Impactos da Nanotecnologia na Saúde e Meio Ambiente · Borboletas ~ 50 mm Bolas ~ 200 mm. ......
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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
Importância do tamanho
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.
Importância do tamanho
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
Importância do tamanho
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)
Importância do tamanho
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
Importância do tamanho
Desta forma:
Conhecer as características das substâncias em tamanho maior nãofornece informações compreensíveis sobre suas propriedades no nível nano.
Importância do tamanho
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.
Quando começou a ser possível conseguir trabalhar na escala nano?
Só é possível a nós, seres
humanos, ver objetos
iluminados por luz visível
Quando começou a ser possível conseguir trabalhar na escala nano?
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.
Na saúde dos trabalhadores
Apesar de já existir alguns trabalhos ainda há uma séria falta
de conhecimento sobre os aspectos de segurança desta
tecnologia.
Na saúde dos trabalhadores
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
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
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
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ções
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rfíc
ie n
o m
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ambi
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gaçã
o
agre
gaçã
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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
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?
Identificação do potencial de risco
Identificação do potencial de risco
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
Passos desenvolvidos pela Higiene ocupacional para proteger os trabalhadores
Fonte: Approaches to Safe Nanotechnology (DHHS (NIOSH) Publication 2009-125) 117
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?
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
Passos desenvolvidos pela Higiene ocupacional para proteger os trabalhadores
Fonte: Approaches to Safe Nanotechnology (DHHS (NIOSH) Publication 2009-125) 125
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?
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
:51
10:26
:59
10:31
:07
10:35
:15
10:39
: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
11:16
:35
11:20
:43
11:24
:51
11:28
: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
Passos desenvolvidos pela Higiene ocupacional para proteger os trabalhadores
Fonte: Approaches to Safe Nanotechnology (DHHS (NIOSH) Publication 2009-125) 136
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?
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?
Passos desenvolvidos pela Higiene ocupacional para proteger os trabalhadores
Fonte: Approaches to Safe Nanotechnology (DHHS (NIOSH) Publication 2009-125) 140
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?
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/
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
Produtos de nanotecnologia desenvolvidos no Brasil
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
Produtos de nanotecnologia desenvolvidos no Brasil
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
AplicaçãoDescriçãoEmpresaProduto
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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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.
Agência Brasileira de Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial (ABDI)Desenvolvimento Industrial (ABDI)
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.
Agência Brasileira de Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial (ABDI)Desenvolvimento Industrial (ABDI)
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
http://forumnano.abdi.com.br/DocumentacaoEventos/Francine_FC_27-04-2012.pdf
InfraestruturaInfraestrutura segundo MCTsegundo MCT
cerca de 1,9% produção científica mundial (artigos)
86Laboratórios Nacionais
1615Institutors Nacionais de Ciência e Tecnologia (INCT)
2416Redes cooperativas
20122010
http://forumnano.abdi.com.br/DocumentacaoEventos/Francine_FC_27-04-2012.pdf
http://forumnano.abdi.com.br/DocumentacaoEventos/Francine_FC_27-04-2012.pdf
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
http://forumnano.abdi.com.br/DocumentacaoEventos/Francine_FC_27-04-2012.pdf
NanotecnologiaMAPA
MCTI
MDIC
MMA
MD
MME
MS
MEC
http://forumnano.abdi.com.br/DocumentacaoEventos/Francine_FC_27-04-2012.pdf
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
Outros aspectos a serem considerados
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
Outros aspectos a serem considerados
Outros aspectos a serem considerados
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
Outros aspectos a serem considerados
Outros aspectos a serem considerados
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
Outros aspectos a serem considerados
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.
Outros aspectos a serem considerados
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.
Outros aspectos a serem considerados
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
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