UNITAR nanotecnologia

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1 UNITAR nanotecnologia Nanotecnologia: Conceitos e Impactos à Saúde dos Trabalhadores 31 de maio de 2011 Panamá Arline Sydneia Abel Arcuri FUNDACENTRO

2 O que é nanotecnologia? Há várias definições de nanotecnologia. Uma delas considera a nanotecnologia como o desenvolvimento da pesquisa e a tecnologia em nível atômico, molecular e macromolecular, em um escala de aproximadamente 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 -

3 um metro = 1 bilhão de nanômetros O que representa isto?

4 Comparando os tamanhos O rio Amazonas mede quase quilômetros e é cheio de água metros milímetros Uma gota de água que sai de uma torneira grande pode ter por exemplo 7 milímetros 7 milímetros Assim, uma gota de água está para todo o comprimento do rio Amazonas assim como um nanômetro está para o metro

5 Comparando os tamanhos 3911 km

6 Comparando os tamanhos A distância entre São Luis e Porto Alegre é de 3911 km metros milímetros 4 a 5 milímetros A ponta de um lápis tem em média 4 a 5 milímetros Assim, se comparamos a ponta de um lápis com a distância entre São Luis e Porto Alegre, podemos ter uma idéia do que significa um nanômetro com relação a um metro

7 Nanotecnologia = Várias tecnologias Não há, na verdade, uma única tecnologia, mas várias. As tecnologias que manipulam materiais em tamanho nano são diferentes dependendo do campo de aplicação: medicina, condutores, informática, etc. O que 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 (1 metro = a 1 bilhão de nanômetros).

8 Nanotecnologia Novos riscos ambientais? Novos Riscos Ocupacionais? Importância do tamanho

9 Importância do tamanho Devido ser tão pequenas, as nanopartículas têm uma grande relação superfície/massa. Além disso, na medida em que a matéria é reduzida à escala nanométrica as suas propriedades começam a ser dominadas por efeitos quânticos.

10 Relação superfície/massa Comparando a mesma quantidade de sal grosso e refinado: Qual ocupa mais espaço? Volume? Qual é mais fácil de dissolver? Qual salga mais facilmente? Aqui não é propriamente uma nova propriedade mas dá idéia da importância do tamanho da partícula na propriedade das substâncias

11 Número de partículas e área superficial de 10pg/cm 3 de material particulado no ar Diâmetro da partícula Número de partículas por (N/cm 3 ) Área superficial das partículas (µm 3 ) ,15 12 Fonte: Oberdörster, G. Biokinetics and Toxicological Issues and effects of nanoparticles,. in: Environmental Safety, Springer, Simeonova, P.P. et al. Nanotechnology 2006

12 Importância do tamanho Devido ser tão pequenas, as nanopartículas têm uma grande relação superfície/massa que é responsável por novas propriedades físicas e químicas. A diminuição do tamanho faz com que aumente a área superficial das partículas tornando-as muito mais reativas.

13 Importância do tamanho Estas características das partículas na escala nanométrica são responsáveis pela constatação de que nesta escala as propriedades dos materiais e elementos químicos se alteram drasticamente.

14 Importância do tamanho Apenas com a redução de tamanho e sem alteração de substância, verifica-se que os materiais apresentam novas propriedades e características. Por exemplo, a estrutura eletrônica, condutividade, reatividade, temperatura de fusão ou mesmo propriedades mecânicas de um dado material, são diferentes a partir de um determinado valor crítico de dimensão de partícula.

15 Importância do tamanho Desta forma: Conhecer as características das substâncias em tamanho maior não fornece informações compreensíveis sobre suas propriedades no nível nano.

16 Ponto de Fusão do Ouro (Au) Ponto de fusão C Raio da Partícula (nm) Fonte: K.J. Klabunde, 2001 Ponto de fusão ( o C)

17 Importância do tamanho Um material perfeitamente seguro para ser manuseado em tamanho maior, pode facilmente penetrar na pele na forma de nanopartícula ou se tornar um aerossol e entrar no organismo via respiratória. A maior reatividade devido a grande área superficial e aos efeitos quânticos pode provocar conseqüências não pretendidas (e até desconhecidas) quando elas entram em contato com o organismo humano ou mesmo outros sistemas biológicos

18 O que mais preocupa sob os aspectos de SST e meio ambiente são as nanopartículas, especialmente as insolúveis

19 Nanopartículas? Não existe uma definição única para nanopartículas. Inclui todas as partículas com dimensão da ordem de 100 nanômetros ou menos.

20 Nanopartículas? Além do tamanho há vários outros aspectos que são importantes para a determinação das propriedades destas nanopartículas: estado de aglomeração, forma, proporcionalidade, dureza, estrutura cristalina, deformabilidade, composição química, área superficial, carga e química da superfície, tipo de modificação da cobertura estabilidade e solubilidade em água e em gordura porosidade

21 Fontes de nanopartículas Naturais Encontradas na natureza provindas de: rochas vulcânicas, fumaça, poeiras de minerais, virus, Sal marinho, etc. Incidentais ou antropogênicas 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 Engenheiradas ou manufaturadas são as criadas propositadamente, feitas pelo homem: Nanotubos de carbono; Fulerenos; Pontos quânticos;

22 Vírus da Influenza nm Naturais

23 Incidentais ou antropogênicas

24 Engenheiradas ou manufaturadas

25 Comparação entre nanopartículas naturais e antropogênicas e as engenheiradas Nanopartículas naturais ou antropogênicas (ultrafinas) Nanopartículas engenheiradas Partículas primárias: Tamanho < 100 nm < 100 nm Distribuição de tamanho Agregação quando gerada Agregação no ar Composição química Significância toxicológica Poli dispersa Sim Sim Variável até bem definida Tamanho pequeno, grande área superficial por massa, composição química Mono dispersa Não Sim Bem definida Tamanho pequeno, grande área superficial por massa, composição química Fonte: Oberdörster, G. Biokinetics and effects of nanoparticles, in: Nanotechnology, Toxicological Issues and Environmental Safety; Simeonova, P. P. et al., Springer, 2006

26 Dúvidas na avaliação dos possíveis impactos à saúde dos trabalhadores Qual a Natureza das nanopartículas? 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. 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? As curvas dose-resposta destes materiais em escala maior podem ser utilizados?

27 Resposta do organismo RELAÇÃO EXPOSIÇÃO X EFEITO Depledge et al., 1993, modificado Por Gil Ricardi, AFT/DRT/SP IBE doença saudável Curável incurável Compensação Homeostase Reversível Padrões de Qualidade Não Compensação Irreversível Morte Exposição

28 Resposta do organismo RELAÇÃO EXPOSIÇÃO X EFEITO Depledge et al., 1993, modificado Por Gil Ricardi, AFT/DRT/SP IBE doença saudável Curável incurável Não é satisfatório para nanotoxicologia Compensação Homeostase Reversível Padrões de Qualidade Não Compensação irreversível Exposição Morte

29 Dúvidas É biologicamente plausível que a medida em que o tamanho da partícula diminui, ocorra um aumento repentino na absorção ou toxicidade. É importante estabelecer se esta é uma situação típica ou é especifica para certas nanopartículas Are current risk assessment methodologies for nanoparticles adequate?

30 Dúvidas na avaliação dos possíveis impactos à segurança e saúde dos trabalhadores 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. Nos estudos de nanotoxicologia ainda há falta de métodos validados.

31 Dúvidas na avaliação dos possíveis impactos à segurança e saúde dos trabalhadores Quais são os métodos apropriados para testes de toxicidade? Além disso, Pequenas diferenças no processo de produção poderão alterar as características das nanopartículas com implicação na suas toxicidades; Pela alta reatividade, é difícil garantir que as nanopartículas testadas estarão na mesma forma quando forem utilizadas.

32 Dúvidas na avaliação dos possíveis impactos à segurança e saúde dos trabalhadores Quais os processos de fabricação envolvidos? (em geral envolvem novas e sofisticadas tecnologias) Que possíveis produtos tóxicos são usados na fabricação de produtos nano? Que rejeitos são produzidos? O que acontece quando partículas e/ou produtos nano chegam ao ar, solo, água ou biota?

33 Dúvidas na avaliação dos possíveis impactos à segurança e saúde dos trabalhadores Limites de exposição são baseados em massa de substância por volume de ar. Não são apropriados para nanomateriais onde a toxicidade depende de vários outros fatores além da massa: tamanho e forma da partícula, composição química, cristalinidade, propriedades superficiais (área, porosidade, carga, modificações na superfície, desagregação superficial), estado de aglomeração, biopersistência, solubilidade e quantidade. (Oberdörster, G. Biokinetics and effects of nanoparticles, in Simeonova, P. P. et al Nanotecnology toxicological Issues and Environmental safety,springer,2006, 276pgs.

34 Limite utilizado para nanotubo de carbono = grafite NIOSH Com base nos nossos estudos sobre inalação pode-se inferir que os trabalhadores sujeitos a exposição de longa duração aos nanotubos de carbono de parede simples na PEL atual do grafite sintético, deverão ter aumento de risco de danos pulmonares ts/1.introduction_nanotoxicology.pdf

35 Atividades de risco Levar em conta todo o ciclo de vida dos produtos laboratório Escala piloto produção transporte Meio ambiente extração Operários (Tarsila do Amaral) armazenagem Utilização na indústria Descarte consumo comércio

36 Impactos á Saúde, especialmente dos Trabalhadores e Meio Ambiente 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.

37 Rotas confirmadas Nanotoxicologia Rotas potenciais Exposição Ar, água, roupas Introdução de medicamentos Ar Alimento, água Deposição Injeção Inalação Ingestão Rotas de entrada Translocação e distribuição pele Neurônios SNC SNP Neurônios Trato respiratório Nasal traqueo bronquial Neurônios Sangue (plaquetas/ monócitos/ células endoteliais) alveolar Linfa Trato GI Fígado Linfa Medula óssea Outros sítios (por ex: músculos, placenta) Rins Baço Coração Rotas de excreção Suor/esfoliação Urina Leite materno Fezes Adaptação: Gunter Oberdörsten

38 Modelo de dispersão dos NM no ambiente fonte: Metcalfe et col. Livro NATO 2009 Fontes de contaminação Processos e meios de transporte Caminhos e receptores Nanoestruturas engenheiradas Nanodispositivos engenheirados Intermediários de reações Produção de resíduos Ar Agregação Degradação por UV Solo Degradação Água Agregação Degradação Contato ingestão Contato ingestão Contato ingestão Contato Contato ingestão Inalação Invertebrados terrestres Invertebrados aquáticos Peixes Ingestão Contato ingestão Ingestão Ingestão Vertebrados terrestres Contato ingestão Ingestão Peixes Sedimentos Contato ingestão Produtos de degradação Degradação Contato ingestão Invertebrados do fundo do mar Ingestão Ingestão

39 Fogo e explosão Um 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

40 Fogo e explosão Além 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

41 Outros aspectos a serem considerados Além disso, não dá ainda para avaliar o impacto destas nanotecnologias no emprego e inclusive nas relações sociais Várias ocupações serão ser extintas e outras, que irão requer muito mais qualificação, serão criadas

42 Outros aspectos a serem considerados O desenvolvimento destas tecnologias possui questões éticas, legais e sociais importantes com respeito as direito à privacidade, 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

43 Conclusão Já há algum estudo sobre os impactos dos materiais nanoestruturados na saúde e no meio ambiente, e em conseqüência na SST, mas ainda é muito pouco Há muito o que ser feito na elucidação dos possíveis efeitos e principalmente nos desenvolvimento de mecanismos que evitem o aparecimento de possíveis danos

44 Conclusão As discussões envolvendo estas novas tecnologias devem ser ampliadas para toda a sociedade, devem ser feitas com ampla participação de todas as áreas do saber.

45 OBRIGADA Thank you Gracias