OS NANOMATERIAIS E A QUESTÃO AMBIENTAL

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RESENHA-RESUMO: OS NANOMATERIAIS E A QUESTÃO AMBIENTAL 
 
 
Matheus P. Paschoalino, Glauciene P. S. Marcone e Wilson F. Jardim. Instituto de Química, 
Universidade Estadual de Campinas, CP 6154, 13083-970 Campinas - SP, Brasil 
 
Nanotecnologia é um dos ramos que mais cresce no mundo, fruto de altos investimentos 
em pesquisas. Processos como nanociência e nanotecnologia envolvem materiais na escala de 
1 a 100 nanômetros que podem ser utilizados em seguimentos como, alimentícios, eletrônicos, 
farmacêuticos, biotecnologia, cosméticos e etc. A produção de nanomateriais deu um salto 
muito grande nos últimos anos, de 2004 a 2009 houve um aumento de 500% desse seguimento. 
Esse crescimento de produção e aplicação de nanomateriais está provocando um discussão 
sobre os potenciais riscos à saúde e ao meio ambiente que esses tipos de matérias podem causar. 
A reflexão a esse respeito é bastante pertinente visto que além das perspectivas de que haja um 
aumento considerável de produtos oriundos do desenvolvimentos de produtos com essa 
tecnologia, há também um potencial grande de risco de contaminação do meio ambiente, visto 
as características intrínsecas das nanopartículas, como tamanho, área superficial e capacidade 
de aglomeração e dispersão os quais podem facilitar o deslocamento no ambiente e ocasionar 
danos a cadeia alimentar. Estes aspectos justificam um estudo/investigação sobre a disposição 
e toxicidade dos nanomateriais. 
Diferentes tipos de materiais em tamanho nano estão sendo lançados no mercado, por 
serem mais leves, eficientes e resistentes e terem custos mais baixos, são mais chamativos e 
interessante ao mercado. Porém, as mesmas propriedades que os tornam tão atrativos podem os 
tornarem também nocivos aos organismos vivos, conforme estudos realizados em micro-
organismos, algas, peixes, ratos e células humanas. A grande preocupação com relação a esses 
tipos de materiais é que nunca foram produzidos e utilizados em produtos comerciais em tão 
larga escala como na atualidade. Alguns estudos sugerem que devidos os nanomateriais terem 
tamanhos tão pequenos esses teriam uma facilidade ainda maior de penetrar na pele, mucosa e 
membrana celular, podem seus efeitos de toxicidade se manifestarem. 
Identificar a fonte de emissão de nanopartículas é um passo importante para entender 
melhor os fenômenos físicos e químicos provenientes desses tipos de materiais e assim 
relaciona-los com os possíveis efeitos ao ambiente a saúde humana. Existem dois tipos de fontes 
de nanopartículas que são elas: as fontes naturais e as fontes antrópicas (geradas pelo homem). 
As fontes antrópicas estão relacionados a queima de combustíveis fosseis e geram grande 
quantidade de nanomateriais. As fontes antrópicas podem ser divididas em nanopartículas 
engenheiradas e nanopartículas não-engenheiradas. As nanopartículas engenheiradas são 
criadas para fins comercias, ou seja, criadas artificialmente. Já as nanopartículas não-
engenheiradas envolvem atividades comuns, com cozinhar, e são importantes geradoras de 
nanopartículas inaláveis. 
Sob a ótica da aplicação para os mais variados fins e dos efeitos que tais materiais podem 
causar ao ambiente, destacam-se: os cosméticos (tendo como principal aplicação dos 
nanomateriais os protetores solares, que apresentam nanopartículas em torno de 10nm de 
diâmetro; os nanomateriais de carbono (como os negro de fumo, fulerenos, nanotubos de 
carbono de parede simples ou múltipla, nanopartículas de carbono e nanofibras, são atualmente 
os mais atrativos devido a suas diferentes formas); nanomateriais usados para descontaminação 
ambiental (a aplicação de nanomateriais na descontaminação ambiental é decorrente da alta 
reatividade química apresentada por estes materiais. O fotocatalisador TiO2 (dióxido de titânio), 
principalmente na sua forma anatase, é o nanomaterial mais estudado para a fotodegradação de 
compostos orgânicos); nanomateriais usados para desinfecção (após extensivos estudos 
demonstrando a atividade fotocatalítica do TiO2, atualmente um grande número de pesquisas 
comprovam sua ação biocida/desinfetante, principalmente em trabalhos em fase aquosa, apesar 
de seu maior uso comercial ser em purificadores destinados à fase gasosa; aplicações em 
nanomedicina (a busca pelo diagnóstico mais preciso e a administração controlada de fármacos 
configura como objetivos relevantes na busca por novas tecnologias para a prevenção e 
tratamento de doenças oncológicas). 
Estudos de toxicidade e ecotoxicidade de partículas em componentes não tóxicos em 
casos de microscópio ou macroscópico torna-se necessário pela mudança das propriedades 
deste material para a escala nano. Os sistemas aquático, atmosférico, o solo e sedimento são as 
principais rotas de exposição de um nanomaterial no ambiente. Desta forma as principais rotas 
de entrada dos nanomateriais no organismo são: absorção no nível celular (quando os 
nanomateriais alcançam as células esses materiais podem ser envolvidas pela membrana celular 
por vários processos até ser totalmente absorvida, esse tipo de absorção acontece 
principalmente em ambiente aquático); inalação (o maior risco de nanopartículas para seres 
terrestres é advinda através da inalação, estudos clínicos realizados com humanos, roedores e 
células pulmonares, mostrou que a maioria tinha algum efeito relacionado as nanopartículas 
como asma, inflamação no pulmão obstrução crônica pulmonar ou até morte); ingestão (a 
ingestão involuntária de nanopartículas acontece geralmente pelo consumo de água proveniente 
de aparelhos purificados que utilizam nanomateriais filtrantes ou desinfetantes. Além da água 
pode ocorrer a ingestão de alimentos que tiveram um contato prolongado com utensílios que 
utilizam essa tecnologia. Apesar dessas possibilidades, estudos mostram que esse consumo é 
muito pequeno); assimilação através de superfícies epiteliais externas (Pouco se sabe sobre a 
possibilidade de nanopartículas permeabilizar a pele ou sobre a interação de células da epiderme 
com esses tipos de partículas. O risco baseia-se na hipótese de que nanopartículas possam 
atingir a corrente sanguínea e assim circularem por todo o organismo, sendo distribuídas para 
células e órgãos. Alguns estudos sugerem que os materiais vesiculares usados em cosméticos 
(50 a 5000 nm) podem penetrar o estrato córneo humano, porém não atravessariam a parte viva 
da pele). 
Estudos realizados no século XX, mostraram que materiais na escala micrométrica não 
apresentavam toxicidade, porém quando o estudo foi realizado para materiais na escala 
nanométrica houve o surgimento de algum efeito tóxico. Um dos trabalhos da época mostrou 
que em ensaios realizados em ratos observaram a inflamação de tecidos intersticiais somente 
em indivíduos que foram expostos a partículas manométricas de 20nm, já em indivíduos que 
foram expostos a partículas manométrica de 250nm nada ocorreu. 
Com necessidade de conhecimento sobre o assunto surgiu o termo nanotoxicologia, que 
tem como objetivo de estudar e avaliar os efeitos de nanomateriais e nanodispositivos ao 
homem. De forma análoga, também foi criado o termo nanoecotoxicologia que tem como 
objetivo estudar os efeitos ao meio ambiente. 
A caracterização de nanomateriais é de vital importância, visto que sua atividade 
biológica pode ser alterada com a variação das propriedades físico-químicas dos mesmos. Na 
caracterização alguns parâmetros são fundamentais, tais como o tamanho médio das partículas, 
a área e a composição química superficial. Quanto ao tamanho das nanopartículas, o principal 
problema é que raramente uma partícula será encontrada no ambiente em sua forma primária e 
isolada, mas sim formando aglomerados que podem variar enormemente de tamanho (> 100 
nm) pela mudança das condições ambientais como força iônica e pH. Existem várias técnicas 
para determinar o tamanho, a área superficial e a composição de nanopartículas,como a 
Difração de raio-X, Espalhamento dinâmico da luz, entre outras. 
A quantificação de nanopartículas para estudos ecotoxicológicos é possivelmente o 
aspecto menos desenvolvido nos estudos toxicológicos. Estes materiais, por possuírem 
características físico-químicas muito diferentes de seus precursores macroscópicos, necessitam 
do desenvolvimento de adaptações validadas das técnicas analíticas comumente empregadas. 
Outro ponto de avaliação dos compostos nanoestruturados é o teste de toxicidade. Os 
testes de toxicidade podem ser realizados em culturas de células (in vitro) ou em organismos 
vivos (in vivo) como peixe e até mesmo em seres humanos. Grande parte dos testes de 
toxicidade de nanomateriais é realizada in vitro. Para tais testes são utilizadas culturas de 
mamíferos. A maioria dos testes realizados em nanomateriais focaram investigar possíveis 
alterações na taxa de crescimento. As técnicas in vitro são mais utilizadas pelo fato de que estas 
são menos onerosas do que os estudos in vivo e requerem um tempo menor. No entanto, as 
técnicas in vivo são mais eficientes para inferir implicações que signifiquem riscos para saúde 
humana. 
Os principais testes in vivo têm objetivo de avaliar a toxicidade dos nanomateriais no 
meio aquático, já que as águas continentais e marinhas seriam o principal compartimento 
receptor. Nestes testes normalmente são utilizadas bactérias (V. fischeri), peixes (peixe-zebra), 
crustáceos (Daphnia) e algas. O teste permite calcular estatisticamente os indicadores que irão 
possibilitar a comparação de toxicidade entre diferentes nanomateriais e/ou entre nanomateriais 
e substâncias químicas tradicionais. Grande parte dos estudos de ecotoxicidade utilizou 
nanopartículas de TiO2 e C60, visto que estes tem grande aplicação comercial. 
Existe também a preocupação com a contaminação de animais de vida terrestre. Por isso 
alguns estudos já simulam a exposição direta de animais às nanopartículas, principalmente em 
mamíferos roedores. 
A regulamentação dos nanomateriais é essencial, visto que o número de produtos à base 
de nanotecnologia só aumenta no mundo. Estima-se que em 2015 este mercado movimentará 
cerca de US$ 1 trilhão e que o setor de semicondutores e metade do setor farmacêutico estará 
dependente de nanomateriais. Com todos os riscos que a nanotecnologia pode causar ao meio 
ambiente e com as estimativas de crescimento os Estados Unidos e a União Europeia através 
de seus órgãos competentes, abarcaram as primeiras discussões para a avaliação de risco de 
nanomateriais, bem como a necessidade de futura implementação de regras e legislação 
específica aplicada a produtos que contenham em sua composição substâncias em nanoescala. 
 A fim de contribuir com o estágio atual de desenvolvimento e evolução da 
nanotecnologia, iniciativas estão sendo tomadas por diferentes órgãos mundiais que têm como 
principais objetivos avaliar os riscos quanto à saúde humana e ao ambiente, além de estabelecer 
padrões para a produção e uso de novas tecnologias. Os órgãos de regulamentação exigem dos 
fabricantes evidências científicas de que o uso de nanomaterias, empregados em seus produtos, 
não causa danos ambientais e riscos à saúde pública. 
Em 2008 foi lançado o programa NMSP (Nanoscale Materials Stepwardship Program), 
que consiste primeiramente no cadastro voluntário de empresas de médio e grande porte que 
produzem e/ou comercializam nanomateriais com finalidade principal de reunir informações 
sobre os mesmos e também obter dados sobre defeitos que o produto possa apresentar, potencial 
exposição e análise do ciclo de vida do nanomaterial. 
A certificação ISO (International Organization for Standardization) para nanomateriais 
abrange a padronização de três aspectos fundamentais: a) terminologia e nomenclatura, b) 
caracterização e c) avaliação de risco sobre saúde, segurança e ambiente. Para tal foi criado a 
ISO/TC 229 (ISO/Technical Committee) que tem como um dos principais desafios uniformizar 
as definições acerca do tema nanotecnologia e afins, de modo que as transações comerciais 
sejam as mais transparentes possíveis. Além disso, pretende criar métodos precisos para a 
medição das propriedades dos nanomateriais, de modo que seja avaliada a qualidade do 
processo de produção, bem como estabelecer protocolos de utilização pelo consumidor. 
 Estimativas do governo brasileiro mostram que o país nos próximos anos deve conseguir 
ter uma fatia referente a 1% de toda a produção mundial de produtos com nanotecnologia. Deste 
modo, novas legislações devem surgir num futuro próximo indicando valores guia para cada 
nanomaterial e cada situação, além das novas tecnologias de tratamento para este tipo de 
resíduo. 
 O conhecimento dos riscos que os nanomateriais podem causar ao ambiente será 
importante para que a sua produção, comercialização e descarte sejam feitos de forma adequada 
e sustentável. Deste modo, visando a comercialização de produtos seguros, os mesmos deverão 
obedecer aos padrões exigidos pela legislação quanto aos aspectos ambientais e de saúde 
pública.