportamento magnético, • Mobilidade (no corpo humano e no ambiente), • Reatividade química e• Atividade biológica, entre outras alterações.

Importância do tamanhoO alumalumíínionio em escala nano entra em combustão

espontaneamente quando em contato com o oxigênio, o que levou ao desenvolvimento da MOAB, uma das maiores

bombas não-nuclear já construídas, empregada largamente pelas tropas estadunidenses na guerra do Afeganistão

(mistura de TNT (80%) e pó de alumínio (20%)) (Rússia desenvolveu bomba quatro vezes mais potente! Enquanto a bomba

americana é equivalente a 11 toneladas de TNT, a russa equivale a 44 toneladas de explosivos

http://www.nanowerk.com/news/newsid=2546.php)

O ouroouro muda de cor em vários níveis nano. Muda até seu ponto de fusão. Em escala macro ele funde a 1064ºC,

dividido em partículas de 5 nm ele pode fundir a cerca de 830°C, enquanto partículas de cerca de 2 nm pode ficar

líquidas a 350°C .

MOAB (Massive Ordnance Air Blast), conhecida como " Mother of All Bombs" ; Trinitrotolueno (TNT)

Ponto de fusão - 1064°°°° C

Fonte: K.J. Klabunde, 2001

Ponto de Fusão do Ouro (Au)

Pon

to d

e fu

são

(oC

)

Raio da Partícula (nm)


Exemplo de variação de cor obtida em suspensões com nanopartículas de ouro de diferentes dimensões.

Comprimento de onda

Coeficientedeextinção

http://divulgacao.dcm.fct.unl.pt/Nanonasaude.pdf

Além do tamanhoAlém do tamanho há vários outros aspectos que são importantes para a

determinação das propriedades dos materiais em escala nano, especialmente com relação às nanopartículas:

�� Tamanho e distribuição de tamanho;�� Forma;� Estado de aglomeração, �� Biopersistência, durabilidade e solubilidade (em água e em gordura);�� Área superficial, �� Porosidade (pós porosos possuem área superficial muito maior do que os não porosos);

�� Química da superfície, incluindo sua: composição, energia superficial, molhabilidade, carga, reatividade, espécies adsorvidas, contaminação. Possível modificação na cobertura da partícula também é citada por alguns autores;

�� Contaminantes ou traços de impurezas; �� Composição química, incluindo dispersão da composição;�� Propriedades físicas: tais como densidade, condutividade. Alguns artigos incluem: dureza, deformabilidade;

�� Estrutura cristalina.

Exemplo do carbonoFormas conhecidas

Diamante

Grafite

Negro de fumo

Composição química variada, mas contem nanopartículas

Exemplo do carbonoNanomateriais engenheirados/manufaturados

Fulerenos

Nanotubos de carbonoPropriedades importantes

MecânicasUm dos materiais mais duros

conhecidos (semelhante ao diamante)Apresenta resistência mecânica

altíssimaCapaz de suportar pesos

Alta flexibilidadeElétricas

Suportam bem a corrente elétricaPodem atuar com característica metálica, semicondutora e até

supercondutoraTérmicas

Apresenta altíssima condutividade térmica na direção do eixo do tubo

São cerca de100 vezes mais resistente e seis vezes mais leve do

que o aço Paredes múltiplas

Pesquisa testa cabo de alumínio com nanotubos de carbono que aumenta condutividade elétrica, reduzindo perdas de energia em até 65%.

Exemplo do carbonoNanomateriais engenheirados/manufaturados

GrafenoSe comparada ao aço, ele é seis vezes mais

leves, cinco a seis vezes menos densas, duas

vezes mais duras, possui 10 vezes mais

resistência à tensão e 13 vezes maior rigidez à

flexão

Espuma de carbono apoiada sobre flor conhecida como

“Cabeça de Leão”. Foto: Reuters

Espuma de carbonoIlhas de átomos de carbono tipicamente entre 6 a 9 nm

são interconectadas aleatoriamente formando estruturas tridimensional muito leves, sólidas e

esponjosas, que podem agir como semicondutoras.

http://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=2619

MetamateriaisUm nanomaterial é um material não encontrado na

natureza, com propriedades especiais derivadas muito mais de sua estrutura do que de sua composição química.

Criação de metamateriais depende diretamente do desenvolvimento da nanotecnologia

http://www.youtube.com/watch?v=YKGpYrROwDg&feature=fvwp&NR=1

http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&v=PD83dqSfC0Y&NR=1

Impressoras 3D

Já atinge impressão na escala “nano”

http://www.megacurioso.com.br/invencoes/34537-cientistas-produzem-novos-medicamentos-atraves-de-

impressora-3d.htm

Impressão 3D começou a ser desenvolvida nos Anos 80

Cientistas produzem novos medicamentos

através de impressora 3D

Polímero biocompatível e que contém estruturas que promovem o crescimento do

osso e das células http://abertoatedemadrugada.com/2013/03/noticias-do-dia_8.html

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=impressora-

3d-nano-precisao

Impressoras 3D“La NASA invierte en una impresora 3D de

alimentos” – os astronautas escolhem o que querem comer!

Mas já existe impressoras que fazem alimento

http://revistagalileu.globo.com/Revista/Common/0,,EMI205047-17770,00-IMPRESSORA+D+E+USADA+PARA+FAZER+COMIDA.html


Desta forma:

Conhecer as características das substâncias em tamanho maior nãofornece informações compreensíveis sobre suas propriedades no nível nano.


Um material “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.

Importância do tamanhoA maior reatividade devido a grande área superficial

e aos efeitos quânticos que alteram as características físicas e químicas das

nanopartículas, podem também, provocar conseqüências não pretendidas (e até

desconhecidas)

quando elas entramem contato com o organismo humano ou mesmo

outros sistemas biológicos.

Nanotecnologia é nova?Não

A maioria dos avanços teóricos e tecnológicos na história da humanidade se desenrolou a partir de práticas empírica

de ensaio e erro. Isto também ocorreu com o desenvolvimento da nanociência e nanotecnologia.

Já estava presente na Idade Média, em que a cor dos vidros eram dependentes da resposta ao efeito do espalhamento da luz, sobre as nanopartículas de diferentes tamanhos dos aditivos metálicos a eles

adicionados.

Nanotecnologia é nova?Os artesãos medievais, sem saber, tornaram-se nanotecnólogos durante o processo de fabricação dos vitrais que eram instalados nas janelas das igrejas. . Durante a idade média (500 DC-1450 DC) estes artesões usavam diferentes produtos químicos para dar colorido a seus trabalhos. A cor vermelha era dada pelas nanopartículas de ouro e a amarela pelas de prata (NSF, 2008).

http://www.exo.net/~pauld/summer_institute/Nano%20Institute/Day%203/stainedglassclas

sroom_lessonplan.pdf

Nanotecnologia é nova?

De acordo com Zhu Huai Yong, professor associado na “Queensland

University of Technology” na Austrália, a pintura de ouro usada nos vitrais da era medieval purificam o ar

quando aquecidos pela luz solarhttp://www.informationweek.com/news/personal_tech/virtualworlds/showArticle.jhtml?articleID=210200145

Nanotecnologia é nova?Da mesma maneira, a indústria

Romana do século IV a.C. utilizou-se desses sofisticados aditivos para a produção de um

vidro multicolor. Com a junção de pó de ouro e prata ao vidro, o mesmo assumiu uma coloração

diversa de acordo com a reflexão da luz em contato com a

superfície do vaso.No Museu Britânico de Londres há uma peça artesanal chamada “Taça de Licurgo" (Século IV

D.C) feita com a técnica denominada cal-soda que contem nanopartículas de prata e ouro e

que muda de cor de um tom verde azulado a um tom vermelho profundo ao ser exposta a luz

http://www.monografias.com/trabajos57/nanotecnologia-salud/nanotecnologia-salud2.shtml

Além disso nanopartículas, por exemplo, ocorrem naturalmente no leite, na produção de maionese, na combustão de material orgânico, na

queima do cigarro e até no cozimento.

Quando começou o interesse pela escala nano?

Historicamente costuma ter seu marco inicial associado à palestra proferida em 1959 pelo físico americano Richard Feynman, intitulada "Há muito espaço lá em baixo".

Nessa palestra, que é hoje considerada o momento definidor das nanociências e nanotecnologia como uma atividade científica, Feynman (que veio a receber o prêmio Nobel de Física em 1965, por suas contribuições ao avanço da teoria quântica) sugeriu que um dia o homem conseguiria manipular objetos de dimensões atômicas e assim construir estruturas de dimensões nanométricas segundo seu livre arbítrio.

Nanociências e nanotecnologia - Marcos A. Pimenta, Celso P. Melo http://www.ufsm.br/pgfisica/mc2.pdf

Quando começou o interesse pela escala nano?

As idéias de Feynman, porém, ficaram esquecidas por mais de 20 anos.Começaram a renascer nos anos 1980 por causa de Eric Drexler, então

um jovem prodígio do MIT que resgatou, de um lado, a palavra “nanotecnologia”, cunhada por um autor, Japonês, N. Taniguchi,em artigo de 1974; e de outro, a inspirada palestra de Feynman.

Estas idéias entraram em seu livro Engines of creation (Máquinas da criação), de 1986, um ensaio sobre a possibilidade de construir máquinas moleculares, e que elas poderiam se autorreplicar sem controle, formando a chamada “meleca/gosma cinzenta” (gray goo).

O termo “nanotecnologia” foi desta forma popularizado por Drexler, que até por volta dos 2000 era fonte garantida em qualquer reportagem sobre o tema.

O termo nanotecnologia criado em 1974 tinha inclusive outro significado. Foi sugerido para descrever a manufatura precisa de materiais com tolerâncias nanométricas

http://www.unesp.br/aci_ses/revista_unespciencia/acervo/22/nanotecnologia-tamanho-real

Quando começou a ser possível conseguir trabalhar na escala nano?

Por que apesar de existirem, não era possível explicar o comportamento

proveniente de materiais nanométricos?

A resposta é simples:A resolução do microscópio óptico, único

disponível até pouco tempo atrás, não permite a observação de objetos na

escala nanométrica.


Só é possível a nós, seres

humanos, ver objetos

iluminados por luz visível


O microscópio óptico sópermite a observação de objetos em tamanhos maiores do que a metade de 400 nm!

O que é novo?A previsão de Feynman só foi possível no início

da década de 80, com o desenvolvimento por físicos europeus dos microscópios eletrônicos de varredura por sonda, dentre os quais hoje se incluem o microscópio de tunelamento e o

microscópio de força atômica.

Além da visualização nanométrica de uma superfície, eles permitem manipular átomos e moléculas, que podem ser arrastados de um

ponto e depositados em outro ponto previamente selecionado

O que é novo?

Estes novos equipamentos e o avanço da nanociência é que nos levaram a este

momento.

O próprio termo nanotecnologia só foi criado em 1974 por N. Taniguchi para descrever a manufatura precisa de materiais com

tolerâncias nanométricas

Atualmente, com os microscópios de

varredura é possível obter uma imagem dos átomos na superfície de um material.

Microscópio de varredura eletrônica (SEM, scanning electron microscope),Microscópio de varredura de força atômica (SFM, scanning force microscope)Microscópio de varredura de tunelamento (STM, scanning tunnellingmicroscope)

baseiam-se em princípios diferentes, mas possuem um significado comum. A superfície do material é percorrida com uma ponta tão fina que termina em um átomo como mostra a figura.

http://www.qmc.ufsc.br/geral/solido/solidos_stm.html

http://www.youtube.com/watch?v=4whIfrA6d1U

TiposMicroscópio de tunelamento - minúscula ponta feita de

material condutor percorre - ou varre - toda a superfície da amostra a ser analisada.

Com o microscópio de efeito túnel, passou-se a “enxergar” os átomos, antes jamais vistos, e, melhor ainda, conseguiu-se manipulá-los.

O microscópio de efeito túnel só funciona com amostras de materiais condutores ou semicondutores; do contrário, não haveria passagem de corrente elétrica. Materiais isolantes, como vidro ou células vivas, seriam invisíveis.

TiposMicroscópio de força atômica (AFM, em inglês) -

com uma ponta de um pequeno fragmento de diamante, que contorna os átomos da amostra exercendo uma pressão pequena o suficiente para não destruí-la. Conforme o fragmento de diamante se move quando encontra saliências, move-se também a ponta, criando-se então imagens como no outro tipo de microscópio.

Surgiu em 1986. A agulha, ao aproximar a eletrosfera do seu último átomo das eletrosferasdos átomos da amostra, sofre a ação de forças de repulsão. A agulha está apoiada sobre uma alavanca onde há um espelho que reflete um feixe de laser, as variações do feixe refletido determinam os movimentos da agulha e consequentemente o relevo da amostra.

http://www.xtimeline.com/evt/view.aspx?id=313613

Representação didática dos microscópios de varredura de tunelamento (STM) e de força atômica (AFM)

http://www.google.com.br/imgres?imgurl=http://qnint .sbq.org.br/sbq_uploads/layers/imagem2197.png&imgre furl=http://qnint.sbq.org.br/qni/visualizarTema.php %3FidTema%3D27&usg=__MmO15dCVRVJTFCK6tfzC5YSfbcE=&h=34 6&w=701&sz=126&hl=pt-BR&start=54&zoom=1&tbnid=kSZb-JcR6Ce06M:&tbnh=69&tbnw=140&ei=kk9NT_n4OI6-gAe-64i3Ag&prev=/search%3Fq%3Dmicrosc%25C3%25B3pio%2Bde %2Bfor%25C3%25A7a%2Bat%25C3%25B4mica.%26start%3D42% 26hl%3Dpt-BR%26sa%3DN%26gbv%3D2%26tbm%3Disch&itbs=1

O que é novo?Manipulação de átomosIBM escrito com átomos de xenônio sobre uma placa de niquel, com um microscópio de rastreamento de

tunelamento

Átomos de ferro sobre cobre

http://www.youtube.com/watch?v=4whIfrA6d1U

http://lamp.tu-graz.ac.at/~hadley/nanoscience/week1/1.html

http://www.itwire.com/content/view/14374/

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

Escala das partículas

Nanopartículas

Ultrafinas RespiráveisPM 10

1 nm 10 nm 100 nm 1 µm 10 µm

PM 2.5

file:///C:/Documents%20and%20Settings/arline/Config ura%E7%F5es%20locais/Temporary%20Internet%20Files/Content.IE5/OP2R4HIJ/363,52,Slide 52

Fontes de nanopartículas

São as criadas propositadamente pelo homem:Nanotubos de carbono;Fulerenos;Pontos quânticos;Etc.

São as não criadas intencionalmente, mas como sub produto da atividade humana:exaustão de veículos a diesel, combustão de carvão, óleos;fumos metálicos; diferentes processos industriais

Encontradas na natureza provindas de: rochas vulcânicas, fumaça, poeiras de minerais, vírus, etc.

Engenheiradas ou manufaturadas

Incidentais ou antropogênicas

Naturais

Naturais

VVíírus darus da Influenza 75Influenza 75--100 nm100 nm

Incidentais ou antropogênicas

Engenheiradas ou manufaturadas

Nanopartículas?

Adaptado de Prof.Dr. Guilherme F. B. Lenz e Silva, PMT/POLI/USP – In: Simpósio Internmacional: Impactos dos Nanomateriais sobre a Saúde dos Trabalhadores e sobre o Meio-Ambiente –

http://www.fundacentro.gov.br/dominios/CTN/anexos/Apresentao%20Guilherme%20F%20B%20Lenz%20e%20Silva.pdf

Comparação entre nanopartículas naturais e antropogênicas e as engenheiradas

Tamanho pequeno, grande área superficial por massa, composição química

Tamanho pequeno, grande área superficial por massa, composição química

Significância toxicológica

Bem definidaVariável até bem definidaComposição química

Sim Sim Agregação no ar

Não Sim Agregação quando gerada

Mono dispersaPoli dispersaDistribuição de tamanho

< 100 nm< 100 nmTamanho

Partículas primárias:

Nanopartículasengenheiradas

Nanopartículas naturais ou antropogênicas (ultrafinas)

Fonte: Oberdörster, G. Biokinetics and effects of nanoparticles, in: Nanotechnology, Toxicological Issues and Environmental Safety; Simeonova, P. P. et al., Springer, 2006

Na saúde dos trabalhadores

Conhecer as características das substâncias em tamanho maior

não fornece informações compreensíveis sobre suas propriedades no nível nano.


Apesar de já existir alguns trabalhos ainda há uma séria falta

de conhecimento sobre os aspectos de segurança desta

tecnologia.


É conhecido que os efeitos toxicológicos das partículas ultrafinas são muito mais severos conforme diminui o seu tamanho mas pouco é conhecido sobreo mecanismo pela qual as partículas extremamente pequenas migram para

dentro do corpo e se acumula em tecidos e órgãos.

Efeitos Cardiovasculares de Nanopartículas

Na últimas décadas estudos epidemiológicos e toxicológicos forneceram evidencia que níveis elevados de material particulado no ar ambiente poluído estão associados com aumento da morbidade e mortalidade por problemas cardiovasculares.

Vários fatores de risco de doenças cardiovasculares, por exemplo: elevação da freqüência cardíaca, diminuição da variabilidade da freqüência cardíaca, vasoconstrição arterial, pressão arterial sistólica aumentada, e aumento da viscosidade plasmática foram associadas com a exposição à partículas no ambiente.

Estas alterações podem resultar em conseqüências negativas para a função cardíaca, especialmente em pacientes com doença cardíaca isquêmica, arritmias cardíacas e insuficiência cardíaca congestiva

http://www.akpf.org/health2009/data/Health-VERT-200 9/ETH-Healt_effects/2004/Presentations/Schulz.pdf

Inalação de nanopartículas

European Heart Journal (2013) 34, 1251–1253

Inalação de material particulado

Desregulaçãoautônoma

Translocação direta no sangue

Inflamação pulmonarInflamação sistêmicaHipercoagulabilidade

↑↑↑↑ Ativação das plaquetas↑Aterosclerose

↑↑↑↑ Frequência cardíaca

↑↑↑↑ Pressão arterial↓↓↓↓ Variabilidade da pulsação

ArritmiasMorte súbita

Síndrome coronária aguda

Impactos á Saúde dos Trabalhadores

Estudos epidemiológicos mostram uma correlação

significativa entre a mortalidade devido a

doenças cardiorrespiratórias e a

concentração de partículas de dimensões nanométricas presentes em situações de poluição

do ar.

Em dias de greve do metrô há um aumento dos atendimentos nos

hospitais por problemas respiratórios

Estudo feito em Londres relacionando mortalidade com a área superficial das partículas

http://www.lbl.gov/msd/msd_safety/assets/ASSE%20Introduction%20to%20NanotoxicologyFinalSmall.pdf

Nanotoxicologia?

Nanotoxicologia, � sub-especialidade da toxicologia.

Trata-se da toxicologia das nanopartículas (partículas <100 nm) que aparentam ter alguns efeitos tóxicos não usuais e diferentes das partículas da mesma substância, mas de tamanho maior.

Res

post

a do

org

anis

mo

Morte

ExposiçãoHomeostasesaud

ável

Compensação

Não Compensação

doen

ça

Reversível

Cur

ável

incu

ráve

l

Irreversível

Padrões de Qualidade

IBE

Relação Exposição X EfeitoDepledge et al., 1993, modificadoPor Gil Ricardi, AFT/DRT/SP

Res

post

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ExposiçãoHomeostasesaud

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Compensação

Não Compensação

doen

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Reversível

Cur

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l

irreversível

Padrões de Qualidade

IBE

Relação Exposição X EfeitoDepledge et al., 1993, modificadoPor Gil Ricardi, AFT/DRT/SP

Não é satisfatório para nanotoxicologia

Curvas representando área superficial x dose?

Toxicidade de TiO2 ultrafino parece maior do que TiO2por unidade de massa

Toxicidade é equivalente quando o que se utiliza como medida de comparação é a área superficial

PMN = Measured polymorphonuclearneutrophils in lung lavage fluid, anindex of inflammation

Fonte original: Oberdorster, IntArch Occup Environ Health. 2001 Jan; 74(1):1-8.

http://ceramics.org/wp-content/uploads/2009/07/technical_geraci.pdf

DúvidasÉ biologicamente plausível que a medida em que o tamanho da partícula

diminui, ocorra um aumento repentino na absorção ou

toxicidade.É importante estabelecerse esta é uma situação

típica ou é especifica para certas nanopartículas.

8. Are current risk assessment methodologies for nanoparticles adequate?

http://ec.europa.eu/health/opinions2/en/nanotechnol ogies/l-3/8-risk-assessment.htmhttp://ec.europa.eu/health/opinions2/en/nanotechnol ogies/index.htm#8

http://ec.europa.eu/health/ph_risk/committees/04_sc enihr/docs/scenihr_o_003b.pdf

Vias de penetração

Trato respiratório– Translocação do pulmão para o sistema circulatório– Translocação pelo nervo olfativo e trigêmeo

Pele – Através das células do extrato córneo– Por entre as células do extrato córneo – movimentação

dos pulsos– Folículo do cabelo– Glândulas de suor– Através da pele inflamada ou ferida

Ingestão

Nanotoxicologia

Adaptação: http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=1382.php

pele

Ar, água, roupas Introdução demedicamentos

Ar Alimento, água

SNC

SNP

Trato GI

Linfa

Fígado

Linfa

Sangue(plaquetas/monócitos/

células endoteliais)

Medula óssea

Trato respiratório

Nasal traqueo alveolarbronquial

Outros sítios(por ex: músculos, placenta)

Rins Baço Coração

Suor/esfoliação Urina Leite materno Fezes

Deposição Injeção Inalação Ingestão

Rotas confirmadas

Rotas potenciais

Exposição

Rotas de entrada

Translocação edistribuição

Rotas de excreção

Neurôn

ios

Neurô

niosN

eurônios

Deposição das nanopartículas no sistema respiratório

http://www.mindfully.org/Health/2004/Nonoparticles-On-Brain2004.htm

http://bibliotecadeinvestigaciones.wordpress.com/biologia/sistemas-y-aparatos-del-cuerpo-humano/sistema-

respiratorio/

http://www.lbl.gov/msd/msd_safety/assets/1.introduction_nanotoxicology.pdf

Penetração de fulereno pela pele com flexão

Vias de penetração de substâncias aplicadas

topicamente através da pele

Borm et al. Particle and Fibre Toxicology 2006 3:11 doi:10.1186/1743-8977-3-11

http://www.particleandfibretoxicology.com/content/3 /1/11

Nanotoxicologia

Há vários mecanismos propostos para explicar a formação destas espécies reativas.

No final todas resultam em danos no DNA, proteínas, lipídeos e outras biomoléculas, inflamação e mesmo a morte celular.

Kelly, R. J. “Occupational Medicine Implications of En gineered Nanoescale particulate Matter”http://repositories.cdlib.org/cgi/viewcontent.cgi?a rticle=6203&context=lbnl

Nanotoxicologia

Segundo Metcalfe et col. a toxicidade dos nanomateriais, uma vez que entram nos tecidos dos organismos ou são transportados pela membranas, pode ocorrer por uma ou combinação de quatro mecanismos.

Nanotoxicologia: Mecanismo1º toxicidade dos constituintes químicos do NM, que é liberado, como

o caso dos íons tóxicos de cádmio das nanopartículas de CdTe.2º relativo ao tamanho e a forma das nanopartículas, que produzem

impedimento estérico ou interferências com macromoléculas tais como fosfolipídios, ácidos nucleicos ou proteínas (estudo in vitrosobre penetração e toxicidade de pontos quânticos de CdTe em células nervosas e glial foram mais pronunciadas com CdTe de 2,2 nm, carregados positivamente, do que as nanopartículas com 5,2 nm, igualmente carregadas).

3º propriedades da superfície: propriedades fotoquímicas, campo elétrico localizado, densidade de carga e semicondutância eletrônica (Formação de radicais oxigênio que podem danificar macromoléculas)

4º capacidade das NM de agir como vetor para o transporte de produtos químicos tóxicos para tecidos sensíveis. ( estudo com peixes, a acumulação de cádmio foi aumentada de 2,5 vezes quando nanopartículas de TiO2 foi adicionada em conjunto com os sais de cádmio

Interferência na divisão celularInterações potenciais entre NPs e a divisão

celular.

Na mitose normal (topo), os centrossomas (verdes) e os microtubos (vermelhos) do fuso

mitótico assegura que cada célula filha receba o mesmo numero de cromossomas. NPs podem

interferir na segregação ordenada dos cromossomos para originar as células filhas

(abaixo). SWCNTs (nanotubos de carbono de parede simples – marrons) formam nanocordasque podem variar de tamanho mas podem ser similares ao diâmetro os microtubos do fuso

mitótico. As nanocordas SWCNT interagem com os centrossomas, microtubos, e DNA,

interferindo na segregação chromossomal e causando

potencial aneuploidia. (Aneuplóide é a célula que teve o seu material genético alterado, sendo portador de um número cromossômico

diferente do normal da espécie )Toxicologic Pathology - http://tpx.sagepub.com/content/41/2/395.full.pdf+html

Livro: Nanopathology. The health impact of nanoparticles”, Gatti, A. & Montanari, S.,

2008

Os autores analisam muitos exemplos de pessoas com sérias enfermidades nos pulmões, fígado e rins, cujas análises

desafiavam os métodos médicos usuais.

Estes indivíduos tinham algumas coisas em comum: viviam perto de incineradores, participaram de guerras, estavam de alguma forma envolvidos em indústrias que utilizavam

combustão em altas temperaturas na área de produção ou onde ocorria moagem ou polimento de metais.

Segundo eles muitas destas patologias parecem relacionadas com as nanopartículas produzidas nestes processos.

http://www.nanomagazine.co.uk/books.php?PHPSESSID=e7544bbfbecee6df78499fbab180310e

Alguns estudos já realizadosEstudo 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

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.

Nanopartículas de alumínio podem provocar a redução do crescimento das raízes de milho, soja e cenoura

Nanotechnology: Opportunities and Risks for Humans and the Environment, 2006

Toxicidade de Nanotubo de Toxicidade de Nanotubo de CarbonoCarbono

Paulistinha (Danio rerio)

A exposição de embriões de paulistinha ànanotubo de carbono ocasionou uma diminuição da procriação dos peixes

Nanotechnology: Opportunities and Risks for Humans and the Environment, 2006Palestra Pryscila D. Marca, IQ-UNICAMP, “Seminário Impactos da nanotecnologia sobre a Saúde dos trabalhadores e sobre o meio ambiente”, 24 de outubro 2008, Campinas

Toxicidade de Nanotubo de CarbonoToxicidade de Nanotubo de Carbono

Alguns tipos de nanotubos de carbono introduzidos na cavidade abdominal e

pulmão de camundongos mostram patogenicidade semelhante ao amianto em

um estudo piloto

http://www.nature.com/nnano/journal/v3/n7/abs/nnano.2008.111.html

Alguns estudos járealizados

MAIS POTENTE DO QUE A CROCIDOLITA!http://www.lbl.gov/msd/msd_safety/assets/1.introduction_nanotoxicology.pdf

Duas nanofibras aparentemente similares:

• Asbesto crisotila (esq.);• Nanotubo multifoliado de carbono

(acima);• Toxicidade similar?

www.gly.uga.edu/schroeder/geol6550/CM07.html

Amianto e nanotubo de carbono

Semelhanças entre o amianto (a) e os nanotubos de carbono (b). Imagens a 4.000 y 6.000 aumentos, respectivamente

a b

http://www.mapfre.com/fundacion/html/revistas/segur idad/n114/articulo1.html

Alguns estudos járealizados

Um estudo mostrou pela primeira vez que nanotubos de carbono tem a habilidade

de atravessar para o citoplasma e núcleo de uma

célula.

http://www.physorg.com/news114348754.html

Esta é imagem obtida com um microscópio de transmissão eletrônica que mostra nanotubos de carbono (áreas escuras) dentro do núcleo de uma

célula.

Nanoprata

Alguns dados sobre a prata:- é tóxica para o meio ambiente, mata microorganismos indiscriminadamente, não só os patogênicos

– afeta a capacidade reprodutiva de alguns organismos aquáticos invertebrados, podendo atingir inclusive os peixes

– Ingestão em altas doses pode provocar angria

O que sabemos sobre a prata pode ser aplicado a nanoprata?

O que irá ocorrer com o lançamento da nanoprata nos sistemas aquáticos?

A exposição dos trabalhadores pode comprometer sua saúde? (Valeria Pinto, “USO DE PRATA – antiga prática, novos problemas?”, V

SEMINANOSOMA, Natal, 16 de outubro de 20080

Potencial efeito fotocarcinogênico de

nanopartículas em filtros solaresNanopartículas de dióxido de titânio e oxido de zinco vem sendo

crescentemente utilizadas em filtros solares.

Enquanto os mesmo compostos em partículas maiores atuam pela reflexão da radiação UV, na forma de nanopartículas, elas absorvem a radiação UV, resultando em fotocatálise, com liberação de espécies ativas de oxigênio. Estas são conhecidas por terem a capacidade de alterar o DNA. Estudos preliminares sugerem que este processo fotocatalítico pode não ser significante, porque as nanopartículas não penetram abaixo do nível do estratum corneum. Entretanto, alguns estudos recentes sugerem que as nanopartículas podem, sob certas circunstâncias, romper esta barreira. A maioria destes estudos utilizaram modelos em pele de animal em vez de pele humana.

Australasian Journal of Dermatology (2010)http://www.idlc.com.au/pdf/IDLC-Final-nanoparticle-sunblock-lecture.pdf

Dúvidas

“Quanto financiamento e tempo será necessária para testar os nanomateriais que chegam no mercado? ... Um estudo recente indica que a avaliação dos riscos dos 190 nanomateriais que estão sendo atualmente produzidos exigiria um investimento de U$ 249 milhões (assumindo hipóteses otimistas sobre os perigos). O uso de estratégias de ensaio em série poderia reduzir este montante e os atuais baixos volumes de produção de alguns materiais pode reduzir a necessidade de testar todos. Mas o desafio de avaliação de risco provavelmente aumentará de complexidade e custo a medida em que novos materiais entrem no mercado e, sobretudo, quando os produtos de segunda e terceira geração de nanomateriais entrarem em produção comercial.”

Breggin et al. Na publicação: Securing the Promise of Nanotechnologies-Towards Transatlantic Regulatory Cooperation -Setembro 2009

http://www2.lse.ac.uk/internationalRelations/centresandunits/regulatingnanotechnologies/nanopdfs/REPORT.pdf

Fogo e explosãoUm dos fatores que contribuem para a facilidade de ignição e violência explosiva

de uma nuvem de pó é o tamanho da partícula ou área superficial específica.

Por tanto, a tendência geral é:

Tamanho área específica facilidade de ignição e violência explosiva

Fogo e explosãoAlém disso:

• A habilidade dos nanomateriais se tornar eletrostaticamente carregado durante o transporte, manuseio e processamento é também um fator de um risco a ser considerado. Esta tendência de se carregar aumenta drasticamente com o aumento da área superficial do nanomaterial.

• Alguns nanomateriais podem iniciar reações catalíticas dependendo se suas composições e estruturas, o que não pode ser antecipado apenas com base em sua composição química

• Nanopartículas também podem provocar curto circuito em equipamentos elétricos devido sua facilidade em penetrar em pequenas frestas destes equipamentos

Com relação ao meio ambiente

São relatados vários benefícios da nanotecnologia nesta área, sendo que são muito pouco conhecidos os riscosda dispersão dos nanomateriais no ambiente, assim como para a saúde

humana.

Meio Ambiente: Benefícios

Aspecto geral

• Menor uso de matérias-primas e recursosnaturais

• Menor uso de energia

• Tratamento e purificação de água

• Geração, estocagem e conservação de Energia

• Redução da emissão dos carros

• Produção limpa

• Remediação e detecção de contaminação ambiental

• Redução da poluição na agricultura - Saúde das culturas agrícolas protegidas por nanosensores

Meio Ambiente: Benefícios

Incrementando o GerenciamentoAmbiental

• Nanocatalizadores para reduzir a poluição atmosférica

• Nanosensores para detectar materiais tóxicos

• Dispositivo para sequenciar moléculas simples de ácido nucléico 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

Meio ambiente - impactos

Inúmeras 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?• Que efeitos podem causar nas diferentes

formas de vida do planeta?

Liberação de NPcomo:

Aplicação em produto

NP livres

NP agregadas

NP ligadas emUma matriz

NP como funcionalizada

Fatores ambientais que influenciam na aglomeração e desaglomeração

Agregação

Fat

ores

am

bien

tais

Mod

ifica

ções

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o m

eio

ambi

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agre

gaçã

o

agre

gaçã

o

Modelo de dispersão dos NM no ambientefonte: Metcalfe et col. Livro NATO 2009

Fontes de contaminação Processos e meios de transporte Caminhos e receptores

Contato ingestão

Nanoestruturas engenheiradas

Nanodispositivosengenheirados

Intermediários de reações

Produção de resíduos

Produtos de degradação

Ar

AgregaçãoDegradação por UV

Solo

Degradação

Água

AgregaçãoDegradação

Sedimentos

Degradação

Vertebrados terrestres

Invertebrados terrestres

Invertebrados aquáticos

Peixes

Invertebrados do fundo do mar

Peixes

Inalação

Contato

Contato ingestão

Ingestão

Ingestão

Ingestão

Contato ingestão

Contato ingestão

Contato ingestão

Contato ingestão

Contato ingestão

Contato ingestão

Ingestão

Ingestão

Ingestão

Caracterização dos nanomateriais engenheirados(ENM) no ambiente

Fonte: NOWACK, B et al. 2012 <http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.726/pdf>

ENM original (P - ENM)“como produzido”

ENM modificado - produto(PM - ENM)

ENM desagregado - produto(P-ENM)

ENM transformadoAmbientalmente

(ET - ENM)

Pro

duto

Am

bien

te

Incorporação no produto

Desagregação

Liberação

Como reconhecer e controlar os impactos das Nanotecnologias no meio ambiente do trabalho ?

Passos desenvolvidos pela Higiene ocupacional para proteger os trabalhadores

Fonte: Approaches to Safe Nanotechnology (DHHS (NIOSH) Publication 2009-125) 111

Caracterização do potencial de risco (hazard)Como e em que condições pode ser nocivo?

Avaliação da exposiçãoHaverá exposição em condições de trabalho real?

Caracterização do riscoA substância é perigosa e haverá exposição?

Gestão do riscoQue técnicas podem ser usadas para minimizar o risco?

Identificação do potencial de risco (hazard)Há razão para acreditar que pode ser nocivo?

Há razão para acreditar que pode ser nocivo?

Recente revisão conclui que há um consenso entre os especialistas que uma caracterização precisa e

completa das nanopartículas é parte essencial para a avaliação de seu potencial toxicológico em sistemas

biológicos.http://nmi.jrc.ec.europa.eu/documents/pdf/ENRHES%20Review.pdf

Porém há uma séria falta de conhecimento sobre as características toxicológicas dos materiais

nanoestruturados

Identificação do potencial de risco


Que informações deveríamos ter?– Nome comercial e técnico– Composição química– Todas as informações sobre as variáveis que poderiam afetar as características do material

– FISPQ

GHS ainda não especifica critérios necessários para classificação de

nanomateriais

Sem isto esclarecido fica difícil responder a outra dúvida:

- Qual é a toxicidade destes materiais, que podem ser muito diferentes das do mesmo material em escala maior?



Quais são os métodos apropriados para testes de toxicidade?

É usual encontrar dados contraditórios na literatura sobre toxicidade de

substâncias químicas e sobre possíveis doenças que elas podem causar. No caso dos estudados de nanotoxicologia ainda há falta de métodos validados o que

dificulta ainda mais os estudos.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f4/Nanotoxicology.jpg

Caracterização do potencial de risco

Como e em que condições pode ser nocivo?

Situações de risco�Gerar nanopartículas na fase gasosa em sistemas não enclausurados aumenta a chance de aerossóis se dispersarem no ambiente

� Manuseio de pós nanoestruturados pode resultar em formação de aerossóis

� Trabalhar com materiais em meio líquido sem proteção adequada (por exemplo:luvas) aumenta a probabilidade de exposição pela pele

� Trabalhar com materiais líquidos durante operaçõesde mistura ou transferência ou onde estiver envolvido um alto grau de agitação pode causar a formação de gotas no ar inaláveis ou respiráveis (inclusive limpeza de EPIs)

http://www.nanoarchive.org/572/1/Occupational_Risk_ Management_of_Engineered_Nanoparticles.pdf

Situações de risco� Fazer manutenção em equipamentos ou processos usados para fabricação de nanomateriais, ou limpeza de derramamento ou material contaminado, representa um potencial de exposição aos trabalhadores que efetuarem estas tarefas

� Limpeza de sistemas de coleta usados para captura de nanopartículas aumenta o potencial de exposição pela pele ou inalação

� Trabalho com máquinas, jateamento com areia, perfuração ou outros procedimentos que levam a quebra de materiais contendo nanopartículas podem levar a formação de aerossóis.

Atividades de riscoLevar em conta todo o ciclo de vida dos produtos:

– Laboratórios de pesquisa de novos produtos e de controle de qualidade

– Operações em escala piloto do laboratório a indústria

– Produção/Fabricação– Transporte– Incorporação em produtos– Comercialização– Usuários– Resíduos/Eliminação– Reciclagem

Ambientes de trabalho

Quantidade:mg a gramas

Uso:Otimizar rendimentos

Material de teste

Grupo de exposição:Pesquisadores; técnicos, trabalhadores de manutenção e de tratamento de resíduo

Pesquisa

Laboratório de “criação”

Quantidade:Em batelada - kg

Uso:teste de material

desenvolver conceitos e clientes

Manejo e armazenamento interno��

transporte

Quantidade:kg a até 1000 kg

Uso:Otimizar o projeto de processo

Conduzir processo em escala

Quantidade:mercado de teste: até 1000 kg

Uso:Aplicações amplas de clientes

Otimizar processo e fluxo de material: “Make, Pack, Ship”

Laboratório de escala piloto

Desenvolvimento de processo

Desenvolvimento de produto

Desenvolvimento

Armazenamento interno e externo

��

transporte

Produção de material��

embalagem��

Transporte��

Teste de mercado,ensaios experimentais, desenvolvimento de aplicação

Produção/embalagem��

armazenagem��

embarque

Cliente de uso secundárioCriar ou incorporar no nanopermitido

Cliente de uso primárioAplicação direta do consumidor final

Produção/manufatura

Operação e manutenção de produção

resíduo

resíduo

- Desenvolvimentode produto

- Mercado de teste- Formulação- Aplicação- Produção

Geração de resíduo

Tratamento, reciclagem, destino ambiental

Grupo de exposição:Pesquisadores; técnicos; trabalhadores de escala piloto, manutenção, tratamento de resíduo e transportadores

Grupo de exposição:Pesquisadores; técnicos; trabalhadores de manutenção, tratamento de resíduo e transporte

Grupo de exposição:Pesquisadores; técnicos; trabalhadores de escala piloto, processo, fábrica, manutenção, armazenamento, tratamento de resíduo e transporte

Grupo de exposição:técnicos de produção; trabalhadores P&D, manutenção de processo, fábrica, armazenamento, transporte, tratamento de resíduo

Grupo de exposição:Consumidor direto; trabalhador auxiliar, de manutenção e tratamento de resíduos

Desenvolver concepção; desenho/molécula/partícula; identificar mercado e aplicação

Desenhar processo; produzir quantidades para teste

Produzir em grandes volumeMelhoramento do processo

Matéria-prima e materiais interm.

Matéria-prima e materiais interm.

Ambientes de trabalho - Exposição ocupacional a nanomateriais

Fonte: Adaptada de SCHULTE et al., 2008; NIOSH, 200 9a

Importante considerar todo o ciclo de vida

Manuseio de nanotubo

Nanotubo de carbono de parede simplesfile:///C:/Documents%20and%20Settings/arline/Configura%E7%F5es%20locais/Temporary%20Internet%20Files/Content.IE5/OP2R4HIJ/361,48,Slide 48

Avaliação da exposição

Haverá exposição em condições de trabalho real?

Como avaliar a possível exposição?

• Estima-se que cerca de 20.000 pesquisadores estão atualmente envolvidos com os NMs e que para os próximos 15 anos haverá cerca de 2 milhões de pessoas trabalhando com eles*. Segundo Rocco (2011)** estima-se 6 milhões até 2020.

• No Brasil, a Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial, por meio de pesquisa no Diretório dos Grupos de Pesquisa no Brasil do CNPq, identificou 469 grupos que atuam em Nanociência & Nanotecnologia, envolvendo 3.502 pesquisadores***

Exposição

*) http://www.nano.gov/html/res/faqs.html; **) http://www.etui.org/Publications2/Guides/Nanomaterials-and-workplace-health-safety.-What-are-the-issues-for-workers***) http://www.abdi.com.br/?q=system/files/Panorama_INI_Nanotecnologia_0.pdf

Qual a métrica a ser usada para conhecer os riscos?

• Massa?

• Número de partícula?

• Área superficial?

Até o momento, NÃO HÁ:

• limite de exposição específico para nanomateriaisengenheirados;

• consenso nacional ou internacional sobre técnicas demedição para nanomateriais no local de trabalho.

A pesquisa atual indica que o tamanho, área superficial e química (ou atividade) da superfície da partícula para materiais nanoestruturados podem ser mais importantes do que a massa e a forma da substância química em macro escala.

Qual a métrica a ser usada para conhecer os riscos?

•contadores de partículas (CPC),

•medidores de partículas com base namobilidade elétrica (DMA e SMPS) ecomportamento inercial (ELPI)

•medidores de área superficial (DC).

Técnicas para monitorizar nanopartículas em suspensão no ar

Como avaliar a exposição?

As nanopartículas podem se aglomerar ou aglutinar e neste caso o que os

trabalhadores estarão respirando?

Como avaliar a exposição?Estes materiais (BSI – PAS 71:2005) podem ainda ser encontradas nas formas de:

Aglomerados grupo de partículas mantidas juntaspor forças relativamente fracas (incluindo força devan der Waals, eletrostáticas e tensão superficial

Agregados partículas heterogêneas nas quais seusvários componentes são mantidos juntas por forçasrelativamente fortes e desta forma não sãofacilmente quebrados separadamente

http://www.bsigroup.com/sectorsandservices/Forms/PAS-71/Download-PAS-712005-Vocabulary---Nanoparticles/

Meia vida de coagulaçãoà diferentes concentrações de nanopartículas em

vários tamanhos

43,98 dias63,34 min3,8 s3,8 ms20

8,1 dias11,67 min0,7 s0,7 ms10

33,34 hrs2 min0,12 s0,12 ms5

3,34 hrs12 s12,00 ms12 µs2

36,67 min2,2 s2,20 ms2,2 µs1

6,5 min0,39 s0,39 ms0,39 µs0,5

1 ng m-31 µ m-31 mg m-31 g m-3

Meia vidaDiâmetro de partícula

Health effects of particles produced for nanotechnologiesHSE http://www.hse.gov.uk/horizons/nanotech/healtheffects.pdf

Como avaliar a exposição?Ainda há necessidade de discriminação entre as

partículas existentes no ambiente e as partículas engenheiradas.

Este é um fator importante a ser considerado na estratégia de amostragem.

Segundo recomendações de estratégia desenvolvidas por NIOSH:

Importante: independentemente dos parâmetros métricos e dos métodos escolhidos para a

avaliação da exposição, é crítico que se realize medições ANTES da produção ou processamento

dos NM, para estabelecer dados iniciais de “background” sobre a exposição.

Como avaliar a exposição?

0,00E+00

5,00E+04

1,00E+05

1,50E+05

2,00E+05

2,50E+05

3,00E+05

3,50E+05

4,00E+05

09:53

:55

09:58

:03

10/02

/2011

10/06

/2019

10/10

/2027

10:14

:35

10:18

:43

10:22

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10:26

:59

10:31

:07

10:35

:15

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:23

10:43

:31

10:47

:39

10:51

:47

10:55

:55

11:00

:03

11/04

/2011

11/08

/2019

11/12

/2027

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:35

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:43

11:24

:51

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:59

11:33

:07

11:37

:15

11:41

:23

11:45

:31

11:49

:39

11:53

:47

11:57

:55

con

cent

raçã

o em

nún

ero

de

part

ícul

as [P

/cm

³]

interior da capela de fluxo

laminar

Espectrômetro de Absorção Atómica- Forno de grafite

Medição de Be_Urina

Aspiração

Espaço aberto para fumantes Chapa de aquecimento

motor elétrico

Queimando um palito de fósforo

Resultados das medições feitas para avaliar as concentrações de fundo que interferem na

concentração em número de nanopartículas que podem interferir na avaliação da exposição em ambientes de

trabalhoResultados obtidos no estágio da Maria Gricia Lourdes Grossi na

BAUA, julho 2011

Caracterização do risco

Risco é um conceito relacionado com a possibilidade ou probabilidade de ocorrência de

algum dano, e sua magnitude está também relacionada com gravidade do dano:

RISCO = PROBABILIDADE DE OCORRÊNCIA DE UM DANO X GRAVIDADE DO DANO

Gravidade jGravidade jGravidade jGravidade jáááá éééé pouco conhecida!pouco conhecida!pouco conhecida!pouco conhecida!

Caracterização do risco

Danos á saúde dos trabalhadoresMédio/reversível Severo/

irreversível

Duração da jornada

Pasta/suspensão aglomerado Altamente dispersoForma física

Quantidade

miligramas

quilogramas8 horas

15 minutos

Ventilação local

exaustora

Sistemas enclausurados

Exposiçã

o e risco

Fonte: http://www2.unitar.org/cwm/publications/event/Nano/Lodz_11_Dec_0

9/documents/9_Measure_to_control.pdf

Dúvidas na avaliação dos possíveis impactos àsegurança e saúde dos trabalhadores

Os mecanismos de controle recomendados pela Higiene ocupacional são suficientes?

Existe proteção respiratória eficiente para o trabalho com nanomateriais, quando ela

for necessária?






Gestão do riscoQue técnicas podem ser usadas para minimizar o

risco?


Gestão do risco

Que técnicas podem ser usadas para minimizar o risco?

Recomendações mínimasA possível exposição ocupacional deve ser minimizada aos menores níveis possíveis. Para isto, seguir a hierarquia para as

medidas de controle:Substituir o material por um menos tóxico;Substituir o processoEnclausurar o processo de produção

– Retirar os trabalhadores da exposição, por exemplo através de métodos de automação;

– Isolar os trabalhadores do fator de risco;

Recomendações mínimasUtilizar controles de engenharia

– Utilizar sistemas de exaustão local • Neste caso é recomendado que o sistema seja testado diariamente e os registros destes testes sejam guardados. Deve-se manter um monitoramente em linha em pontos chaves do sistema, por exemplo, atrás da capela de exaustão e ao lado dos filtros.

• A velocidade de captação necessária vai depender da natureza do processo e da faixa de tamanho das partículas produzidas.

• NIOSH recomenda que o filtro na saída do ar seja do tipo HEPA, de alta eficiência.

Exemplo de enclausuramento

Laboratório para trabalhar com nanomateriais da Agência Nacional de Segurança e Medicina do Trabalho da Alemanha (BAUA) - Berlin - estágio

Maria Gricia Lourdes Grossi julho 2011

Controle de exposição de partículas

Partículas com um diâmetro de 200-300 nm

possuem propriedades mínimas de inércia e

difusão e são facilmente transportadas ao mover o

ar e capturadas. O movimento da partícula por difusão aumenta em muito conforme o diâmetro da

partícula diminui abaixo de 200 nm. O comportamento na inércia de partículas maiores, principalmente aquelas ejetadas de

processos energéticos, tais como moedura, aumenta de forma significativa com o diâmetro da partícula,

permitindo que elas cruzem as linhas de fluxo do ar

em movimento e evitando a captura. Adaptado de Schulte et al. 2008a.

Fonte: Approaches to Safe Nanotechnology (DHHS (NIOSH) Publication 2009-125)

Recomendações mínimasUtilizar medidas gerais complementares:

– Planta do local– Limpeza– Procedimentos adequados para: Transporte;

Armazenagem; Descarte; Rotulagem/ficha de segurança; Sinais e avisos; Vigilância ambiental; Práticas adequadas de trabalho, casos de acidentes, incidentes; Equipamentos mínimos para evitar agravamento de danos (sistema lava olhos e chuveiros de emergência)

Vigilância médica

Recomendações mínimas

Quando estas medidas de controle não forem viáveis utilizar

equipamentos de proteção individual (equipamentos ainda a serem validados) –última opção

• Proteção respiratória• Roupas de proteção• Luvas

Proteção respiratória

Existe recomendação de filtros tipo P3, mas pouco ainda se sabe a respeito de nanopartículas muito pequenas.

Problemas principais: vedação e descarte

Gerenciamento de riscoaspectos gerais

1. Identificação dos fatores (hazards) e avaliação dos riscos;2. Decisão sobre as medidas de precaução a serem tomadas;3. Prevenir ou controlar adequadamente a exposição;4. Assegurar que as medidas de controle estão sendo usadas e

que as manutenções são feitas;5. Monitorar a exposição;6. Executar uma apropriada vigilância da saúde dos trabalhadores;7. Preparar planos e procedimentos para casos de acidentes,

incidentes e emergências, e8. Assegurar que os trabalhadores estão informados, capacitados

e supervisionados para o trabalho com nanomateriais.

Nanotechnologies – Part 2: Guide to safe handling and disposal ofmanufactured nanomaterials, British Standads, PD 6699-2:2007

http://www.bsigroup.com/en/Standards-and-Publications/Industry-Sectors/Nanotechnologies/PD-6699-2/Download-PD6699-2-2007/

Produção e distribuição de energia

Aumento da produtividade agricultura

Tecnologia da informação

Telecomunicação

Construção civil

Defesa/guerra

Produtos químicos diversos: colas,

tintas, catalisadores

Tratamento de água e remediação do solo

Indústria têxtil

Cosméticos

Indústriaalimentícia

Embalagens

Nanoarte

VeterináriaCriação animal

Odontologia

aeroespacial

Metalurgia

SST

Nanomedicina

Produtos esportivos

Aplicações das nanotecnologia

http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/analysis_draft/

Produtos com nanopartículas de prata

Aplicações das nanotecnologia

Nanomedicina

Dispositivos médicos Produtos medicinais

Diagnósticos

ImplantesMedicamento Transporte de

medicamento

In vitroIn vivo Biomateriais Implantes

ativos

Sensores Biochips ImagemTerapia genética

Adaptação da palestra de David Rickerby “Safety and Ethical Aspects of Nanomedicine” V SENANOSOMA Natal 2008

Nanomedicina

Sensor que pode ser implantado junto de tumores para monitorizar o seu crescimento. A aplicação capta

níveis de oxigênio próximos do tecido para detectar se o tumor se

desenvolve.

No ramo metalúrgicoCarros mais leves pela substituição do aço por polímeros resistentes

Espelhos retrovisores que escurecem ao receber a luz de outro veículo

Sensores que permitem os carros estacionarem sozinhos

Carros que desamassam sozinhos

Catalisadores mais eficientes para diminuir produção de poluentes

Pinturas muito mais resistentes a riscos e aderência de sujeira

Bancos mais resistentes e que não permitem aderência de sujeira

Proteção para as partes cromadas

Produtos com nanopartículas de prata para evitar mofo e apodrecimento. Aplicado uma vez por mês

Película nos vidros que não vão mais embaçar ou pegar

sujeira – não precisam limpadores

de parabrisas

Pneus sem ar �� roda Carros elétricos com baterias produzidas com

nanotecnologia

Purificador de ar com nano fotocatalisador de carvão ativo com gerador de anions de ozônio

Nanotecnologia no Brasil

Segundo dados do MCT (2010), há no Brasil cerca de 15 0 empresas desenvolvendo algum produto ou prestando servi ços a partir de conhecimentos em nanotecnologia.

Essas empresas situam-se nos três elos da cadeia de valor no campo da nanotecnologia :

• empresas especializadas em produção de nanomateriais, como materiais compósitos e nanopartículas

• empresas focadas na fabricação de produtos intermediári os, incluindo revestimentos e tecidos,

• empresas no qual o destino final é o consumidor final, como cosméticos e roupas, entre outros segmentos.

As principais áreas de aplicação da nanotecnologia no Brasil são os produtos farmacêuticos e cosméticos

http://www.firjan.org.br/main.jsp?lumChannelId=2C908CEC2D4D2930012E6D6DB69F0E64http://www.abdi.com.br/Estudo/Panorama%20de%20Nanotecnologia.pdf

Produtos de nanotecnologia desenvolvidos no Brasil

Evita o mau odor, a descoloração do tecido e manchas.

Nanopartículas de prata aderidas ao

tecido.DiklatexTrue Life

Silpure

Sistema nanoestruturado que diminui o tempo de internação dos

pacientes.

Endoprótese para cirurgia aórtica.

Nano EndoluminalPrótese arterial

Substitui o dióxido de titânio, que é tóxico, sendo não tóxico, mais

barato e dando maior durabilidade.

Tinta branca com nanopartículas de fosfato amorfo de

alumínio.

BungeBiphor

São três camadas de filmes finos:- a primeira guarda as

informações da dose de UV;- a segunda permite a leitura da

dose;- a terceira bloqueia interações

com água.

Dosímetro de raios UV.Ponto Quânticon-Domp

Mais resistência, maciez e intensidade de cor.

Lápis com nanopartículas organometálicas adicionadas.

Faber CastellGrafite

Avalia a qualidade de líquidos e identifica sabores.Sensor gustativo.EmbrapaLíngua

Eletrônica

AplicaçãoDescriçãoEmpresaProduto



Alta durabilidade; silencioso, indolor, preciso; ausência de sangramento (não corta

tecido mole); não agressivo ao meio ambiente.

Ponta odontológica ultrassônica constituída de uma pedra única de diamante depositada

por CVD.

CVDCVdntus

Resistência a altas temperaturas, corrosão, contaminação biológica, água, produtos

químicos. Aumentam em 100% a vida útil do equipamento. Aplicação no setor

petroquímico, farmacêutico, automobilístico e da construção civil.

Revestimentos naoestruturados.

Nanox Tecnologia S.A.Revestimentos

Utilizado como um polímero barreira em cartões e papel (embalagens), para água e

óleo.

Dispersão aquosa aniônica de copolímero de estireno butadieno

carboxilado.

Indústrias Químicas de TaubatéTaubarez T 940

Menores concentrações e toxicidade, maior efetividade da droga, efeito terapêutico

local.Nanocápsulas.NanocoreSistema de liberação

controlada de drogas

Nanopartículas de titânio e prata que eliminam bactérias e fungos do ar.

Primeiro secador de cabelo desenvolvido à

base de nanotecnologia.

Nanox/TAIFFSecador de cabelos


Aplicação no setor de embalagens, automobilístico,

engrenagens, máquinas e equipamentos,

eletroeletrônicos, eletrodomésticos, etc. Maior durabilidade, resistência ao calor,

impermeabilidade à umidade e óleo.

Nanocompósitos.BraskemNanocompósitos de polipropileno e polietileno

Possui sistema de “liberação direcionada” dos

ingredientes ativos nas camadas da pele: Comucel

(complexo antienvelhecimento); Priox-in (complexo antioxidante);

Lumiskin® (clareador e atenuador de olheiras) e

vitaminas A,C e K.

Nanocosmético.O BoticárioVitactivenanoserumantissinais


Fonte: MCT, 2007 apud ABDI, 2010

• A Federação das Indústrias Rio de Janeiro (Firjan 2010) realizou uma pesquisa, que estima que o mercado brasileiro de produtos baseados em nanotecnologias originalmente desenvolvido no país somaram cerca de R$ 115 milhões em 2010.

• Esse número não traduz a magnitude desse mercado no Brasil, pois não inclui produtos importados ou até mesmo produt os fabricados em solo brasileiro, porém concebidos em o utros países. Uma primeira estimativa denota que em 2010 o volume d e negócios no mercado internacional somou US$ 383 bilhõ es, incluindo o faturamento não só com cerca de 1.015 prod utos baseados em nanotecnologia destinados ao consumidor final, mas também de produtos intermediários e de nanomateriai s ou nanoestruturas.

• O Brasil é responsável por apenas 0,02% do mundo da nanotecnologia

http://www.firjan.org.br/main.jsp?lumChannelId=2C908CEC2D4D2930012E6D6DB69F0E64

Nanotecnologia no Brasil

Iniciativa brasileira em Nanociência e Nanotecnologia (N&N)

O Brasil tem procurado não manter-se fora da corrida desta tecnologia, por isso, o governo começou um esforço nessa área em 2001, conhecido como Iniciativa Brasileira em Nanociência e Nanotecnologia, formando uma rede de investigação em cooperação neste assunto

Um dos passos importantes para implementação da Iniciativa em N&N, e para o desenvolvimento adicional de um programa nacional foi a seleção de quatro redes cooperativas (RC) em nanociência e nanotecnologia nas seguintes áreas :1. materiais nanoestruturados; 2. nanotecnologias moleculares e de interfaces; 3. nanobiotecnologia; e, 4. nanodispositivos semicondutores e materiais nanoestruturados.

Além disso, do Programa dos Institutos do Milênio do MCT, foi estabelecido um Instituto de Nanociência, localizado em Belo Horizonte,

http://www.cgee.org.br/arquivos/pe_18.pdf

Agência Brasileira de Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial (ABDI)Desenvolvimento Industrial (ABDI)

Publicou em 2010 �� Estudo Prospectivo Nanotecnologia

Por meio de pesquisa no Diretório dos Grupos de Pesquisa no Brasil do CNPq, identificou 469 grupos que atuam em Nanociência &

Nanotecnologia, envolvendo 3.502 pesquisadores.

http://www.abdi.com.br/?q=system/files/Panorama_INI _Nanotecnologia_0.pdf

Produção Científica em NT relacionada aospaíses da América Latina

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

Luciano Kay Æ Philip Shapira em http://www.springerlink.com/content/x0567m06052100r 8/fulltext.pdf

4,0%

3,5%

3,0%

2,5%

2,0%

1,0%

0,5%

0,0%

LatinA

merica S

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ry1000

900

800

700

600

500

400

300

200

100

0

Latin America ◆ Argentina � Brazil▲ Mexico ● Chile ✴ Uruguay

A gama de produtos, processos e serviços relacionados à nanotecnologia no Brasil

não acompanhou os indicadores de produção científica.

Há um pequeno número de empresas que incorporam a nanotecnologia em seus

produtos ou processos, ou que fabricam os nanomateriais, materiais

intermediários ou nanoinstrumentos.


As pesquisas que estão sendo desenvolvidas no país indicam que as oportunidades de negócio em

nanotecnologia tendem a surgir primeiramente nos mercados de cosméticos, produtos provenientes da

indústria química (catalisadores, tintas, revestimentos) e petroquímica, plásticos,

borrachas e ligas metálicas.

O Brasil não possui ainda uma base de dados sistematizada sobre o mercado dos produtos,

processos e serviços baseados em nanotecnologia.


InformaInforma ççãoão** segundo MCT segundo MCT -- 20102010

Cerca de 150Empresas com projetos em nanotecnologia

52Centros e universidades trabalbando em NN

FUNDACENTROTem financiamento próprio

MTE

1MAPA

1MDIC

7MCTLaboratórios públicos de pesquisa trabalhando com nanotecnologia

acima 2000 (hoje >3000)Estudantes de graduação com bolsa do governo federal

acima 1400 pesquisadores (hoje >2500)Comunidade

Fonte: Mario Baibich – Lecture: nanotechnology and its applications in industry, São Paulo, October 26, 2010

* A informação é baseada em dados de equipes de pesquisa ou empresas que solicitaram algum tipo de financiamento de agências públicas em financiamento de pesquisa

ORÇAMENTO

Recursos do orçamento ordinário (Fonte 100) investidos empenhados pela Coordenação-Geral de Micro e Nanotecnologias.

0

222

4

6

8

10

12

14

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

http://forumnano.abdi.com.br/DocumentacaoEventos/Francine_FC_27-04-2012.pdf

Recu

rsos

(milh

ões

de r

eais)

Informações MCTI 2012

Redes cooperativas: 24

Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia que desenvolvem Nanotecnologia: 16

Laboratórios Nacionais: 8

Pesquisadores > 2500

Estudantes (MsC +PhD) > 3000

Cerca de 1,9% da produção científica mundial (artigos) Nanociência e Nanotecnologia no Brasil


InfraestruturaInfraestrutura segundo MCTsegundo MCT

cerca de 1,9% produção científica mundial (artigos)

86Laboratórios Nacionais

1615Institutors Nacionais de Ciência e Tecnologia (INCT)

2416Redes cooperativas

20122010



Sistema Nacional de Laboratórios em Nanotecnologias - SisNANO

Portaria nº 245 de 5 de abril de 2012

Secretaria Especial de Nanotecnologias

SisNANO

Laboratórios Estratégicos

Laboratórios Associados


NanotecnologiaMAPA

MCTI

MDIC

MMA

MD

MME

MS

MEC


Governança – Comitê Interministerial de nanotecnologia

Governança – Comitê Interministerial de nanotecnologia

MTE?

Comitê Interministerial de Nanotecnologia

Comitê interministerial de Nanotecnologia

http://www.apinano.certi.org.br/apresentacao/plentz .pdf

Iniciativa Brasileira de Nanotecnologia

Lançamento da Iniciativa Brasileira de Nanotecnologia está confirmado para o dia 19 de agosto de 2013, em São Paulo.

Local: Hotel Macksoud (Salão Minas Gerais): Alameda Campinas, 15 - São Paulo.

Comitê Interno de Nanotecnologia da ANVISA

No Diário oficial de 19 de julho de 2013 foi publicada a criação do Comitê

Interno de Nanotecnologia da ANVISA aprovado pela Portaria nº.

993/ANVISA, de 10 de junho de 2013.

Nanotecnologia como risco emergente

Por que risco emergente?

182

Revolução industrial Revolução da informação

FORÇAS TÉCNOLÓGICAS REVOLUCIONÁRIAS

Têxt

il

Ferr

oviá

ria

Aut

omot

iva

Com

puta

dor

Nan

otec

nolo

gia

Final do crescimento rápido

Introdução da tecnologiaAmpla utilização Ref: Milunovich S. and Roy J.M.A.:

The Next Small Thing RC 30224705Merril Lynch, 4 September, 2001

© SIEMENS AG, CT, Manfred Weick Montag 1, Marz 2004Grundlagen und State of the Art der Nanotehnologie.ppt

Palestra Mario N. Baibich 24/-4/2009 CRDF FUNDACENTRO

Dos 10 riscos emergentes - Nanopartículas e partículas ultrafinasficaram em primeiro lugar na segunda e terceira rodada da

pesquisa entre os especialistas

http://osha.europa.eu/en/publications/reports/TE300 8390ENC_chemical_risks/view

Outros aspectos a serem consideradosQuestão ética

Com o avanço das nanotecnologias aliadas às biotecnologias será cada vez mais fácil analisar

o perfil genético de uma pessoa. Assim, levantamento genético de um trabalhador pode

ser utilizado para propósitos discriminatórios por empregadores ou até companhias de seguro.

Deve haver balanço entre a prevenção de doenças ocupacionais e a necessidade de preservar a

liberdade individual e evitar a discriminação no emprego e no seguro sob bases genéticas

Outros aspectos a serem considerados

Outras questões éticasQuem terá acesso aos possíveis benefícios desta tecnologia?

Haverá controle social sobre estas tecnologias e seus uso?

Quantos produtos já existem no mercado com pouco estudo de impactos à saúde e meio ambiente

A distribuição de benefícios e riscos será igualitária?

A sociedade civil está capacitada para participar do desenvolvimento e aplicação desta nova tecnologia?

As informações estão disponíveis para o público?

Baseado na apresentação: Ethical perspectives on nanotechnology - Ellen K Silbergeld, PhD apresentada no Simpósio Internacional sobre os impactos das nanotecnologias na saúde dos trabalhadores e no meio ambiente= maio 2010 São Paulo

Na indústria bélicaEm 2002 foi criado o Instituto de Nanotecnologias para os soldados (ISN),

formado pelas forças armadas americanas, a industria e o MIT, para melhor aproveitamento dos soldados na guerra.

No Brasil, entre 26 e 27 de outubro de 2009 foi realizado o Seminário Internacional Nanotecnologia e Defesa : atualidade e perspectivas, no

Parlamundi – LBV – Brasília - D.F.

Empresa dos EUA desenvolve 1º ‘beija-flor-robô’ para espionagem - drone

http://averdadeaqui.wordpress.com/2011/02/27/empresa-dos-eua-desenvolve-1%c2%ba-beija-flor-robo-para-

espionagem/

Pneu de veículo de guerra dos EU que permite que ele corra mais

rápido e para distâncias maiores. Não gera calor como os de

borracha comum e é durável e seguro

http://www.automotto.org/entry/non-pneumatic-tire-to-make-debut-with-the-

armed-forces/

Fotodetectores formados por cristais com estruturas na

escala nanohttp://www.impactlab.net/2012/02/14/new-nano-material-combinations-produce-

leap-in-infrared-technology/

Drone – avião não tripulado

http://www.wired.com/dangerroom/2008/12/drone-

war-conti/

Roupa de soldado com sistemas integrados de nanotecnologia

Comunicação pelo capacete •Monitoramento psicológico

•Medicamentos, produtos para cicatrização de feridas

•Gerenciamento térmico

•Proteção balística, química biológica que for demandada

•Aprimoramento mecânico de desempenho

Circuito integrado de informações

Barramento conectado a linha de transferência

multi-canal de alta taxa de transferência

Redes de sensores, atuadores mecânicos, reatores químicos, reservatórios de armazenamento ligado, controlado e recarregados por vários canais, fibras ocas que disponibiliza e recebe

informações, fluidos, energia

http://www.acceler8or.com/wp-content/uploads/2011/06/robocop0904_639x800.jpg

Futuro!!

Os futuros soldados americanos irão

além da camuflagem para se

tornarem verdadeiramente

invisíveis

http://editinternational.com/read.php?id=47ddef2677dc4

Folha de São Paulo, 31 de maio de 2012

Helicóptero de controle remoto éencontrado com

celulares ao lado de penitenciária em

Presidente Venceslau

Convergência Tecnológica

Significado estabelecido em 2001 em um a oficina de trabalho da “US National ScienceFoundation” e o Departamento de Comércio

Americanohttp://www.ntnu.no/2020/pdf/final_report_en.pdf

Nanotecnologia

uma das tecnologias dentro desse contexto

Convergência Tecnológica

InformáticaControle de B its

NanotecnologiaControla e manipula

Átomos

CiênciaCognitiva

Consegue controlara mente pela

manipulação de

Neurônios

BiotecnologíaControla e

manipula a vida engenheirando

Genes

B A N G

Sigla sugerida pela ONG ETC Group

Acrônimo “BANG”: Bit, Átomo, Neurônio e Gene

biotecnología

informática

nanotecnologia

ciênciacognitiva

A confluência destas ciências implica que

a vida e o vivonunca voltarão

a ser o mesmo.

Geoengenharia�diversos métodos de intervenção de larga escala no sistema climático do planeta, com a finalidade de moderar

o aquecimento global.dois métodos bastante distintos:

�� manejo de radiação solar inclui técnicas capazes de refletir a luz do Sol a fim de diminuir o aquecimento global, como a instalação de espelhos no espaço, o uso de aerossóis estratosféricos - com aplicação de sulfatos, por exemplo -, reforço do albedo (medida da quantidade de radiação solar refletida por um corpo ou uma superfície) das nuvens e incremento do albedo da superfície terrestre, com instalação de telhados brancos nas edificações.

�� remoção de dióxido de carbono. metodologias de captura do carbono da atmosfera - ou "árvores artificiais" -, geração de carbono por pirólise de biomassa, sequestro de carbono por meio de bioenergia, fertilização do oceano (para “dopar” o crescimento do plâncton que ao crescer absorve CO2) e armazenamento de carbono no solo ou nos oceanos.

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=geoengenharia-no-brasil&id=020175100331

Fotos de trilha química após aviões pulverizarem o ar com produtos: alumínio, bário,

estrôncio


Ao comprar os chamados “minerais de sangue” necessários para sua confecção, as fábricas de aparelhos celulares estão indiretamente financiando a guerra civil da República Democrática do Congo – que segundo organizações de direitos humanos tem sido o conflito mais sangrento desde a 2ª Guerra Mundial. A indústria mineradora ilegal é controlada por grupos armados.

http://www.ecopolitica.com.br/2010/03/23/minerais-de-sangue-em-nossos-computadores-e-celulares/

http://www.ecofalante.org.br/mostra/filme.php?id=1

“minerais da guerra” ou “minerais de sangue”

Matérias primas na cadeia de suprimentos dessas indústrias de alta tecnologia (Computadores, celulares e outros equipamentos eletrônicos) podem ser provenientes de várias partes das províncias de Kivu (Congo), onde grupos armados e o próprio exército congolês controlam o comércio de cassiterita (minério de estanho), ouro, columbita-tantalita, volframita(tungstênio) e outros minerais.

Além disso, não dá ainda para avaliar todo o impacto destas nanotecnologias no

emprego e inclusive nas relações sociais

Já estão a disponíveis mecanismos cada vez mais eficientes de controle do trabalho

Várias ocupações serão ser extintas e outras, que irão requer muito mais

qualificação, serão criadas



Grande impacto em todo o mundo do trabalho.Uma das situações é a “multiplicação de funções que os produtos da nanotecnologia passam a realizar”, por exemplo, “uma embalagem que avisa quando o produto está perdendo a sua validade, e que aumenta a vida útil do conteúdo, poupa muito trabalho de supervisão e manutenção, assim como os produtos associados a estas atividades”. Este tipo de produto leva a uma diminuição da “quantidade de força de trabalho necessária, tanto no interior do processo produtivo, como também na manipulação, armazenamento, transporte e comercialização de antigos produtos que desaparecem do mercado” (Faladori & Invernizzi, 2007).

Assim:O desenvolvimento destas tecnologias possui

portanto, questões éticas, legais e sociais importantes com respeito as direito àprivacidade, ao princípio da informação

consentida e aos impactos nas relações de trabalho, emprego, questões sociais e

ambientais. Há necessidade urgente em regulamentação na

área levando em conta o PRINCÍPIO DA PRECAUÇÃO



O Princípio da Precaução

Precaução quer dizer tomar cuidado. Esse princípio deve ser aplicado quando há risco de danos graves ou irreversíveis, decorrentes de atividades humanas que ainda não são claramente entendidas, e que o estágio de desenvolvimento atual da ciência não

consegue avaliar adequadamente (a falta de provas não prova que não há riscos). Tem a função

primordial de evitar os riscos e a ocorrência de danos ambientais e à saúde, preservando melhor qualidade de vida para as gerações presentes e

futuras, já que pode ser impossível reparar esses danos.

Fonte: nanotecnologia – A manipulação do invisível

http://www.centroecologico.org.br/novastecnologias/novastecnologias_1.pdf


Uma aplicação do principio da precaução esta expressa no “no data no market”

(sem dados, sem mercado)Qualquer produto a ser produzido, utilizado,

transportado, etc. na União Europeia precisa ser registrado e no registro

apresentar série de informações entre outras, sobre a sua toxicidade

Isto também deve valer para nanomateriais.


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

Lacunas

Nanoprodutos

Dados de segurança e saúde, ambiental gerados

Dados sobre saúde, meio ambiente e segurança analisados pelos órgãos reguladores

Vol

ume

Tempo

Outros aspectos a serem considerados Falta de regulamentação

Fonte: LINKOV e SATTERSTROM, “Nanomaterial Risk Assessment and Risk Management: Review of Regulatory Frameworks”, NATO, 2008

As nanotecnologias e os nanomateriais estão trazendo novos desafios para a compreensão e a gestão dos riscos potenciais à saúde e segurança dos trabalhadores e ao meio

ambiente.

É necessária uma abordagem com idéias mais abrangentes, por parte dos profissionais da área de saúde, segurança ocupacional e meio ambiente, dos tomadores de decisão, dos pesquisadores, dos empregadores e dos

empregados, para evitar os mesmos erros que foram cometidos no passado.


Conclusão

As discussões envolvendo estas novas tecnologias devem ser ampliadas para toda a sociedade, deve ser feita com ampla participação de

todas as áreas do saber.

Ao contemplarmos o céu, vislumbramos uma imagem aparentemente estática, porém, com infinita profundidade.

O brilho dos corpos celestes, mesmo propagando-se com a velocidade da luz, acaba percorrendo um espaço imenso, levando muito tempo até cintilar aos nossos olhos.

Assim é curioso pensar que ao olharmos para o céu, estamos observando o passado?

Na imensidão da escala universal, questões dessa natureza, envolvendo conceitos de espaço e tempo, assim como de energia e matéria, realmente nos deixam

atordoados.

Enquanto o nosso planeta se reduz a um ponto insignificante, quase invisível, na escala universal sua dimensão é dez milhões de vezes maior que a do homem.

Da mesma maneira, para os constituintes moleculares, o ser humano tem o tamanho do mundo.

Ao refletirmos sobre as escalas universal e nano, resta nos perguntarmos se somos grandes ou pequenos e consideramos se, ainda, achamos que estamos sozinhos no

universo.

Henrique Toma

OBRIGADA

[email protected]

http://nano.fundacentro.gov.br

Características das partículas

potencial eletrostático no plano de deslizamento (que marca a região onde as moléculas de líquido ao redor da partícula primeiro começam a se mover em relação a superfície) em relação o potencial na solução em massaQuanto maior o potencial zeta mais provável que a suspensão seja estável pois as partículas carregadas se repelem umas às outras e essa força supera a tendência natural à agregação

potencial zeta

área superficial por unidade de massa de uma partícula ou materialárea superficial específica

Área superficial de uma partícula que está diretamente envolvida em interações com as moléculas de gás do seu entorno Nota: a área superficial ativa varia com o quadrado do diâmetro da partícula, quando as partículas são menores do que o percurso livre médio de gás (distância média em que as moléculas viajam entre colisões com outras moléculas no gás) e é proporcional ao diâmetro de partícula para partícula muito maior do que o percurso livre médio de gás

área de superficial, ativa

diâmetro de uma partícula esférica que tem a mesma mobilidade como a partícula sob consideraçãoNota: diâmetro de mobilidade é geralmente usado para descrever partículas menores que aproximadamente 500 nm e é independente da densidade da partícula

diâmetro de mobilidade

propensão para uma partícula de aerossol mover-se em resposta a uma influência externa, tais como um campo eletrostático, campo térmico ou por difusão

mobilidade

propensão de materiais para produzir poeira no ar durante a manipulaçãopulverulência

diâmetro de uma partícula esférica com densidade de 1000 kg/m3, que tem a mesma velocidade de sedimentação como a partícula sob consideraçãoNota: o diâmetro aerodinâmico está relacionado com as propriedades inerciais de partículas de aerossol e é geralmente usado para descrever as partículas maiores do que aproximadamente 100 nm

diâmetro aerodinâmico

Definição Termo

https://osha.europa.eu/en/publications/literature_reviews/workplace_exposure_to_nanoparticles

Teste em bulbo de camundongoApós instilação nasal (500 µg de suspensão de nanopartículas de TiO2 por

30 dias), foi investigada a micro distribuição das NPs TiO2 (80 nm) e TiO2 particulas finas (155 nm) no bulbo olfativo de camundongos.

Pode ser demonstrado que os dois tipos de partículas de TiO2 investigadas foram até o bulbo olfativo através dos neurônios olfativos primários e, em seguida, acumuladas na camada do nervo olfativo, ventrículo olfatório, e camada granular do bulbo olfatório.

O conteúdo de TiO2 foi aumentado em todas as regiões investigadas do cérebro (bulbo olfativo, cortex cerebral, hipocampo e cerebelo), com aumento mais significativo no hipocampo.

A presença de TiO2 no hipocampo foi acompanhada por alterações na morfologia neuronal e aumento da quantidade de células positivas-GFAP na região CA4 .

Sinais de estresse oxidativo foram documentadas em todas as regiões do cérebro.

De forma interessante, em geral TiO2 anatase mostrou efeitos maiores do que a forma rutilo.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3016300/

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18929619

Nanotoxicologia

Segundo a “European Agency for Safety and Health at Work” os efeitos biológicos causados pela

deposição das nanopartículas estão relacionados com suas propriedades

físicas e químicas

http://osha.europa.eu/en/publications/literature_reviews/workplace_exposure_to_nanoparticles

Solubilidade é usada aqui para descrever a velocidade de dissolução do material em nanoescala em um dado ambiente biológico, ou a liberação de um componente específico do material em nanoescala através da dissolução

Solubilidade

Variações na composição distribuídas através da nanopartículaHeterogeneidade na composição

Variações sistemáticas em nanoescala na composição entre o núcleo e a superfície que podem influenciar o comportamento da partícula

Homogeneidade na composição entre o núcleo e a superfície

Composição química integral da partícula Composição

Superfície química associada com a atividade biológica da partícula

Superfície química

Principalmente, a área superficial das partículas envolvidas em interações biológicas (área superficial da partícula biologicamente relevante)

Área superficial

Forma física e morfologia das partículas incluindo a estrutura superficial na nanoescala

Forma

NotaCaracterística

Nanotoxicologia

Nanotoxicologia

Atividade biológica que depende do ambiente biológico local, e pode mudar em resposta a este ambiente

Resposta funcional ao ambiente

Atividade biológica que é dependente de um estímulo externo, tais como a luz ou campo magnético

Comportamento associado a estímulos

Liberação preferencial de partículas individuais ou componentes químicos de compósitos, aglomerados e agregados, após a deposição

Liberação preferencial dos componentes das nanopartícula após a deposição

Mudanças no tamanho e/ou estrutura das partículas devido àdesaglomeração, o fechamento de nanoestruturas abertas ou a expansão de estruturas anteriormente densas

Mudanças no tamanho e/ou estrutura das partículas após a deposição

Porosidade interna da partícula na nanoescalaPorosidade

Estrutura cristalina interna da partícula na nanoescala Estrutura cristalina

Carga da partícula em seguida da deposição no trato respiratório

Carga (em fluidos biológicos)

Característica Nota

Novas abordagensVigilância

Novas abordagensConseqüências da vigilância constante

Além da tensão constante devido a fiscalização pessoal certas empresas estimulam inclusive que

cada trabalhador fiscalize seus colegas para saber se estão usando luvas, botas, capacetes, etc. e estes relatos devem ser levados para as chefias.

Esta ação tem impacto direto nas relações interpessoais, diminui a colaboração, a solidariedade entre colegas de trabalho.

Isto contribui com o crescente aumento de doenças mentais no trabalho, já constatado em inúmeras

pesquisas.

Novas funções criadas

O exército americano iráfornecer medalhas para os

operadores de veículos aéreos não tripulados

Novas doençasA crescente informatização dos controles

operacionais afasta o trabalhador da atividade concreta. Dá ao trabalho quase uma dimensão

imaterial. Mas ao mesmo tempo este trabalho abstrato exige

maior trabalho intelectual. A informatização possibilita inclusive que parte de

alguns trabalhos seja executada em qualquer lugar, não se restringido mais às jornadas de

trabalho. Isto gera sobrecarga de trabalho,

esgotamento físico e mental do trabalhador

Diagrama de vigilância do instituto Nacional de segurança e Saúde ocupacional -

NIOSHQuestões em vigilância médica para trabalhadores afetados pela

nanotecnologiaNecessita avaliação

↡↡↡↡Há algum perigo?

↡↡↡↡Há exposição?

↡↡↡↡Qual é o risco?

↡↡↡↡Decisões em vigilância médica

� ↘↘↘↘Monitorização Coleta sistemática Exposição VigilânciaMédica de dados dos perigos

(hazards)

Desafios

Para cada tipo de nanopartícula deve ser feito um estudo toxicológico específicoAssim, nas empresas, cada tipo de partícula ou situação de exposição

deve ser estudado.

Criteria for assessment of the effectiveness of protective measures

http://www.dguv.de/bgia/en/fac/nanopartikel/beurtei lungsmassstaebe/index.jsp

http://www.cdc.gov/niosh/topics/nanotech/partners.h tml

Trabalhador limpando um reator de deposição de nanopartículas metálicas produzidas na fase de vapor