Nanotecnologia Toxicologia

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Nanotecnologia
Toxicidade, Potenciais Riscos, Legislação
Nanotecnologia
Nanotecnologia
Como avaliar os efeitos sobre os organismos vivos: 
• Caracterização quanto as propriedades físicas, químicas e 
biológicas 
• Estudo de toxicologia
Nanotecnologia
 Efeitos toxicológicos sobre os seres vivos pouco elucidados 
 Poucos trabalhos demonstram: 
• A relação “Dose x Efeito” 
• Manifestação clínica sobre os diversos tecidos, órgãos e sistemas
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 Acesso por diferentes vias, como: 
• Ingestão oral 
• Contato com a pele 
• Inalação
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Muitos produtos atualmente disponíveis contêm nanomateriais e a 
exposição humana a NMS por via oral pode ocorrer: 
• Diretamente 
• Através do consumo de produtos ou medicamentos 
• Indiretamente através da ingestão de alimentos contaminados 
provenientes do meio ambiente ou cedidos por materiais de 
embalagens
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Qual a preocupação para a saúde pública no fato dos NMs serem 
ingeridos? 
• Diretamente 
• Efeitos adversos (Adverse Outcome, AO) no organismo
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 Série de respostas podem ser desencadeadas, como: 
• Ativação de células 
• Genotoxicidade (indução de processos cancerígenos) 
• Geração de espécies reativas de oxigênio 
• Inflamação 
• Apoptose 
• Necrose celular
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 A distribuição biológica de nanopartículas demonstra a presença delas em 
diversos órgãos, como: 
• Rins 
• Fígado 
• Coração 
• Testículos 
• Capacidade de atingir o sangue 
• Ultrapassar a barreira sangue-cérebro 
• Células de Leydig (afetando a viabilidade, proliferação e a expressão de genes)
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 Fatores que interferem na toxicologia das partículas: 
• Tamanho 
• Forma 
• Características de superfície 
• Taxa de dissolução 
• Dissolução formando íons metálicos em solução
Nanopartículas x Produtos químicos
Semelhanças: 
• Mesma composição química
Diferenças: 
• Propriedades físicas e 
químicas diferentes da sua 
forma iônica 
• Tamanho 
• Modo de ação 
• Toxicidade 
Nanopartículas - Toxicidade
Nanopartículas 
Acumulativo
Nanotecnologia: Toxicologia
Nanotecnologia: toxicologia NMs de TiO2 
Nanotecnologia: toxicologia NMs de TiO2 
Não foram evidenciado lesões significativas no DNA após 24 h de 
exposição: 
• Possivelmente devido à reparação das lesões induzidas pelos 
mecanismos de reparação celular
Nanotecnologia: toxicologia NMs de TiO2 
Propriedade físico-químicas de cada NM e seus efeitos genotóxicos: 
• Influenciada pelo tamanho médio dos NMS 
• Conteúdo proteico
Nanotecnologia: toxicologia NMs de TiO2 
Inversamente proporcionais
Nanotecnologia: toxicologia NMs de ZnO
Mundialmente aplicadas em: 
• Produtos eletrônicos 
• Cosméticos 
• Catalíticos 
• Cerâmicas 
• Tratamento de água e esgoto doméstico 
• Fins medicinais
Nanotecnologia: toxicologia NMs de ZnO
Efeitos tóxicos em microrganismos: 
• Redução da atividade enzimática 
• Diminuição do número total de bactérias heterotróficas cultiváveis 
e unidades formadoras de colônias de fungos 
• Alterações na morfologia celular 
• Impactos sobre a diversidade microbiana do solo
Nanotecnologia: toxicologia NMs de ZnO
Efeitos tóxicos em plantas: 
• Prejuízos na germinação e crescimento de sementes de Brassica 
nigra 
• Aumento da produção de espécies reativas de oxigênio em milho 
• Redução do conteúdo de clorofila nas folhas de Pisum sativum L. 
• Efeitos genotóxicos e mutagênicos em Allium cepa, Vicia faba e 
Nicotina tabacum
Nanotecnologia: toxicologia NMs de ZnO
Efeitos tóxicos em peixes: 
• Aumento do estresse oxidativo em diferentes órgãos de 
Oreochromis niloticus 
• Alterações bioquímicas 
• Efeitos histopatológicos em Cyprus carpi L. 
• Embriotoxicidade in Mugilogobius chulae 
• Efeitos hemato-imunológicos 
• Efeitos fenotóxicos em Oreochromis mossambicus
Nanotecnologia: toxicologia NMs de ZnO
Nanotecnologia: toxicologia NMs de ZnO
Nanotecnologia: toxicologia NMs de ZnO
• Não foi observado alterações locomotivas e indução de 
comportamento preditivo de ansiedade 
• Déficit no comportamento alimentar e de resposta defensiva 
antipredatória em O. niloticus
Nanotecnologia: toxicologia NMs de ZnO
Nanopartículas de prata
• Produtos: 
• Materiais de higiene 
• Consumo 
• Cosméticos 
• Incluindo: sabonetes, pastas, metais e têxteis 
• Área médica hospitalar: antissépticos, desinfecção de próteses ósseas, cardíacas, 
mamárias 
• Revestimento de mamadeiras 
• Tintas 
• Condutores 
• Aditivos alimentares 
• Bacteriostáticos 
• Materiais de restauração dentária 
• Cimentos dentários 
• Implantes 
• Soluções inibidoras de cáries
Nanopartículas de prata
Nanopartículas de prata
• Potencial antimicrobiano 
• Mecanismo: ligação com a membrana bacteriana
Nanopartículas de prata
• Efeito antimicrobiano: 
• Escherichia coli > Staphylococcus aureus
Nanopartículas de sais de prata
• Efeito antiviral: 
• Contra HIV-1 em concentrações não citotóxicas 
• Mecanismo de ação não completamente elucidado 
• Pode ocorrer inibição da replicação e inativacão do virus
Nanopartículas de sais de prata
• Toxicidade associada ao: 
• Estresse oxidativo 
• Ambos
Íon prata
????
Partículas de prata x Nanopartículas de prata
Efeitos adversos no ser humano: 
• Pequenas reações alérgicas 
• Graves danos metabólicos, 
imunológicos e de 
desregulação endócrino
? 
Pouco se sabe sobre ações 
metabólicas adversas e efeitos 
colaterais ou inesperados, doses 
tóxicas e mecanismos de absorção 
e eliminação
Nanopartículas de prata
• Dosagem tolerada em ratos: 
• Doses de 1000 mg/Kg do AgNPs sem alterações significativas 
no peso corporal 
• Aumento de níveis de fosfatase alcalina e do colesterol 
• Doses acima de 300 mg/Kg indicam alterações funcionais do 
tecido hepático
Nanopartículas de prata
• A g N P s d e 1 4 n m a l t e r a m a s c o n c e n t r a ç õ e s d e 
neurotransmissores cerebrais, noradrenalinas e dopamina 
• LOAEL (Lowest observable adverse effect level): 125 mg/Kg 
• NOAEL (No observable adverse effect level): corresponde a 
maior dose em que não são observados efeitos adversos 30 mg/
Kg 
• Para ratos intoxidados por via oral por 90 dias (Kim et al., 2010)
Nanopartículas de sais de prata
• Toxicidade a células germinativas por causar menor proliferação 
de células tronco espermatogonias 
• Perturbação de componentes da via de sinalização da GDNF 
(fator neutrófico da célula glial - molécula essencial para a auto 
renovação das células troncos espermatogoniais) 
• Danos ao DNA 
• Aberrações cromossômicas 
• Mortalidade de embriões 
• Gera espécies reativas ao oxigênio 
• Induz estresse oxidativo no sistema nervoso central
Nanopartículas de sais de prata
• Membranas possuem alta afinidade pela prata 
• Encontradas nos lisossomas das membranas 
• Também encontradas no citosol 
• Efeito acumulativo pode diminuir a estabilidade da membrana 
lisossomal 
Nanopartículas de prata
• Existem muitos produtos de consumo e aplicações da prata em 
forma de nanopartículas 
• De 1015 produtos de consumo onde são incorporadas 
nanopartículas, 259 apresentam nanopartículas de prata 
• 30 produtos 2006 -> mais de 300 em 2011 
• 280 toneladas de AgNPs foram produzidos em 2011
Nanopartículas de prata
• Leitura artigo de revisão Mathias 2014: Avaliação dos efeitos 
toxicológicos e ambientais de nanopartículas de sais de prata 
• Vamos criar um júri: o senhor Luis está internado no hospital 
suspeita de intoxicação com AgNPs. Qual será os argumentos de 
defesa e de acusação?
Nanopartículas de prata
• Efeitos em peixes: 
• Partículas entre 10 nm e 80 nm afetam o desenvolvimento 
precoce 
• Causa deformidades da medula espinhal 
• Arritmia cardíaca 
• Acumulo nas brânquias e tecido hepáticos