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23ª Jornada da AMIMT

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  1. 23ª Jornada da AMIMT “Nanotecnologia: Novos Riscos Ocupacionais? Conceitos Básicos” 05 de novembro 2009 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 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

  3. Nanotecnologia uma das tecnologias dentro do contexto da • Convergência Tecnológica • Significado estabelecido em 2001 em uma oficina de trabalho da “US National Science Foundation” e o Departamento de Comércio Americano – sigla NBIC • http://www.ntnu.no/2020/pdf/final_report_en.pdf

  4. CONVERGÊNCIA DE TECNOLOGIAS Informática Controle de bits Nanotecnologia Control e manipula átomos Ciência Cognitiva Consegue controlar a mente pela manipulação de neurônios Biotecnología Controla e manipula a vida engenheirando genes B A N G Sigla sugerida pela ONG ETC Group

  5. biotecnología A confluência destas ciências implica que a vida e o vivo nunca voltarão a ser o mesmo. ciência cognitiva informática nanotecnologia

  6. A convergência da nanotecnologia com a biotecnologia e com tecnologias de informação e cognitivas podemfornecer produtos de tecnologia tão radicalmente diferente que a fabricação, utilização e reciclagem / eliminação deestes novos produtos, bem como o desenvolvimento de políticas e regulamentos para proteger a saúde humana e o ambiente, podem provar ser uma tarefa assustadora. • 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

  7. um metro = 1 bilhão de nanômetros • O que representa isto?

  8. Comparando os tamanhos • O rio Amazonas mede quase 7.000 quilômetros e é cheio de água • 7.000.000 metros • 7.000.000.000 milímetros • Uma gota de água que sai de uma torneira grande pode ter por exemplo 7 milímetros • Assim, uma gota de água está para todo o comprimento do rio Amazonas assim como um nanômetro está para o metro 7 milímetros

  9. Comparando os tamanhos

  10. Comparando os tamanhos http://www.ofitexto.com.br/conteudo/deg_230778.htm

  11. 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).

  12. Aplicações da Nanotecnologia • A nanotecnologia tem aplicações nos mais variados ramos econômicos, sociais, da saúde, comerciais, militares, de comunicação e outros.

  13. Embalagens Nanomedicina Indústria alimentícia Produtos esportivos Produção e distribuição de energia Aumento da produtividade agricultura Cosméticos Aplicações das nanotecnologia Produtos químicos diversos: colas, tintas, catalisadores Tratamento de água e remediação do solo Telecomunicação Defesa/guerra Tecnologia da informação Construção civil Veterinária Criação animal Indústria têxtil Nanoarte

  14. Produtos que já estão no mercado

  15. http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/analysis_draft/http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/analysis_draft/

  16. http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/analysis_draft/http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/analysis_draft/

  17. Produtos com nanopartículas de prata

  18. Nanomedicina Dispositivos médicos Produtos medicinais Medicamento Transporte de medicamento Diagnósticos Implantes In vivo Biomateriais Implantes ativos In vitro Terapia genética Sensores Biochips Imagem Adaptação da palestra de David Rickerby “Safety and Ethical Aspects of Nanomedicine” V SENANOSOMA Natal 2008

  19. Noticias cada vez mais frequentes • Pesquisa brasileira testa as primeiras drogas nanoscópicas que atravessam membranas celulares e chegam ao foco da doença, sem produzir efeitos adversos importantes • A tecnologia de medicamentos para tratar doenças como a Aids, a catarata, a tuberculose, a esquistossomose, a leishmaniose e o câncer, entre outras, por meio de nanopartículas carreadoras das substâncias ativas, começa a sair da fase debancada, no laboratório, para ensaios clínicos experimentais, com animais e humanos. • http://www.revistapesquisamedica.com.br/PORTAL/textos.asp?codigo=11619

  20. Nanotecnologia • Novos Riscos Ocupacionais? • Importância do tamanho

  21. Importância do tamanho • Devido ser tão pequenas, as nanopartículas têm uma grande relação superfície/volume 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.

  22. Relação superfície/volume • 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

  23. Número de partículas e área superficial de 10pg/cm3 de material particulado no ar

  24. Relação entre o tamanho da partícula e o número de partículas na superfície • http://www.hielscher.com/ultrasonics/coatings_01.ht • m

  25. 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.

  26. Importância do tamanho • Outra razão para as substâncias mudarem de comportamento no nível nano é o domínio de “efeitos quânticos”. • Na medida em que a matéria é reduzida à escala nanométrica as suas propriedades começam a ser dominadas por efeitos quânticos.

  27. 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. • Apenas com a redução de tamanho e sem alteração de substância, verifica-se que os materiais apresentam novas propriedades e características como resistência, maleabilidade, elasticidade, condutividade e poder de combustão.

  28. Importância do tamanho • O alumínio em escala nano entra em combustão espontaneamente. • O ouro 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 (nanômetros) ele pode fundir a cerca de 830°C, enquanto partículas de cerca de 2 nm pode ficar líquidas a 350°C.

  29. Monografia de GUILHERME FREDERICO BERNARDO LENZ E SILVA , disponível em:http://www.fundacentro.gov.br/dominios/NANO/anexos/Monografias/guilherme%20lenz_nanotecnologia%20avaliao%20e%20anlise%20dos%20possveis%20impactos.pdf

  30. Ponto de Fusão do Ouro (Au) Ponto de fusão (oC) Ponto de fusão - 1064 C Raio da Partícula (nm) Fonte: K.J. Klabunde, 2001

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

  32. 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 maior reatividadedevido agrande área superficiale aosefeitos quânticos pode provocar • conseqüências não pretendidas(e até desconhecidas) • quando elas entram • em contato com o organismo humano • ou mesmo outros • sistemas biológicos

  33. 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, especialmente as insolúveis

  34. Nanopartículas? • Não existe uma definição única para nanopartículas. Inclui todas as partículas com dimensão menor do que 100 nanômetros. • Nanomateriais podem ter uma, duas ou três dimensões na escala nano. • Alguns classificam as nanopartículas como aquelas com as três dimensões nesta escala e outros praticamente consideram nanomateriais e nanopartículas como sinônimos.

  35. Nanopartículas? • Além do tamanho há vários outros aspectos que são importantes para a determinação das propriedades destas 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.

  36. Escala das partículas PM 10 Ultrafinas Respiráveis PM 2.5 Nanopartículas 10 mm 1 mm 1 nm 10 nm 100 nm file:///C:/Documents%20and%20Settings/arline/Configura%E7%F5es%20locais/Temporary%20Internet%20Files/Content.IE5/OP2R4HIJ/363,52,Slide 52

  37. Fontes de nanopartículas

  38. Nanopartículas? • Somos rodeados de nanopartículas incidentais e naturais: • uma sala normal pode conter 20.000/cm3, • uma floresta: 50.000/cm3 e • uma rua da cidade: 100.000/cm3 • http://ec.europa.eu/health/opinions2/en/nanotechnologies/l-2/7-exposure-nanoparticles.htm

  39. Comparação entre nanopartículas naturais e antropogênicas e as engenheiradas Fonte: Oberdörster, G. Biokinetics and effects of nanoparticles, in: Nanotechnology, Toxicological Issues and Environmental Safety; Simeonova, P. P. et al., Springer, 2006

  40. 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

  41. Novos conceitos de partículas/nanocompostos? • Nanotubos • são uma dos principais nanopartículas em desenvolvimento e uso • 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.

  42. Novos conceitos de partículas /nanocompostos? • Nanotubos • Propriedades importantes • Mecânicas • Um dos materiais mais duros conhecidos (semelhante ao diamante) • Apresenta resistência mecânica altíssima • Capaz de suportar pesos • Alta flexibilidade • Elétricas • Suportam bem a corrente elétrica • Podem atuar com característica metálica, semicondutora e até supercondutora • Térmicas • Apresenta altíssima condutividade térmica na direção do eixo do tubo • Marco Aurélio C. Pacheco – uma introdução a nanotecnologia. Disponível em http://www.ica.ele.puc-rio.br/cursos/download/nanotecnologia-site.pdf

  43. fulereno diamante grafite Nanotubo de carbono http://www.anp.com.tw/English/main02-a1.htm

  44. Nanotubos de carbonouso na indústria da construção • NaturalNano, uma companhia instalada em Rochester, N.Y., está desenvolvendo tinta de alta tecnologia que pode efetivamente bloquear sinais indesejados de telefone celular. Baseado em nanotecnologia, a tinta usa partículas de cobre inseridas em “nanotubos”, os quais são então misturados com tinta para defletir sinais de rádio. A companhia invoca que a tinta pode filtrar sinais indesejados, enquanto permite certas transmissões, tais como notificações de urgência de cirurgia para um operador cerebral, a procederem normalmente. http://www.nanooze.org/portuguese/blogsp.html http://www.mobilemag.com/content/100/102/C6752/

  45. 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

  46. Novos conceitos de partículas /nanocompostos? • Pontos Quânticos • São nanopartículas, também chamadas de nanocristais, cujos estudos principais forma focados e 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

  47. 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.

  48. Novos conceitos de partículas /nanocompostos? • Nanoemulsões • Gotículas de material oleoso com poucos centenas de nanômetros 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

  49. 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

  50. Flor de lótus Créditos: Steven Pinker's Photos Gota de água na folha de lótus Fonte: Comissão Europa, 2004 Efeito lotus • A observação da flor de lótus levou os cientistas a idéia de superfícies auto limpantes, que não molham