Seminário “Nanotecnologia, saúde dos trabalhadores, alimentos e impactos à sociedade e ao meio ambiente”

1. Seminário“Nanotecnologia, saúde dos trabalhadores, alimentos e impactos à sociedade e ao meio ambiente” O que é nanotecnologia? outubro 2007 Arline Sydneia Abel Arcuri FUNDACENTRO

2. Nanotecnologia está sendo anunciada como uma nova revolução tecnológica, mas tão profunda que irá atingir todos os aspectos da sociedade humana. • Ela envolve o estudo e a manipulação da matéria em uma escala muito pequena, geralmente na faixa de 1 a 100 nanometros

3. um metro = 1 bilhão de nanometros • O que representa isto?

4. Um pouco de química • O que é química? • É a ciência que estuda as propriedades das substâncias: • como elas são formadas, • como elas reagem entre si ou se transformam em outras substâncias

5. para entender estas propriedades os químicos chegaram a idéia de que a matéria era formada de molécula e átomos

6. O que é molécula? • A molécula é a menor parte de uma substância pura que continua sendo ainda a mesma substância • Procurando entender!!

7. O rio é formado principalmente de água

8. Se enchermos uma piscina teremos menos água, mas é água

9. De tirarmos um copo cheio desta piscina, ainda será água

10. Uma gota deste copo ainda é água. • Podemos ir dividindo esta gota até determinado ponto, que já fica invisível a olho nu, que é quando se chega em uma molécula de água.

11. Molécula é então a menos parte de uma substância, que conserva as propriedades químicas características desta substância. • A partir da molécula podemos dividir mais , só que não teremos mais água, podemos chegar aos elementos que formam a água, que são os átomos de hidrogênio e oxigênio.

12. Estes átomos podem se combinar entre si e formar água, mas também podem se combinar com outros elementos e formar outras coisas. Por exemplo hidrogênio combinado com carbono podem formar uma montanha de materiais diferentes, desde o metano que é um gás formado um carbono e quatro hidrogênios até as moléculas muito complicadas que formam o asfalto, pixe, que podem contém milhares de carbonos e hidrogênios.

13. Na natureza tudo que existe é formado pelos elementos que podem ser vistos na tabela periódica

14. Comparando os tamanhos • O rio Amazonas mede 6.868 quilômetros e é cheio de água • Uma piscina pode ter 10 metros de comprimento e 5 de largura e pode ser cheia com água • Uma gota de água que sai de uma torneira grande pode ter por exemplo 5 milimetros 5 milimetros

15. Comparando os tamanhos • Esta gota pode ser dividida em gotas de água menores de por exemplo 1 mm. • Neste tamanho ainda dá para ver a gota • Dividindo muito até chegar na molécula, não dá mais para se ver a não ser com o auxilio de microscópios muito especiais. Um molécula de água tem cerca de 1nanometro de tamanho. • (A distância entre o O-H é de 95,7 pm (1 pm = 1 x 10-11m) Em 1 litro de água existem mais de 300 x 1023 moléculas. • http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/agua.html

16. Comparando os tamanhos • A distância entre Salvador na Bahia e Natal no Rio Grande do Norte é de 1126 km 1.126 km

17. Comparando os tamanhos • Um grão de areia mede mais ou menos 1 mm • 1.126 km = 1.126.000 metros (1 milhão e 126 mil metros) = 1.126.000.000 milimetros (1 bilhão e 126 milhões de milímetros). • Então: • Comparando: um grão de areia está para a distância entre Salvador e Natal assim como um nanômetro está para o metro

18. Comparando os tamanhos

19. Nanotecnologia: do que se trata? • “A nanotecnologia é o estudo, desenho, criação, síntese, manipulação, aplicação e exploração de materiais, aparelhos e sistemas funcionais através do controle da matéria na nano escala. Ocupa-se da manipulação, 'controlada' e produção de materiais, instrumentos e estruturas em escala nanométrica”. • Gerardo Iglesias, dirigente da UITA • http://www.rel-uita.org/

20. Nanotecnologia: do que se trata? • A nanotecnologia envolve o estudo e a manipulação da matéria em uma escala muito pequena, geralmente da ordem de 1 a 100 nanometros (1 metro = a 1 bilhão de nanômetros).

21. "Nano" é um prefixo que vem do grego antigo e significa "anão". • Outras comparações: • O cabelo humano é 1000 vezes maior do que as partículas com 100 nanometros. • Muitos vírus são aproximadamente do tamanho de algumas nanopartículas.

22. Importância do tamanho • Devido ser tão pequenas, elas têm uma grande relação superfície/volume que é responsável por novas propriedades físicas e químicas. • Isto inclui um aumento da reatividade química na superfície da nanopartícula

23. Relação superfície/volume • Comparando a mesma quantidade de sal grosso e refinado, qual ocupa mais espaço? Volume? • Qual é mais fácil de dissolver? • Aqui não é propriamente uma nova propriedade mas dá idéia da importância do tamanho da partícula na propriedade das substâncias

24. Importância do tamanho • Diminuindo mais ainda o tamanho até chegar no nível microscópico: • as propriedades elétricas, óticas e magnéticas dos produtos químicos podem mudar. • Por exemplo: O ouro muda de cor em vários níveis nano.

25. Importância do tamanho • Substâncias que são: • estáveis em dimensões maiores tornam-se reativas; • isolantes podem se tornar condutoras; • opacas podem se tornar transparentes. • Conhecer as características das substâncias em tamanho maior não fornece informações compreensíveis sobre suas propriedades no nível nano.

26. Importância do tamanho • As mesmas propriedades que alteram as características físicas e químicas das nanopartículas, podem também, provocar • conseqüências não pretendidas(e até desconhecidas) quando elas entram em contato com o organismo humano.

27. Importância do tamanho • Um material perfeitamente seguro para ser manuseado em tamanho maior, pode facilmentepenetrar na pele na forma de nanopartícula ou se tornar um aerossol e entrar no organismo via respiratória. • A reatividade devido a grande área superficial pode interagir com sistemas biológicos de formas desconhecidas

28. Impacto da Nanotecnologia • Deverá provocar importantes conseqüências econômicas, sociais, ambientais e militares. • São bem amplo os seus campos de aplicação • Mandala da nanotecnologia • http://www.ica.ele.puc-rio.br/nanotech/nano_introducao.asp

30. Nanotecnologia = Várias tecnologias • Não há, na verdade, uma única tecnologia, mas várias. As tecnologias que manipulam materiais em tamanho nano são diferentes dependendo do campo de aplicação: medicina, condutores, informática, etc. • O que as diferentes tecnologias têm em comum é o tamanho das partículas. (Barker e outros, 2005).

31. A IMPORTÂNCIA DA NANOTECNOLOGIA PARA O MUNDO EM DESENVOLVIMENTO, SEGUNDO AS NACÕES UNIDAS • Envolve pouco trabalho, terra ou manutenção • É muito produtiva e barata • Requer modestas porções de matéria e energia • Produtos tecnológicos serão extremamente produtivos como produtores de energia, coletores de materiais e equipamentos industriais • Vai reduzir os custos de produção agrícola, e com isto vai reduzir a mortalidade infantil e doenças da subnutrição • Saúde das culturas agricolas protegidas por nanosensores UN. TASK FORCE. SCIENCE, TECHNOLOGY AND INNOVATION INNOVATION: APPLAYING KNOWLEDGE IN DEVELOPMENT, P.70 ENGAJAMENTO PUBLICO EM NANOTECNOLOGIA – Palestra DR. PAULO ROBERTO MARTINS, COORD. RENANOSOMA, PESQUISADOR DO IPT, FORUM SOCIAL BRASILEIRO, RECIFE 21/04/06

32. ÁGUA E SANEAMENTO • Nano membranas e argilas • Filtros com nanotubos de carbono • Nanosensores para a detecção de patógenos e contaminantes • Nanoeletrocatálise para decomposição anódica de poluentes orgânicos e para a remoção de metais pesados em efluentes líquidos • Reciclagem de água via polímeros nanoporosos, particulas magnéticas, etc UN. TASK FORCE. SCIENCE, TECHNOLOGY AND INNOVATION INNOVATION: APPLAYING KNOWLEDGE IN DEVELOPMENT, P.70 ENGAJAMENTO PUBLICO EM NANOTECNOLOGIA – Palestra DR. PAULO ROBERTO MARTINS, COORD. RENANOSOMA, PESQUISADOR DO IPT, FORUM SOCIAL BRASILEIRO, RECIFE 21/04/06

33. INCREMENTANDO O GERENCIAMENTO AMBIENTAL • Nanocatalizadores para reduzir a poluição atmosférica • Nanosensores para detectar materiais tóxicos • Dispositivo para sequenciar moléculas simples de ácido nucleico via nanoporos • UN. TASK FORCE. SCIENCE, TECHNOLOGY AND INNOVATION • INNOVATION: APPLAYING KNOWLEDGE IN DEVELOPMENT, P.70 • ENGAJAMENTO PUBLICO EM NANOTECNOLOGIA – Palestra DR. PAULO ROBERTO MARTINS, COORD. RENANOSOMA, PESQUISADOR DO IPT, FORUM SOCIAL BRASILEIRO, RECIFE 21/04/06

34. NANO OPORTUNIDADES E MEIO AMBIENTE • Aspecto geral: • Menor uso de matérias primas e recursos naturais. menor uso de energia • Aspecto específico: dois tipos de nanotecnologias • A) nano inovações incrementais • B) nano inovações revolucionárias • ENGAJAMENTO PUBLICO EM NANOTECNOLOGIA – Palestra DR. PAULO ROBERTO MARTINS, COORD. RENANOSOMA, PESQUISADOR DO IPT, FORUM SOCIAL BRASILEIRO, RECIFE 21/04/06

35. 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

36. Nanopartículas? • .Os tipos de nanopartículas são muito grandes e incluem: • partículas inorgânica ou orgânica, • cristalinas ou amorfas • Podem ser encontradas como: • partículas simples/individuais, • agregadas, • em pó ou • dispersa em uma matriz, sobre colóides, suspensões e emulsões, nanofilmes ou nanocamadas,

37. Novos conceitos de partículas/nanocompostos? • Fulerenos • Esferas de carbono puro de sessenta átomos de carbono (C60), com aproximadamente um nanômetro de diâmetro, arranjadas como 20 hexágonos e 12 pentágonos, semelhante a uma bola de futebol

38. Novos conceitos de partículas /nanocompostos? • Nanotubos • Os nanotubos de carbono são estruturas cilíndricas formadas por átomos de carbono, cujo diâmetro é de um a três nanômetros (nm) e cujo comprimento de 1.000 nm. bastante comum feita pelos cientistas, os nanotubos são cem mil vezes mais finos que um fio de cabelo. Eles foram descobertos, no início da década de 1990, pelo pesquisador japonês Sumio Iijima.

39. Novos conceitos de partículas /nanocompostos? • Dendrímeros: • • São moléculas poliméricas esféricas, formadas por processo de auto-organização hierárquica. Eles são usados em aplicações convencionáis de recobrimento e pintura. Futuramente podem ser usados em drug-delivery e até mesmo no auxílio de purificação de água através do aprisionamento de íons metálicos. • http://www.ica.ele.puc-rio.br/nanotech/nano_curiosidades.asp

40. Novos conceitos de partículas /nanocompostos? • Pontos Quânticos • • São nanopartículas em semicondutores que foram criados no início dos anos 80. São muito utilizados em aplicações de opto-eletrônica, tais como, lasers, LEDs e células solares. Essas partículas possibilitam um confinamento de cargas elétricas, funcionando como uma átomo artificial

41. Novos conceitos de partículas /nanocompostos? • Biopolímeros: • • A grande variedade de biopolímeros, tais como as moléculas de DNA, oferecem uma grande variedade de nanoestruturas auto-organizáveis. Eles também oferecem a oportunidade de ligação entre a nano e biotecnologia em, por exemplo, criar sensores biocompatíveis e simples e pequenos motores.

42. Novos conceitos de partículas /nanocompostos? • Nanoemulsões • Gotículas de material oleoso com poucos centenas de nanometros de diâmetro misturados em água através de um processo de extrusão mecânica intenso. • Este processo produz uma população uniforme de gotículas que são estáveis por anos mesmo a temperaturas elevadas. Tem amplo espectro de atividade antibacterial contra bactérias, vírus envolvidos, fungos, protozoários e esporos devido seu habilidade de destruir estes organismos. • http://nano.med.umich.edu/projects.html

43. Novos conceitos de partículas /nanocompostos? • Nanocamadas • Nanocamadas são um dos tópicos mais importantes na área de nanotecnologia. Por meio da engenharia de escala nano de superfícies e camadas pode-se atingir uma ampla faixa de funcionalidade e novos efeitos físicos (por exemplo, elétrico-magnético ou óptica). Exemplos: superfície auto limpante, proteção a corrosão maquinários e equipamentos, curativos de ferida • Monocamada resistente a água

44. Novos conceitos de partículas /nanocompostos? • Nanoporos • São furos simples em nanoescala em finas membranas isolantes e que representam uma nova ferramenta para o estudo de biopolímeros tais como o DNA. • O modelo mostra uma molécula de DNA passando através do canal de um nanoporo. • http://review.ucsc.edu/fall04/campus_update.html

45. Produtos e serviços que já estão no mercado • Um levantamento sumário nas publicações que circulam sobre nanotecnologia aponta para os seguintes produtos e serviços que já estariam no mercado: • - Tecidos resistentes a manchas e que não amassam; • - Raquetes e bolas de tênis; • - Capeamento de vidros e aplicações anticorrosão a metais; • - Filtros de proteção solar; • - Material para proteção (“screening”) contra raios ultravioleta; • - http://pt.wikipedia.org/wiki/Nanotecnologia

46. Produtos e serviços que já estão no mercado – cont. • - Tratamento tópico de herpes e fungos; • - Nano-cola, capaz de unir qualquer material a um outro; • - Pó antibactéria; • - Diversas aplicações na medicina como cateteres, válvulas cardíacas, marca-passo, implantes ortopédicos; • - Produtos para limpar materiais tóxicos; • - Produtos cosméticos; • - Sistemas de filtração do ar e da água. • Microprocessadores e equipamentos eletrônicos em geral. • http://pt.wikipedia.org/wiki/Nanotecnologia • ; • - Diversas aplicações na medicina como cateteres, válvulas cardíacas, marca-passo, implantes ortopédicos; • - Produtos para limpar materiais tóxicos; • - Produtos cosméticos; • - Sistemas de filtração do ar e da água. • Microprocessadores e equipamentos eletrônicos em geral.

47. Impactos à saúde e ao meio ambiente • Os investimentos em pesquisa de novos materiais em nanotecnologia são cerca de 100 a 1000 vezes maiores (dependendo do país) do que os estudos sobre os impactos à saúde e meio ambiente • DÚVIDAS!!!!!!!!!

48. TOXICOLOGIA DOS NANOMATERIAS • Estes podem ser tóxicos pela composição ou pelo tamanho. Questões: • Qual é a toxicidade destes materiais? • Podem ser agrupados materiais semelhantes relacionado a sua bioatividade? • Qual é a dose-resposta destes materiais? • Quais são os métodos apropriados para ensaios? • Que modelos de extrapolação prediz a toxicidade? • Qual é o mecanismo? • Que efeito poderia ocorrer se exposta uma população humana? DURAN, NELSON. NANOTECNOLOGIA E MEIO AMBIENTE. I SEMINARIO INTERNACIONAL NANOTECNOLOGIA, SOCIEDADE E MEIO AMBIENTE, SÃO PAULO, 18-19 OUTUBRO 2005

49. DESTINO AMBIENTAL E BIOLÓGICO,TRANSPORTE E TRANSFORMAÇÃODOS NANOMATERIAIS • Questões: • Através de qual meio estes materiais • penetram ao ambiente? • Quais são os modos de dispersão • destes materiais no ambiente? • Estes materiais são transformados • no ambiente? • DURAN, NELSON. NANOTECNOLOGIA E MEIO AMBIENTE. I SEMINARIO INTERNACIONAL • NANOTECNOLOGIA, SOCIEDADE E MEIO AMBIENTE, SÃO PAULO, 18-19 OUTUBRO 2005

50. EXPOSIÇÃO E BIODISPONIBILIDADEDE NANOMATERIAIS • Possivelmente há grande risco à saúde humana associado a fabricação de nanomateriais. • Questões: • Quanto e em que grau estão os humanos a exposição no ambiente? • Há sub-populações mais sensíveis? • DURAN, NELSON. NANOTECNOLOGIA E MEIO AMBIENTE. I SEMINARIO INTERNACIONAL • NANOTECNOLOGIA, SOCIEDADE E MEIO AMBIENTE, SÃO PAULO, 18-19 OUTUBRO 2005