conceitos e impactos sa de dos trabalhadores Panam and... · Comparando a mesma quantidade de sal...
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UNITARnanotecnologia
Nanotecnologia: Conceitos e Impactos àSaúde dos Trabalhadores
31 de maio de 2011Panamá
Arline Sydneia Abel ArcuriFUNDACENTRO
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 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_nifty50.jsp
Comparando os tamanhosO rio Amazonas mede quase 7.000 quilômetros e é cheio
de água
7.000.000 metros7.000.000.000 milímetros
Uma gota de água que sai de uma torneira grande pode
ter por exemplo 7 milímetros
Assim, uma gota de água estápara todo o comprimento do rio Amazonas assim como um nanômetro está para o metro
7 milímetros
Comparando os tamanhosA distância entre São Luis e Porto
Alegre é de 3911 km
3.911.000 metros3.911.000.000 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
4 a 5 milímetros
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).
Importância do tamanho
Devido ser tão pequenas, as nanopartículas têm uma grande relação
superfície/massa.
Além disso, na medida em que a matéria éreduzida à escala nanométrica as suas propriedades começam a ser dominadas
por efeitos quânticos.
Relação superfície/massaComparando 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
Número de partículas e área superficial de 10pg/cm3 de material particulado no
ar
Diâmetro da partículaNúmero de partículas
por (N/cm3)Área superficial das
partículas (µm3)
5 153.000.000 12.000
20 2.400.000 3.016
250 1.200 240
5000 0,15 12Fonte: Oberdörster, G. Biokinetics andToxicological Issues and
effects of nanoparticles,. in:Environmental Safety, Springer,
Simeonova, P.P. et al. Nanotechnology2006
Importância do tamanhoDevido ser tão pequenas, as nanopartículas têm uma grande relação superfície/massaque 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.
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.
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.
Importância do tamanhoDesta forma:
Conhecer as características das substâncias em tamanho maior não
fornece informações compreensíveis sobre suas propriedades no nível nano.
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 tamanhoUm material perfeitamente seguro para ser manuseado em tamanho maior, pode facilmente penetrar na pelena 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 humanoou mesmo outros sistemas biológicos
O que mais preocupa sob os aspectos de SST e meio ambiente são as
nanopartículas, especialmente as insolúveis
Nanopartículas?
Não existe uma definição única para nanopartículas. Inclui todas as
partículas com dimensão da ordem de 100 nanômetros ou menos.
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
Fontes de nanopartículas
são as criadas propositadamente, feitas pelo homem:Nanotubos de carbono;Fulerenos;Pontos quânticos;
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, virus, Sal marinho,etc.
Engenheiradas ou manufaturadas
Incidentais ou antropogênicas
Naturais
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 nan oparticles, in: Nanotechnology, Toxicological Issues and Environmental Safety; Simeonov a, P. P. et al., Springer, 2006
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.
http://nmi.jrc.ec.europa.eu/documents/pdf/ENRHES%20Review.pdf
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?
Dúvidas na avaliação dos possíveis impactos à saúde dos trabalhadores
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
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ExposiçãoHomeostasesaud
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Não Compensação
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Reversível
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Padrões de Qualidade
IBE
RELAÇÃO EXPOSIÇÃO X EFEITODepledge et al., 1993, modificadoPor Gil Ricardi, AFT/DRT/SP
Não é satisfatório para nanotoxicologia
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
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 háfalta de métodos validados.
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.
Dúvidas na avaliação dos possíveis impactos àsegurança 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?
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 – toxicologicalIssues and Environmental safety”,Springer,2006, 276pgs.
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”
http://www.lbl.gov/msd/msd_safety/assets/1.introduction_nanotoxicology.pdf
Atividades de riscoLevar em conta todo o ciclo de vida dos produtos
consumoDescarte
comércio
armazenagem
transporte
extração
laboratório Escala piloto produção
Operários (Tarsila do Amaral)
Meio ambiente
Utilização na indústria
Impactos á Saúde, especialmente dos Trabalhadores e Meio
AmbienteEstudos 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.
http://www.voyle.net/Nano-Tsunami%20Archive%202005/ 10-2005%20Archive%20News.htm
Nanotoxicologia
Adaptação: http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=1382.php Gunter Oberdörsten
pele
Ar, água, roupasIntrodução 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
Neurônios
Neurônios
Neurônios
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
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
Além disso, não dá ainda para avaliar o impacto destas nanotecnologias no
emprego e inclusive nas relações sociaisVárias ocupações serão ser extintas e outras, que irão requer muito mais
qualificação, serão criadas
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
Outros aspectos a serem considerados
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
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.