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II Jornada Internacional de Saúde OcupacionalI Congresso Peruano de Medicina Ocupacional e Ambiental 17 a 20 SET 2013
O que é Nanotecnologia?
Fátima ViegasFUNDACENTRO
Fonte: Arline Sydneia Abel Arcuri
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Nanotecnologia Nanotecnologia está sendo
anunciada como uma nova revolução tecnológica, mas tão
profunda que irá atingir todos os aspectos da sociedade humana.
Ela envolve o estudo e a manipulação da matéria em uma
escala muito pequena, geralmente na faixa de 1 a 100
nanômetros.
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Nanotecnologia
um metro = 1 bilhão de nanômetros
O que representa isto?
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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
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Nanotecnologia
para entender estas propriedades os químicos chegaram a idéia de que a
matéria era formada de molécula e átomos
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O que é molécula?
A molécula é a menor parte de uma substância pura que
continua sendo ainda a mesma substância.
Procurando entender!!
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Nanotecnologia
O rio é formado principalmente
de água
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Nanotecnologia
Se enchermos uma piscina teremos menos água, mas é água.
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Nanotecnologia
Se tirarmos um copo cheio desta piscina, ainda será água
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Nanotecnologia Uma gota deste
copo ainda é água. Podemos ir
dividindo esta gota até determinado ponto, que já fica invisível a olho nu, que é quando se chega em uma molécula de água.
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Nanotecnologia Molécula é então a
menor parte de uma substância, que
conserva as propriedades químicas características desta
substância. A partir da molécula podemos dividir mais ,
só que não teremos mais água, podemos
chegar aos elementos que formam a água,
que são os átomos de hidrogênio e oxigênio.
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Nanotecnologia Estes átomos podem se combinar e formar
água, mas também podem se combinar com outros elementos e formar outras coisas.
Por exemplo hidrogênio combinado com carbono pode formar uma montanha de materiais diferentes, desde metano, que é um gás formado de um carbono e quatro hidrogênios, até as moléculas muito complicadas que formam o asfalto, pixe, que podem conter milhares de carbonos e hidrogênios.
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Na natureza tudo que existe é formado pelos elementos que podem ser vistos na tabela periódica
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Comparando os tamanhos
O rio Amazonas mede 6.868 quilômetros e é
cheio de água
Uma piscina pode ter 10 metros de comprimento e 5m de largura e pode
ser cheia com água
Uma gota de água que sai de uma torneira grande pode ter por
exemplo 5 milímetros
5 milimetros
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Comparando os tamanhos
Esta gota pode ser dividida em gotas de água menores que por exemplo 1
mm. Neste tamanho ainda dá para ver a
gota Dividindo muito até chegar na
molécula, não dá mais para se ver a não ser com o auxílio de
microscópios muito especiais. Um molécula de água tem cerca de 1
nanômetro de tamanho.
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Comparando os tamanhos
A distância entre
Salvador na Bahia e
Natal no Rio Grande do Norte é de 1126 km
1.126 km
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Comparando os tamanhos
Um grão de areia mede mais ou menos 1 mm
1.126 km = 1.126.000 metros (1 milhão e 126 mil metros) = 1.126.000.000
milímetros (1 bilhão e 126 milhões de milímetros).
Então: Comparando: um grão de areia está para
a distância entre Salvador e Natal assim como um nanômetro está para o metro
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Comparando os tamanhos
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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/
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Nanotecnologia: do que se trata?
A nanotecnologia envolve o estudo e a manipulação da
matéria em uma escala muito pequena, geralmente da ordem
de 1 a 100 nanômetros (1 metro = a 1 bilhão de
nanômetros).
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NANOTECNOLOGIA "Nano" é um prefixo que vem do
grego antigo e significa "anão". Outras comparações:
O cabelo humano é 1000 vezes maior do que as
partículas com 100 nanômetros.
Muitos vírus são aproximadamente do tamanho
de algumas nanopartículas.
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Importância do tamanho Em razão de serem tão pequenas, elas têm uma
grande relação superfície/volume que é responsável por novas propriedades físicas e
químicas.
Isto inclui um aumento da reatividade química na
superfície da nanopartícula.
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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
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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.
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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.
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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.
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Importância do tamanho
Um material perfeitamente seguro para ser manuseado em tamanho maior, pode
facilmente penetrar na pele na forma de nanopartícula ou se tornar um aerossol e
entrar no organismo pela via respiratória.
A reatividade devido a grande área superficial pode interagir com sistemas biológicos de formas desconhecidas.
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Impacto da Nanotecnologia
Deverá provocar importantes conseqüências econômicas,
sociais, ambientais e militares.
São bem amplos os seus campos de aplicação.
Mandala da nanotecnologia http://www.ica.ele.puc-rio.br/nanotech/nano_introducao.asp
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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).
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A IMPORTÂNCIA DA NANOTECNOLOGIA PARA O MUNDO EM DESENVOLVIMENTO, SEGUNDO AS NAÇÕES UNIDAS
Envolve pouco trabalho, terra ou manutenção É muito produtiva e barata Requer modestas porções de matéria e energia Produtos tecnológicos serão extremamente
produtivos como produtores de energia, coletores de materiais e equipamentos industriais
Vai reduzir os custos de produção agrícola, e com isto vai reduzir a mortalidade infantil e doenças da subnutrição
Saúde das culturas agrícolas protegidas por nanosensores
UN. TASK FORCE. SCIENCE, TECHNOLOGY AND INNOVATIONINNOVATION: APPLAYING KNOWLEDGE IN DEVELOPMENT, P.70ENGAJAMENTO PUBLICO EM NANOTECNOLOGIA – Palestra DR. PAULO ROBERTO MARTINS, COORD. RENANOSOMA, PESQUISADOR DO IPT, FORUM SOCIAL BRASILEIRO, RECIFE 21/04/06
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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
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INCREMENTANDO O GERENCIAMENTO AMBIENTAL
Nanosensores para detectar Nanocatalizadores para reduzir a poluição atmosférica
Materiais tóxicos Dispositivo para sequenciar moléculas
simples de ácido nucleico via nanoporos
• UN. TASK FORCE. SCIENCE, TECHNOLOGY AND INNOVATION• INNOVATION: APPLAYING KNOWLEDGE IN DEVELOPMENT, P.70• ENGAJAMENTO PUBLICO EM NANOTECNOLOGIA – Palestra DR. PAULO ROBERTO MARTINS, COORD.
RENANOSOMA, PESQUISADOR DO IPT, FORUM SOCIAL BRASILEIRO, RECIFE 21/04/06
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Nanomateriais: quem são eles?
Todos os materiais convencionais, tais como metais,
semicondutores, vidro, cerâmica ou polímeros, podem, em princípio, ser obtidos em
dimensão de nano escala.
O que mais preocupa sob o aspecto de SST e meio ambiente
são as nanopartículas.
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Nanopartículas? Os tipos de nanopartículas são vários e incluem: partículas inorgânica ou orgânica, cristalinas ou amorfas Podem ser encontradas como: partículas simples/individuais, agregadas, em pó ou dispersas em uma matriz, sobre colóides,
suspensões e emulsões, nanofilmes ou nanocamadas.
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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.
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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.
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Novos conceitos de partículas /nanocompostos?
Dendrímeros:
• São moléculas poliméricas esféricas, formadas por processo de auto-organização hierárquica. Eles são usados em aplicações convencionais de recobrimento e pintura. Futuramente podem ser usados em drug-delivery e até mesmo no auxílio de purificação de água através do aprisionamento de íons metálicos.
http://www.ica.ele.puc-rio.br/nanotech/nano_curiosidades.asp
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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.
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Novos conceitos de partículas /nanocompostos?
Biopolímeros:
• A grande variedade de biopolímeros, tais como as moléculas de DNA, oferecem variações 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.
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Novos conceitos de partículas /nanocompostos?
Nanoemulsões Gotículas de material oleoso
com poucas centenas de nanômetros de diâmetro, misturadas em água através de um processo de extrusão mecânica intenso.
Este processo produz uma população uniforme de gotículas que são estáveis por anos mesmo a temperaturas elevadas. Tem amplo espectro de atividade: antibacteriana, contra vírus envolvidos, fungos, protozoários e esporos devido a sua habilidade de destruir estes organismos.
http://nano.med.umich.edu/projects.html
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Novos conceitos de partículas /nanocompostos?
Nanocamadas Nanocamadas são um dos
tópicos mais importantes na área de nanotecnologia. Por meio da engenharia de escala nano de superfícies e camadas pode-se atingir uma ampla faixa de funcionalidade e novos efeitos físicos (por exemplo, elétrico-magnético ou óptico). Exemplos: superfície auto limpante, proteção a corrosão de maquinários e equipamentos, curativos em ferimentos.
Monocamada resistente a água.
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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
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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
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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.
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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.
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TOXICOLOGIA DOS NANOMATERIAS
Estes podem ser tóxicos pela composição ou pelo tamanho. Questões:
Qual é a toxicidade destes materiais? Podem ser agrupados materiais semelhantes
relacionados a sua bioatividade? Qual é a dose-resposta destes materiais? Quais são os métodos apropriados para ensaios? Que modelos de extrapolação predizem a
toxicidade? Qual é o mecanismo? Que efeito poderia ocorrer se exposta uma
população humana?DURAN, NELSON. NANOTECNOLOGIA E MEIO AMBIENTE. I SEMINARIO INTERNACIONALNANOTECNOLOGIA, SOCIEDADE E MEIO AMBIENTE, SÃO PAULO, 18-19 OUTUBRO 2005
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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
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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
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Possíveis problemas relacionados a produtos nano
Natureza das nanopartículas; Características do produtos feitos; Processos de fabricação envolvidos; Possível exposição do trabalhador; Quais materiais são usados; Que rejeito é produzido; São usados produtos tóxicos na fabricação de
produtos nanos? O que acontece quando partículas e/ou produtos
nanos chegam ao ar, solo, água ou biota? Como avaliar a possível exposição?
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Conclusão
Ainda há muito pouco estudo sobre os impactos dos materiais
nanoestruturados na saúde e no meio ambiente e, em conseqüência, na SST.
Há muito o que ser feito na elucidação dos possíveis efeitos e, principalmente, no desenvolvimento de mecanismos que
evitem o aparecimento de possíveis danos.