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Revista Digital

4ºEdição

2022

Redação: Arnaldo César D S Andrade Publicação: iqualy Todos os direitos do conteúdo reservados a Arnaldo César D S Andrade

Este texto, refere-se a um levantamento bibliográfico elaborado por Arnaldo César Dantas dos Santos Andrade, o qual participou como palestrante da 3ª Oficina SGSA para auditores realizada em 28/01/2022. O evento foi oferecido pela empresa Iqualy. O conteúdo apresentado corresponde ao apêndice E da tese de Doutorado aprovada pelo programa de pósgraduação em Ciência de Materiais da Universidade Federal de Pernambuco, revisado pela Profa. DSc Patricia M. A. Farias.

SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS

LISTA DE TABELAS

1. INTRODUÇÃO 5

1.1 Nanotecnologia e Nanotoxicologia

1.2 Nanomateriais no dia-a-dia

2. Nanomateriais projetados de diferentes substâncias

3. Importância da Caracterização de nanomateriais para estudos toxicológicos

4. Métrica e Dosagem de Nanomateriais

5. Reatividade de Nanomateriais – o critério de superfície

6. Nanomateriais no ecossistema

7. Nanotoxicologia in vitro

7.1 Membranas celulares - interface com nanomateriais

8. Nanotoxicologia in vivo

9. Conclusões

Referências Bibliográficas

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LISTA DE FIGURAS Figura 1. Número de publicações de artigos sobre nanotoxicidade e liberação de fármacos, de 1996 a 2014, de acordo com o Google Scholar. A palavra “liberação de fármacos”, pesquisada, refere-se apenas àquelas vinculadas a nanomateriais (Wang, et al., 2015).......................................................................................................................................7 Figura 2. Passos para a fabricação do dendrímero NCs/QDs(CdSe-ZnS)/DNA para detecção de células cancerígenas (Guifen Jie, et al., 2011).....................................................................................................................................14 Figura 3. Uma célula pulmonar de rato tentando ingerir NT. Esta imagem de microscopia óptica é sobreposta com imagens confocais do citoesqueleto e proteínas que sustentam a estrutura da célula e garantem sua capacidade de se mover. A F-actina é mostrada em vermelho e a tubulina em verde. (Imagem fornecida por D. Brown, Universidade Napier e I. Kinloch, Universidade de Manchester, a Stone & Donaldson, 2006).....................................................................................................................................17 Figura 4. Atividades das caspases de células cultivadas com nanopartículas de prata a uma concentração de 10 ppm, com íons de prata a 50 ppm, e células não tratadas durante um cultivo, por um período de 20 h. Os dados são mostrados como a média ± SEM de três experimentos independentes (Sambale, et al.,2015)................................................................................................................................23 Figura 5. Representação realista de exposição e perigo para nanomateriais artificiais em ambientes comerciais. Em a. são usados nanomateriais de óxidos incorporados a protetores solares. São necessárias informações estruturais, de distribuição do tamanho, estado da aglomeração, revestimentos de superfície adquiridos, dissolução e potencial para geração de radicais livres. Em b., temos nanomateriais artificiais incorporados em pulverização de produtos, é necessária a informação sobre a composição química dos nanomateriais e outros ingredientes. Para partículas geradas no aerossol, sua morfologia, concentrações e distribuições de tamanho são necessárias. Nos painéis centrais, os nanomateriais projetados são representado por círculos pretos preenchidos e componentes de outros ingredientes do produto por formas abertas (McCall, 2011).....................................................................................................................................29

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Figura 6. (a) Curvas de dosagem-resposta ilustrando o nível NOAEL; (b) curva de dosagem-resposta ilustrando o UF e o cálculo de RfD (NITE,2018)....................................33 Figura 7. Curva de dose-resposta para agentes cancerígenos (Agency E-EP, 2005)........34 Figura 8. Formação da “corona” de nanopartículas: a) partícula “nua”, b) nanopartículas em contato com proteínas, c) formação da corona. A coroa pode consistir de uma "coroa dura", proteínas firmemente ligado à superfície, ou uma "coroa suave" de proteínas que são apenas fracamente ligadas às nanopartículas e formam uma camada de equilíbrio com a matriz circundante (Elsaesser & Howard, 2012)...................................................................35 Figura 9. Interação de nanomateriais com células: alvos intracelulares e mecanismos nanotoxicológicos (Elsaesser & Howard, 2012)....................................................................37 Figura 10. Rota de entrada de nanopartículas no corpo através do pulmão, acumulação de partículas no fígado e o local mais vulnerável: o cérebro (Elsaesser & Howard, 2012).....................................................................................................................................39

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LISTA DE TABELAS Tabela 1. Limites para dosagem de referência para íons prata do produto BluTab e seus respectivos testes de toxicidade (CFMS, 2003).....................................................................................................................................21 Tabela 2. Estudos in vitro / in vivo sobre a toxicidade de vários tipos de nanomateriais (Bahadar,et al., 2016).....................................................................................................................................26

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INTRODUÇÃO

Um importante caminho para compreender o atual cenário evolutivo é envolvendo-se profundamente com a natureza, nos apoiando em toda a sua diversidade. A ciência vem elucidando mecanismos e estruturas celulares à luz da composição e controle por nanoestruturas naturais ou antropogênicas. Estas últimas são denominadas por (Oberdörster, et al., 2007) como intencionais ou não-intencionais. Dessa forma a engenharia da vida se entrelaça com a nanotecnologia na busca por soluções seguras para produtos e processos viáveis, responsáveis, éticos e de baixo risco. O trabalho de (Elsaesser & Howard, 2012) introduz que a toxicologia tradicional aborda os efeitos de intoxicação de seres humanos, animais e o meio ambiente por produtos químicos e, relata que, historicamente, a toxicologia é associada a Paracelso e ao conceito de resposta dose a dose. A este cientista é atribuída a frase “a dose faz o veneno” (Borzelleca, 2000), implicando uma relação linear. Entretanto, as respostas à dose toxicológica podem ser complexas e não-lineares, especialmente no intervalo de dose baixa e alta (Rozman & Doull, 2001). Para a toxicologia convencional, parâmetros como concentração e tempo são preponderantemente aceitos. Segundo (Elsaesser & Howard, 2012) esses fatores podem ser facilmente medidos para produtos químicos isolados e, depois de ter estabelecido a natureza da resposta à dose de um certo químico, os níveis de limiar podem determinar qual composto é “seguro” ou “perigoso”. A nanotoxicologia surgiu a poucas décadas, anos após o primeiro boom da nanotecnologia, quando diversos nanomateriais foram introduzidos em processos e produtos industrializados (Donaldson, et al., 2004).

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1.1

NANOTECNOLOGIA E NANOTOXICOLOGIA Até recentemente, os nanomateriais têm sido preparados a partir de metais, não metais, materiais poliméricos e cerâmicos, bem como compostos precursores dos mesmos.Enquanto entendemos, em grande parte, as propriedades dos materiais “bulk” e/ou produtos químicos em nível molecular, há novas propriedades dos materiais sendo descobertas na região entre “molécula” e bulk - é a nanoescala. Quando materiais bulk são transformados em partes menores e menores de matéria,

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sua química superficial e reatividade mudam (Jefferson, 2000). (Bahadar, et al., 2016) relatam que materiais de tamanho nano (< 100 nm) ganharam destaque considerável no campo da eletrônica, biotecnologia e engenharia aeroespacial devido às suas características físico-químicas e propriedades elétricas. (Oberdörster, et al., 2007) lembram que os mesmos, dependendo da química de superfície e concentração, tendem a formar diferentes estados de aglomeração e agregação quando suspensos em gases e líquidos. No campo da medicina os nanomateriais estão sendo empregados como um promissor sistema de distribuição de drogas, proteínas, DNA e anticorpos monoclonais (Bahadar, et al., 2016) e, em sua maioria, são aplicados como lipossomas e dendrímeros (Dreher, K. L. (2004). No artigo de (Wang, et al., 2015) percebe-se que estatisticamente o número de publicações relacionadas a liberação de fármacos e nanotoxicidade, baseadas em nanomateriais, aumentou acentuadamente desde o ano 2000. A Figura 1 mostra que em 2014 praticamente 14.000 e 2.000 estudos foram publicados sobre estas duas áreas, respectivamente. Ou seja, aproximadamente duzentas vezes mais do que o número de estudos relatados no ano 2000 e mais de 44 artigos por dia foram publicados nestas duas áreas durante 2014. Figura 1. Número de publicações de artigos sobre nanotoxicidade e liberação de fármacos, de 1996 a 2014, de acordo com o Google Scholar. A palavra “liberação de fármacos”, pesquisada, refere-se apenas àquelas vinculadas a nanomateriais (Wang, et al., 2015).

(Ostrowski, et al., 2009) sinaliza um crescimento de 600% em artigos publicados relacionados a nanotoxicologia, em temas como toxicidade ambiental, em saúde e segurança. Entretanto a maioria dos trabalhos têm sido reportados a experimentos in vitro. Isso quer dizer que mesmo com modelos experimentais robustos, poucas

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publicações têm apresentado resultados consistentes, dada a dificuldade em associar fielmente, possíveis efeitos nanotóxicos às seguintes propriedades: tamanho de nanoestruturas, distribuição de tamanho, composição química, impurezas presentes, graus de agregação e/ou aglomeração, reatividade de superfície, morfologia e química de superfície. E, não menos importante, deve-se investigar a composição das biomoléculas do meio reativo, ou seja, a composição do ambiente em que os nanomateriais estão presentes (Schrurs & Lison, 2012). O cerne da nanotoxicologia é o aumento das superfícies reativas nos nanomateriais devido a razão superfície-volume e a bioquímica “úmida”. Os estudos quanto ao potencial toxicológico dos mesmos são diretamente estimulados pelo rápido crescimento do uso de nanotecnologias (Stone & Donaldson, 2006). Dessa forma, é aparente a necessidade de uma reação ao possível uso não regulamentado de novos nanomateriais, no sentido de entender o grau de exposição ambiental e humana. Preocupações crescentes sobre danos de nanomateriais e nanopartículas à saúde foram derivadas de experiências anteriores com, por exemplo, amianto (Kane & Hurt, 2008) e partículas oriundas de poluição atmosférica (Dockery, et al., 1993). Nanotubos de carbono (NCs), por exemplo, muito menores do que fibras de amianto, geram temores iniciais quando associados ao amianto e aos seus efeitos tóxicos nas células. Partículas de fuligem, produzidas por processos de combustão, também serviram como análogos para sugerir que nanomateriais poderiam ser potencialmente prejudiciais à saúde (Donaldson, et al., 2005). Os nanomateriais têm sido categorizados, além de sua composição atômica conforme sua nanoestrutura esteja imobilizada dentro de um material bulk, por exemplo, como parte de uma superfície ou, alternativamente, composto por partículas livres, com diâmetros em alcance nanométrico (Hansen, et al., 2008). Segundo (Elsaesser & Howard, 2012) são estes os mais preocupantes, do ponto de vista toxicológico. Além da alta mobilidade, são suas altas relações superfície-volume que os torna interessantes a aplicações em pesquisa e desenvolvimento de produtos. Os nanomateriais podem ser ainda subclassificados, quanto à sua localização, em ambiente heterogêneo, como sendo: dentro de um volume ou na superfície de um material sólido ou, alternativamente, dentro de um volume de um líquido ou de um gás. Entre essas subcategorias, nanomateriais suspensos em líquidos ou misturados com gases precisam da máxima atenção ao avaliar riscos toxicológicos devido ao perigo desses escaparem e retornando ao ar.

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1.2

NANOMATERIAIS NO DIA-A-DIA Por que nos preocupar com nanomateriais no dia-a-dia? O artigo de (Hansen & Maynard, et al., 2008) lembra que a comunidade pode se beneficiar aprendendo lições da história, pois uma nova tecnologia só será bem-sucedida se os promotores dela puderem mostrar que ela é segura. Infelizmente, são comuns os exemplos de tecnologias promissoras que nunca explicitaram o seu verdadeiro potencial para causar danos. Por exemplo, o amianto nos ensinou que é melhor investigar o potencial de riscos à saúde em um estágio inicial do desenvolvimento tecnológico (Elsaesser & Howard, 2012). Outro exemplo, traz evidências crescentes de que a má qualidade do ar representa um grande risco a saúde pública e está associada a exposição a nanopartículas inaladas através das vias aéreas (Künzli, et al., 2000; Künzli, et al., 2005). Pouco se sabe sobre os efeitos da exposição a longo prazo a nanomateriais modificados e a epidemiologia sobre isso ainda é incipiente, devido à relativa novidade da nanotecnologia (Elsaesser & Howard, 2012).

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No entanto, dados epidemiológicos humanos sobre poeira e poluição do ar composto por partículas ultrafinas (< 100 nm) estão disponíveis e podem ajudar a indicar possíveis efeitos perigosos a longo prazo, quando liberadas para o ambiente (Oberdörster, et al., 2002). Os termos "ultrafino" e "nano" possuem diferentes definições em relação ao seu tamanho. Segundo (Oberdörster, et al., 2007) para toxicologistas e cientistas de materiais, ambos são partículas menores que 100 nm, embora existam diferenças óbvias entre eles uma vez que nanomateriais oferecem novos fenômenos, propriedades e funções em nanoescala que nos permite medir, controlar e manipular a matéria, a fim de alterar essas propriedades e funções. Já para cientistas que estudam padrões atmosféricos, a identificação de modo de nucleação (< 10 nm) com distribuição de tamanho nesta multimodal é frequentemente referido como nanopartícula. Por outro lado, engenheiros de combustão e farmacêuticos definem todas as partículas abaixo da escala "micro" (1000 nm) como nanopartículas. Observa-se que o papel da combustão na produção de nanopartículas nocivas, centradas no carbono (Avakian, et al., 2002) e denominadas “partículas por exaustão à diesel (do inglês, DEP), produziu uma categoria de nanopartículas derivadas da combustão. Estas representam componentes ultrafinos e derivados de outras fontes de combustão (Donaldson, et al., 2005). Isso pode resultar em alguma confusão ao procurar trabalhos publicados sobre nanopartículas, em especial quando as informações das características de tamanho nem sempre são expressas em uma publicação. Não bastassem as incertezas inerentes aos nanomateriais, (Balas, et al., 2010) pesquisou sobre práticas de nanossegurança relatadas em laboratórios de pesquisa em todo o mundo e apresentou resultados de um levantamento online onde a maioria dos pesquisadores relatam não utilizarem proteção pessoal e equipamentos de laboratorial adequados ao manusear nanomateriais que poderiam ser transportados pelo ar. Os mecanismos de interação entre nanomateriais e sistemas vivos ainda não são totalmente compreendidos e esse aspecto é importante para o cotidiano. A dificuldade vem com a capacidade que as nanoestruturas têm de se ligar e interagir com a matéria biológica e mudar a sua característica de superfície, dependendo do ambiente em que se encontram.

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Intracelularmente, em escala molecular, os caminhos são mais difíceis de serem compreendidos. (Summers, et al., 2011) relata que o entendimento da dinâmica dentro das células, após liberação de nanomateriais nos sistemas biológicos, se faz necessário e impacta nas respostas a aplicações terapêuticas e estudos de nanotoxicologia. Estes sistemas são imprecisos devido à natureza aleatória das moléculas envolvidas. Assim temos uma série de fenômenos de adsorção heterogêneos, incertos e que tornam o atingimento do alvo dose-dependente. Percebe-se que nanomateriais de mesma composição podem apresentar comportamento completamente diferente devido, por exemplo, a alteração da superfície, carga elétrica ou tamanho (Elsaesser & Howard, 2012). Isso faz com que a classificação de performance dos nanomateriais, quando em contato com sistemas biológicos, seja intrincada e a identificação de perigos não seja simples. Uma vez capturados por corpos citoplasmáticos e endossomas vinculados à cinética de divisão celular, os nanomateriais são redistribuídos aleatoriamente (Summers, et al., 2011). Isso é uma das principais distinções entre nanotoxicologia e toxicologia clássica onde, neste último caso, a caracterização de substâncias tóxicas são, em geral, protocolizadas com um conjunto bem estabelecido de metodologias disponíveis, empregando uma métrica de dose baseada em massa. Já com nanomateriais a métrica da dose não é trivial e, além disso, os protocolos para bioensaios ainda estão em desenvolvimento e, em geral, ainda não foram internacionalmente validados (Elsaesser & Howard, 2012). Existem muitas variáveis a considerar ao trabalhar com nanomateriais e a complexidade aumenta quando se estabelecem modelos experimentais de in vitro para in vivo. A identificação de perigo em nível in vivo, no que diz respeito a nanomateriais, ainda está em um estágio inicial. Principais rotas de entrada (pulmão, intestino e possivelmente pele), bem como supostos alvos (pulmão, fígado, coração e cérebro) foram identificados. Entretanto, mais pesquisas são necessárias para compreender cada caminhos no corpo. (Dawson, et al., 2009) constatou que nanomateriais podem alterar as propriedades físicas das bicamadas lipídicas das membranas celulares. Também, que nanomateriais com diâmetro abaixo de 40 nm podem entrar no núcleo celular e com 35 nm podem penetrar a barreira hematoencefálica e entrar no cérebro.

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Para (Elsaesser & Howard, 2012) parece claro que a exposição a nanopartículas insolúveis menores que 50 nm surge como novidade, quando comparada à história evolutiva de o mundo pré-industrial. Além disso, sugere-se que nanoestruturas possam realizar um mecanismo endocitócico de transporte através do corpo, da mesma maneira que os vírus o fazem. (Vishwakarma, et al., 2010) propõe que nanopartículas de tamanho inferior a 10 nm agem de forma semelhante a um gás e podem entrar nos tecidos humanos facilmente, perturbando o ambiente bioquímico normal das células. Portanto, dada a transferência generalizada de nanomateriais para o corpo humano, seja por aerossóis, cremes dermatológicos entre outros produtos de rotina, precisa-se levar a sério qualquer risco nanotoxicológico.

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NANOMATERIAIS PROJETADOS DE DIFERENTES SUBSTÂNCIAS

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Uma potencial exposição a um ingrediente “nano” exige um equilíbrio entre o entendimento do propósito de uso e aplicação final do produto e uma boa abordagem das nanoformas envolvidas, de mesma composição ou não. Além da classificação por localização, em nanomateriais e nanopartículas, as nanoestruturas também são categorizadas em relação à origem “softness” (macios) e/ou “hardness” (duros) (Tomalia, 2009). Enquanto condutores e semicondutores (metais, semimetais, nãometais, tais como estruturas à base de carbono) são considerados materiais “duros”, os “macios” como dendrímeros, látex, polímeros ou nanomateriais à base de proteínas estão se tornando cada vez mais interessantes em suas aplicações “bionano” e em nanomedicina. Outra tendência é a combinação de “soft” com “hard”, a exemplo de partículas com um núcleo duro e uma casca mole. Então, apenas através do conhecimento das propriedades das partículas será possível avaliar sua toxicidade. Isso é de igual importância para os setores industrial, ambiental, bem como nanomateriais projetadas para aplicações nanomédicas (Brown, et al., 2010). Nanomateriais de diferentes naturezas e alguns aspectos de toxicidade serão apresentados na sequência.

Quantum dots (QDs)

As primeiras referências a nanomateriais do tipo pontos quânticos ou quantum dots (QDs) são da década de 90. QDs são nanoestruturas fluorescentes com diversas aplicações, desde elucidação de mecanismos biológicos até aumento da eficiência de células fotovoltáicas. Quando cristais semicondutores, em três dimensões (3D), são reduzidos à escala nanométrica e ao mesmo tempo atingem o raio de Bohr é suficiente afirmar que neste instante surge o regime de confinamento quântico. Assim, os nanocristais agora são chamados de QDs e apresentam dimensão menor que o raio de Bohr do exciton. Por exemplo o raio de Bohr do exciton do QD CdSe está entre 3 e 5 nm. O entendimento da dinâmica de transferência de cargas em nanoclusters de semicondutores orgânicos do tipo seleneto de cádmio (CdSe) podem incrementar aplicações em fotocatálise, por exemplo (Xie, et al., 2014). A intensidade da fluorescência destes torna-se maior quando são revestidos com outra camada, por exemplo de ZnS, resultando em estruturas chamadas núcleo@casca (do inglês, “core@shell”). Outras nanoestruturas podem trazer CdS sobre CdSe ou CdSe sobre CdS, ZnS crescendo sobre CdS e ZnS sobre CdSe.

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A medicina, especificamente a neurobiologia, tem utilizado a luminescência dos QDs para elaborar designers de marcadores colinomiméticos. Certas moléculas, responsáveis pelas sinapses neuronais, possuem mecanismos de ação metabólicos ainda desconhecidos e elucidá-los é importante. Os trabalhos de (Claire, et al., 2012) trazem a aplicação do marcador bioquímico hemicolinum-15 (HC-15), um aminato análogo ao neurotransmissor colina conjugado ao CdSe. Os resultados relatam que este designer apresenta diâmetro aproximado de 5,7 nm, exibe luminescência à 616 nm e é solúvel em água. Testes em tecido cerebral de ratos apontam maior eficiência, em torno de 40 vezes mais intensidade, quando os QDs de CdSe são revestidos com ZnS. O controle fino da espessura desta “casca” é importante, podendo alternativamente ser constituída de sanduiche em dupla casca, é o caso do PbSe@CdSe@ZnS (Stephen, et al., 2013). Marcadores tumorais, como o CA72-4 para câncer gástrico em soro humano, têm exibido propriedades luminescentes excelentes na presença de K2S2O8. Estes marcadores são QDs do tipo nanoneedles de Ag2Se@CdSe que funcionam como nanossensor. Este nanocristal é baseado na combinação de grafeno e polipirrol (Xiaohui, et al., 2014). Estruturas vegetais são capazes de estabelecer interações com semicondutores de QDs através de suas paredes celulares (PCs). Pesquisas de caráter multidisciplinar tem atravessado o planeta em busca de respostas para definir que tipo de interação existe entre QDs e PCs, suas ligações preferenciais e sua homogeneidade. As células isoladas de conífera Picea omorika tem sido um bom suporte para estes estudos e sua caracterização envolve fluorescência e espectroscopia no IR. PCs conjugadas com QDs foram investigadas quanto aos complexos de ligações formados (Djikanovi´c, 2012). Estudos para aplicações em bio-imagem utilizando QDs de TiO2-ZnO adicionados em mudas de Vigna radiata, mostarm que estes foram mais fluorescentes que o material padrão fluoriceína (Wu, et al., 2007). Os QDs apresentam excelente capacidade para penetrar nos arranjos estruturais das PCs e de seus polímeros. As perspectivas para aplicações de QDs, especialmente aqueles livres de metais pesados, podem torná-los ainda mais promissores. Além disso, biomoléculas como albumina bovina sérica (BSA) podem ser conjugadas com QDs (Zhou, et al., 2014). A bionanotecnologia apresenta plataformas biológicas versáteis que recorrem a QDs a fim de aproveitar suas propriedadoes ópticas. Um exemplo disso está na fabricação de filmes híbridos multifuncionais montados entre a molécula ferritina e QDs CdSe. Para este tipo de interação, dependente da natureza da emulsão formada (óleo-em-água ou água-em-óleo), são formadas ligações cruzadas entre grupos amino da molécula ferritina e grupos aldeídos dos nanodots de CdSe (Jutz, et al., 2015).

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O efeito biológico dos QDs tem sido investigado. (Mei, et al., 2014) prepararam QDs de CdSe recobertos com o polímero anfifílico octilamina modificado com ácido poliacrílico e aplicaram sobre leveduras S. cerevisiae. O efeito sobre o metabolismo foi estudado por caracterizações de imagem, microcalorimetria, e citometria de fluxo. Concluiu-se que estes nanocristais danificam a morfologia de paredes celulares de leveduras, inibem o metabolismo celular, afetam as membranas de mitocôndrias e íons cádmio contribuem para o efeito citotóxico (Mei, et al., 2014). (M. Sun, et al., 2014) corroboram com estes resultados ao vincular QDs CdSe a disfunções mitocondriais e autofagia celular estimuladas por formação de espécies reativas de oxigênio e interferência na permeabilidade de membrana vacuolar em S. cerevisiae. Uma outra nanoestrutura que surge como potencial solução deste problema aplicado a detecção de células cancerígenas é o dendrímero formado por nanoclusters (NCs) de poliamidoamina (PAMAM). É considerado um dendrímero de 4ª geração (G4) que contribui amplificando o sinal tanto óptico quanto de ressonância magnética por imagem, in vivo. QDs de CdSe recobertos por ZnS foram conjugados aos NCs e a aptâmeros de DNA formando a probe NCs/CdSe-ZnS-QD-DNA. O diâmetro do dendrímero de aproximadamente 150 nm, foi caracterizado. Diversas reações são programadas, conforme ilustrado na Figura 2, para produção de ligações cruzadas até que grupos amino-reativos promovessem as junções entre NCs-QDs. Então a probe de DNA é concluída ao estabelecerem-se ligações cruzadas, em presença de etil-3dimetilaminopropil – carbodiimido hidroclorado, entre aptâmeros de nucleotídeos e NCs-QDs (Guifen Jie, et al., 2011).

Figura 2. Passos para a fabricação do dendrímero NCs/QDs(CdSe-ZnS)/DNA para detecção de células cancerígenas (Guifen Jie, et al., 2011).

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Outra aplicação de nanocompósitos entre QDs e dendrímeros PAMAM foram reportados por (Pan, et al., 2006). Já em (M. Algarra, et al., 2011) são apresentados nanossensores para detecção de compostos nitroaromáticos. Aspectos relacionados a toxicidade de

QDs

têm

sido

representativos

para

desenvolvimento de dispositivos microfluídicos. As vantagens destas plataformas, seja na miniaturização do processamento de reações químicas, automação e baixo consumo de reagentes, torna atrativo o desenvolvimento de uma nova geração de biosensores, dispositivos bioanalíticos e de bioleitura. O mecanismo microfluidico é sintetizado por microlitografia onde uma camada de polidimetilsiloxano (PDMS) é tratada por plasma e armazenada por 1h antes de ser submetido a camada chip. Esta tecnologia foi testada para estudos de toxicologia de CdSe (Shan-Wen Hu, et al., 2015).

Fulerenos

O C60 (buckminster fullerene) foi descoberto pela primeira vez por Kroto em 1985 e descreve 60 átomos de carbono ligados em uma estrutura de icosaedro altamente estável, consistindo de 60 vértices e 32 faces (12 pentagonais e 20 hexagonais). O termo fulereno se aplica a moléculas compostas inteiramente de carbono e que formam esferas ou tubos. Algumas características do C60 o classificam de grande valor para a indústria e medicina. Por exemplo, o uso de C60 foi investigado para uso em óptica e supercondutores por (Da Ros & Prato, 1999) e para entrega de medicamentos (Vogelson, 2001). Recentemente, vários produtos cosméticos, tais como os cremes faciais que contêm nanomateriais C60, entraram no mercado (Halford, 2006). Segundo (Tremblay, 2003) a primeira fábrica de fulerenos do Japão foi a Mitsubishi que já produz em larga escala.

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Vários estudos mostraram que fulerenos tem ações antioxidantes. Por exemplo, (Wang, et al., 1999) demonstraram que derivados de C60 lipossolúveis e solúveis em água impediram peroxidação lipídica iniciada por superóxido e por radical hidroxila, superando o antioxidante natural, vitamina E. Em ratos (Gharbi, et al., 2005) descobriram que o C60 foi capaz de prevenir a toxicidade hepática induzida por CCl4, apoiando a teoria de que o C60 é um antioxidante. (Xiao, et al., 2005), utilizando ressonância de spin de elétrons (ESR) também descobriu que radicais hidroxila gerados quimicamente foram extintos por PEGmodificada e fulerenos. Já (Fiorito, et al., 2006) demonstrou que os fulerenos C60 e os nanotubos de carbono (NCs) de parede única (do inglês, SWNT) não induziram produção de NO na linhagem celular J774 de macrófagos de murinos. Esses estudos, juntos, sugerem que o C60 tem baixo efeito tóxico e seus derivados podem realmente ser benéficos a saúde. Em contraste, vários outros estudos apresentaram dados sugerindo que o C60 e seus derivados na verdade, tem efeitos pró-oxidantes e tóxicos. (Sayes, et al., 2004) analisaram os efeitos do tratamento de três linhas celulares com C60. O C60 foi citotóxico para todos os três tipos de células em doses acima de 50 ppb. O tratamento das células com C60 induziu danos nas membranas celulares e produção de radicais peroxil. O dano oxidativo foi confirmado com adição de ácido L-ascórbico o qual preveniu danos na membrana. Muitos estudos de ecotoxicologia criticou esses resultados por considerar relevante a escolha do solvente utilizado para dispersar C60, pois o solvente pode alterar ou melhorar toxicidade dos nanomateriais, e assim esses dados exigem uma consideração cuidadosa. (Kamat, et al., 1998) também usaram microssomas hepáticos para demonstrar o dano oxidativo aos lipídios induzidos por C60 após fotossensibilização. A relevância deste modelo é questionável, uma vez que o tecido hepático normalmente não seria exposto à luz ultravioleta (Oberdörster, et al., 2007).

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Nanomateriais com alta razão de aspecto (HARN)

Há um interesse considerável quanto a nanomateriais fibrosos, de alta razão de aspecto (HARN) dadas as experiências anteriores com o amianto. O amianto é um termo usado para descrever uma gama de silicatos fibrosos, cristalino, minerais classificados como serpentinas, contendo o amianto crisotila de tipo único e os anfibólios que contém crocidolita, amosita, tremolita e antofilita. Destes, a crisotila (amianto branco) tem sido o mais utilizado comercialmente. Os trabalhos têm sugerido a classificação do amianto como um material nano e, portanto, o primeiro HARN comercialmente usado desde que as fibrilas de amianto crisotila tenham diâmetro < 100 nm. As fibras anfibólicas estariam em torno de 100 a 200 nm de diâmetro (Oberdörster, et al., 2007). Um completo entendimento dos perigos do amianto não se tornou aparente até estudos em fibras vítreas sintéticas (SVF), que as uniu com amianto dentro de um único "paradigma das fibras". Este paradigma tem destacado a importância do comprimento e da biopersistência desses nanomateriais em órgãos-alvo. O comprimento é importante porque, acima de um comprimento chave, as fibras não pode ser adequadamente fagocitadas pelos alvéolos macrofágicos, impedindo a eliminação e assim o nanomaterial se acumula. A biopersistência também é importante porque fibras longas que são biossolúveis enfraquecem, quebram e tornam-se curtas o suficiente para serem eliminadas e assim por diante não persistir no meio dos pulmões. Isolamentos industriais fabricados a partir de fibras de lã, lã de rocha e escória de amianto crisotila são todas de baixa biopersistência enquanto o amianto crocidolita é uma fibra altamente biopersistente. Conclusões de várias pesquisas no mundo afirmam que os dois fatores, comprimento e biopersistência, dominaram o patogenicidade de minerais e fibras vítreas respiráveis. Para efeito de esclarecimento, neste contexto, fibras longas são aquelas consideradas com aproximadamente 20 µm (Oberdörster, et al., 2007).

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A “razão de aspecto elevada” é atualmente relacionada aos nanotubos de carbono (NT). Atualmente estes nanomateriais estão em crescente escala de produção e estão prestes a atingir enormes quantidades globais no início do século 21 (Donaldson, et al., 2006). Os NT são compostos em grande parte de carbono, sendo a estrutura essencialmente um único cilindro de grafite, para o caso de um SWNT. É importante destacar que eles podem ser contaminados por outros metais como o ferro, sofrer redução e gerar ROS (Kagan, et al., 2006; Shvedova, et al., 2005) como o amianto (Shen, et al., 1995). NT de paredes múltiplas (MWNT) podem ser visualizados como pilhas de SWNT, um dentro do outros. Há um número de outros HARN incluindo nanofios, nanobastões (Chen & Von Mikecz, 2005), nanofitas (Wang, 2004), nanosprings (Bell, et al., 2006), etc. NT possuem tendência a formar emaranhados e cordas, no entanto estes também pode desaglomerar nos pulmões devido à atividade do surfactante. São HARN e podem, portanto, agir como nanopartículas e/ou fibras semelhantes (Donaldson & Golyasnya, 2004). Por exemplo, a toxicidade pulmonar de SWNT e MWNT entregues em altas doses a parte inferior dos tratos respiratórios de ratos e camundongos induziu resposta com alta inflamação aguda, com formação, tardiamente, de granulomas e fibrose (Lam, et al., 2004; Warheit, et al., 2004; Jia, et al., 2005; Muller, et al., 2005; Shvedova, et al., 2005). O presente resultado indica, pelo menos para doses elevadas, que os NT são potencialmente tóxicos para os seres humanos, e que medidas rigorosas de higiene devem ser tomadas para limitar exposição durante a sua manipulação (Muller, et al., 2005). Na Figura 3, publicada por (Stone & Donaldson, 2006) pode-se notar uma célula pulmonar de rato tentando ingerir NT que são maiores do que os limites que o citoesqueleto pode suportar, o que significa que o rato não pode remover tais NT do corpo. Ao mesmo tempo, estudos in vitro sobre fibroblastos mostraram que, com o aumento do grau de funcionalização da parede lateral do SWNT, sua toxicidade diminuiu (Sayes, et al., 2006). Figura 3. Uma célula pulmonar de rato tentando ingerir NT. Esta imagem de microscopia óptica é sobreposta com imagens confocais do citoesqueleto e proteínas que sustentam a estrutura da célula e garantem sua capacidade de se mover. A F-actina é mostrada em vermelho e a tubulina em verde. (Imagem fornecida por D. Brown, Universidade Napier e I. Kinloch, Universidade de Manchester, a Stone & Donaldson, 2006).

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Sílica

Os usos de nanomateriais de sílica têm muitas vantagens para sistemas de liberação de fármacos (do inglês, DDS). Essas nanoestruturas de sílica têm sido relatadas como portadores de drogas de fácil funcionalização (Wilczewska, et al., 2012). Anteriormente, nanosílicas eram pensadas como materiais altamente biocompatíveis ao serem empregados em DDS, mas de acordo com relatórios recentes, sílica pode originar espécies reativas de oxigênio (do inglês, ROS) e subsequente estresse oxidativo (Park & Park, 2009). (Lin, et al., 2006) relataram um aumento no nível de ROS, LDH e malondialdeído após o tratamento de células com carcinoma broncoalveolar humano com nanopartículas de sílica (15-46 nm). Em mais um estudo in vitro em células do fígado, nanosílicas (70 nm) a 30 ppm, foram vinculadas a alterações de parâmetros bioquímicos, juntamente com efeitos hepatotóxicos (Nishimori, et al., 2009).

Nanomateriais poliméricos

Nanomateriais biodegradáveis ou poliméricos têm potencial para serem usados como DDS direcionados à quimioterapia. Estes nanomateriais são empregados em encapsulamento de várias moléculas para aplicações nanomédicas, fornecendo liberação controlada e boa biocompatibilidade com células e tecidos (Panyam & Labhasetwar, 2003). Também podem ser utilizados em encapsulamento de péptidos, ácidos nucleicos e proteínas, além de serem considerados atóxicos, não imunológicos, não-inflamatórios e não ativadores de neutrófilos. Poli-(D,L-ácido lático-co-glicólico) foi usado com sucesso como um nanossistema DDS a outras moléculas. Até agora, este polinanosistema à base de (D,L-ácido lático-co-glicólico) tem sido relatado como de baixa toxicidade pois, ao sofrer hidrólise, produz metabólitos biocompatíveis, ácido lático e ácido glicólico. No entanto, tem havido publicações recentes propondo que superfícies de nanoestruturas com este revestimento polimérico induzem toxicidade in vitro em macrófagos análogos aos humanos (Grabowski, et al., 2015).

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Prata

A prata é um dos elementos básicos que compõem o nosso planeta. Prata é raro, ocorre no ambiente com uma cor metálica suave, "prateada". A prata é um elemento químico, não há fontes de prata feitas pelo homem. As pessoas fazem jóias, prataria, equipamentos eletrônicos e promovem obturações dentárias com prata em sua forma metálica. Também ocorre em pó branco (nitrato e cloreto de prata) ou compostos cinzaescuro a preto (sulfeto de prata e óxido de prata). Prata pode ser encontrada em locais de resíduos perigosos, misturadas a esses compostos, com o solo e/ou água (USDHHS, 1990). O departamento de Serviços de Saúde Humana dos Estados Unidos (EUA) descreveu um perfil toxicológico para a prata onde seus vários compostos (nitratos, cloretos, sulfetos, óxidos) são às vezes referidos simplesmente como prata. E relataram, através da Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) que o único efeito sobre os seres humanos atribuível à prata é a “argiria”, uma doença estética e não tóxica (USDHHS, 1990). Todo o conteúdo do perfil toxicológico está em uma revisão concluída pela Agência para Toxicologia de Substâncias e Registo de Doenças (ATSDR) que se refere aos valores utilizados pela EPA antes de 1991 (USDHHS, 1990). Fotógrafos usaram compostos de prata para fazer fotografias. Materiais fotográficos

Nanomateriais poliméricos foram a principal fonte de prata liberada para o meio ambiente. Outra fonte são as minas que produzem prata e outros metais. O desgaste natural das rochas de prata e do solo pelo vento e pela chuva também libera grandes quantidades de prata no meio ambiente. A prata que é liberada no meio ambiente pode ser carregada por muito tempo, a grandes distâncias, no ar e na água. A chuva carrega compostos de prata de muitos solos que eventualmente se move para o lençol freático. A prata é estável e permanece no meio ambiente de uma forma ou de outra até que seja retirado novamente por pessoas (USDHHS, 1990). Por ser um elemento químico, a prata não quebra, mas pode mudar sua forma combinando-se com outras substâncias, dependendo das condições ambientais (USDHHS, 1990). As informações relacionadas, que se seguem, são extraídas do perfil toxicológico da prata, elaborado pelo Departamento de Serviços de Saúde Humana dos Estados Unidos (EUA) (USDHHS, 1990):

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A prata tem usos úteis, por exemplo, o nitrato de prata foi usado por

muitos anos para aplicação de gotas nos olhos dos recém-nascidos para prevenir a cegueira causada por gonorréia, e é usado em pomadas para vítimas de queimaduras. Alguns métodos para tratamentos de água (incluindo filtros de água) também usam uma forma de prata para matar bactérias; b) Não se sabe que nível de prata causa problemas respiratórios, pulmão e garganta, irritação ou dor de estômago em pessoas. Estudos em cobaias mostram que a água potável contendo quantidades muito grandes de prata (2.589 partes de prata por milhão de partes de água, ou cerca de 2,6 gramas por litro) é susceptível de ser fatal; c) Em um estudo com animais, uma solução forte de nitrato de prata, igual a 41 partes de nitrato de prata por mil partes de água, aplicado na pele das cobaias por 28 dias não causou a morte dos animais. Não se sabe se isso aconteceria em pessoas se elas fossem expostas da mesma maneira; d) A prata ocorre naturalmente em vários estados de oxidação. Os mais comuns são prata elementar (estado de oxidação 0) e o íon de prata monovalente (+ l). A maioria dos estudos toxicológicos da prata tem investigado essas formas químicas do elemento. Outras oxidações possíveis são os estados de prata (+2) e (+3), no entanto, nenhum estudo toxicológico pesquisou os efeitos na saúde dos compostos de prata com estes estados de oxidação; e) Um estudo que mediu os níveis de várias enzimas hepáticas (alanina amino transferase, aspartato amino transferase, gama glutamil transferase e fosfatase alcalina) não encontraram diferenças significativas entre trabalhadores expostos a prata e compostos de prata insolúveis contra aqueles sem história de exposição à prata. Não foram localizados estudos sobre os efeitos hepáticos nos animais após exposição por inalação a compostos de prata ou prata.

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Muitos regulamentos relativos à prata foram promulgados através dos anos, particularmente pelo Gabinete de Água da EPA. O mais recente destes tratou do nível de contaminante máximo secundário (SMCL), emitido em 1991. EPA estabeleceu uma dosagem de referência oral (RfD), ou limite diário de ingestão, de 0,005 mg/kg/dia para prata em 1991 (USEPA, 1993). Neste também é registrado que o consumo residencial de água filtrada através de sistemas de filtragem contendo prata não resulta em acúmulo de prata no corpo para um nível comparável à argiria, bem como o uso da prata como tratamento de água para piscinas é de pouca preocupação de uma perspectiva de toxicidade. Assim, não se espera que os usos residenciais de prata constituam um risco ou perigo. Resultados dos testes de segurança e toxicidade para as soluções específicas de íons de prata estão exemplificados na tabela 1. Referem-se ao estudo do produto BluTab (pastilha efervescente utilizada para tratamento d’água de uso odontológico) e as informações seguem as diretrizes do Controle de Infecção em Assistência Médica Odontológica dos EUA (2003). A empresa ConFirm Monitoring Systems, Inc. desenvolveu esta solução (CFMS, 2003).

Tabela 1. Limites para dosagem de referência para íons prata do produto BluTab e seus respectivos testes de toxicidade (CFMS, 2003).

A EPA estabeleceu uma RfD para muitos elementos e produtos químicos, incluindo a prata. A EPA define a RfD como a quantidade que os indivíduos mais sensíveis podem ingerir todos os dias de uma vida de 70 anos sem a probabilidade de danos. O RfD para ingestão de prata mantém-se em 0,005 mg/kg do peso corporal por dia. Como exemplo prático dessa medida: uma pessoa de peso 70 kg, poderia ingerir 350

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ml todos os dias durante 70 anos sem exceder o RfD e assim, mesmo o mais sensível dos indivíduos, não seria prejudicado (USEPA, 1993). (OECD, 2017) apresenta um dossiê da Organização para Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OECD) e traz um documento resumido sobre nanomateriais de prata estabilizados em citrato (propriedades físico-químicas, RfD para diversos organismos, técnicas de caracterização, pesquisas relacionadas mais recentes) em projeto liderado pela Coreia do Sul. Os nanomateriais a base de prata são conhecidos como agentes antibacterianos, são usados em forma de curativos, revestimento cirúrgico instrumentos e próteses (Chen & Schluesener, 2008). Trabalhos recentes têm investigado como estes nanomateriais entram no corpo humano, como acumulam-se e se podem cruzar a barreira hematoencefálica (Bahadar, et al., 2016). Experimentalmente, nanomateriais de prata foram detectados em vários órgãos, incluindo pulmões, baço, rim, fígado e cérebro de ratos após exposição, após inalação forçada ou por injeção subcutânea (Tang, et al., 2009). Além disso, em comparação com outras nanoestruturas, mostraram-se tóxicos em termo de viabilidade celular, geração de ROS e vazamento de LDH durante experimentos in vitro (Hussain, et al., 2015). Os efeitos nanotoxicológicos devem considerar os revestimentos do nanomaterial adotados por cada estudo. (Foldbjerg, et al., 2011) relataram citotoxidade dosedependente, em estudo in vitro, após expor nanopartículas de prata revestidas com polivinil-pirrolidona (PVP) de diâmetro 6-20 nm a linhagem celular de pulmão humano. Neste estudo, utilizouse a técnica MTT para avaliar viabilidade da linhagem celular de pulmão humano, baseada em corante. Em outro relato, (Haase, et al., 2011) apresentaram resultados onde nanopartículas de prata revestidas com péptideos (20 nm) são citotóxicas e induzem ROS. Neste estudo, a citotoxicidade foi determinada por Ensaio WST. (Sambale, et al., 2015) investigaram o efeito tóxico das nanopartículas de prata em quatro diferentes linhas celulares de mamíferos, estudando a atividade mitocondrial e empregando o método de detecção de impedância de substrato (ECIS), para poder referenciar e separar efeitos nanotóxicos dos efeitos dos íons Ag+. Para isso foram usados na mesma concentração. Com base nos resultados do ensaio MTT, as curvas dose-resposta foram extrapoladas. Os resultados mostraram que as nanopartículas de prata são consideravelmente mais tóxicas que os íons de prata, como pode ser visto na Figura 4. As medições indicaram que efeitos tóxicos das nanopartículas de prata ocorrem imediatamente após a adição da suspensão de nanopartículas de prata. Medições da liberação de LDH do sobrenadante da cultura celular de células cultivadas com nanopartículas ou íons, respectivamente, não mostrou liberação para células cultivadas com as partículas, mas liberação de LDH para os íons. Concluíram que células cultivadas na presença de nanopartículas aparentemente sofrem apoptose, enquanto células cultivadas com íons morrem devido à necrose.

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Em trabalhos compilados por (Kumar, 2009), resultados in vivo mostram que o potencial efeito genotóxico e danos à saúde dos indivíduos estudados (ratos SpragueDawley) são dose-dependentes e precisam ser melhor investigados, uma vez que efeitos adversos apenas foram observados após serem ministradas nanopartículas de concentrações superiores a 300 mg/kg corporal/dia. Então, faz-se necessário abordar as questões relacionadas à toxicidade dos nanomateriais de prata em modelos experimentais apropriados para protocolos em relação ao rim, fígado, pulmões e distúrbios do sistema nervoso central e não menos importante, investigar efeitos a funções endócrinas.

Figura 4. Atividades das caspases de células cultivadas com nanopartículas de prata a uma concentração de 10 ppm, com íons de prata a 50 ppm, e células não tratadas durante um cultivo, por um período de 20 h. Os dados são mostrados como a média ± SEM de três experimentos independentes (Sambale, et al., 2015).

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Ouro

Nanomateriais de ouro têm características físico-químicas únicas. São de fácil funcionalização, ligação a grupos amina e tiol. Essas características facilitam estratégias de modificação da superfície e estão sendo investigadas como portadores de drogas e agentes de contraste (S Jain, et al., 2012). Nanomateriais de ouro são considerados relativamente seguros, pois seu núcleo é inerte e não tóxico. (Connor, et al., 2005) utilizaram nanopartículas de ouro (4, 12 e 18 nm) com diferentes agentes de cobertura para investigar citotoxicidade contra a leucemia linha de células. Os resultados sugeriram que aquelas esféricas entram na célula e não são tóxicos para função celular. A citotoxicidade foi avaliada por Ensaio MTT. No entanto, existem alguns outros artigos sugerindo que a citotoxicidade das nanoestruturas de ouro são dose-dependes e sofrem ação da cadeia lateral (catiônica) e do estabilizador utilizado (Boisselier & Astruc, 2009; Aruoja, et al., 2009).

Óxido de alumínio

Os nanomateriais baseados em alumínio contribuem com 20% para todos os produtos químicos nanométricos. Eles estão sendo usados em muitas áreas,tais como células de combustível, polímeros, tintas, revestimentos, têxteis, biomateriais etc. Sobre seus efeitos tóxicos, (Chen, et al., 2008) relataram que nanomateriais de óxido de alumínio perturbam a viabilidade celular, função mitocondrial, aumenta ROS e alterar a expressão de proteínas da barreira hematoencefálica. Outros pesquisadores, por exemplo, (Radziun, et al., 2011) descreveram que nanomateriais de óxido de alumínio, nas concentrações de 10, 50, 100, 200 e 400 μg/mL não possuem efeito tóxico significativo na viabilidade de células de mamíferos. Existem poucos estudos in vivo que reflitam sobre este aspecto nanotóxico e baseado em sua enorme aplicação em várias áreas e subsequente exposição humana, é extremamente desejável para a tela de NPs de alumínio para outros efeitos tóxicos para a saúde em humanos, de acordo com protocolos padrão (Bahadar, et al., 2016).

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Óxido de cobre

Nanomateriais de óxido de cobre são usados em semicondutores, antimicrobianos reagentes, fluidos de transferência de calor e dispositivos contraceptivos (Aruoja, et al., 2009). Experimentalmente, os nanomateriais de cobre apresentaram efeito tóxico em fígado e rim (Lei, et al., 2008). Após investigação com administração oral e interagindo com suco gástrico, o nanocobre comprometeu fígado, rins e baço de animais experimentais, por ser altamente ionizável e reativo, é acumulado nos órgãos de animais expostos (Chen, et al., 2006; Meng, et al., 2007). Em um estudo in vitro, o nanocobre (50 nm), foi relatado como sendo genotóxico e citotóxico, induzindo estresse oxidativo por ROS (Ahamed, et al., 2010).

Óxido de zinco

Os nanomateriais produzidos a partir do óxido de zinco têm muitas aplicações e estão sendo usados em tintas, filtros de ondas, Detectores ultravioleta, sensores de gás, protetores solares e muitos produtos para cuidados pessoais (Huang, et al., 2006; Huang, et al., 2010). Com base nesta utilização, a exposição humana a este nanozinco é iminente

Óxido de alumínio

(Sharma, et al., 2012). Nanozinco foi estudado para quaisquer possíveis efeitos tóxicos sobre células bactérias e células de mamíferos. Citotoxicidade, danos na membrana celular e aumento do estresse oxidativo foram relatados em várias linhagens celulares de mamíferos, tornando comum o efeito tóxico dos nanomateriais à base de zinco (Huang, et al., 2010). Em outro estudo in vitro (Guan, et al., 2012), os nanomateriais de óxido de zinco foram responsáveis por mudança na morfologia celular, danos ao DNA, alteração na atividade mitocondrial em hepatócitos humanos e células renais embrionárias.

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Óxido de ferro

Nanomateriais de óxido de ferro têm sido utilizados em medicamentos biomédicos e em diagnóstico. Esses nanomateriais podem se bioacumular no fígado e em sistemas reticuloendoteliais de outros órgãos (Naqvi, et al., 2010; Albukhaty, et al., 2013). Estudos in vivo mostraram que depois de entrar nas células, os nanomateriais de óxido de ferro permanecem nas organelas celulares (endossomos/lisossomos), podem atravessar a barreira hematoencefálica, decompõem o citoplasma, provocam peroxidação lipídica, exercem seu efeito tóxico quebrando a membrana celular, provocando inflamação e perturbação no sistema de coagulação do sangue (Liu, et al., 2013; Zhu, et al., 2008).

Óxido de titânio

O óxido de titânio é quimicamente um composto inerte, mas estudos mostraram que nanomateriais de dióxido de titânio possuem alguns efeitos tóxicos para a saúde em animais, incluindo danos ao DNA, bem como genotoxicidade e inflamação pulmonar (Trouiller, et al., 2009; Liu, et al., 2009). Nanomateriais de dióxido de titânio (<100 nm) induzem estresse oxidativo e podem formar adutos de DNA (Bhattacharya, et al., 2009). Além disso, nanopartículas de dióxido de titânio (5-200 nm) possuem efeitos tóxicos em experimentos animais para função imunológica, fígado, rim, baço, miocárdio, homeostase de glicose e lipídios (Liu, et al., 2010; Liu, et al., 2009). Na tabela 2. Poderemos conhecer a toxicidade de diversos tipos de nanomateriais (Bahadar, et al., 2016).

Tabela 2. Estudos in vitro / in vivo sobre a toxicidade de vários tipos de nanomateriais (Bahadar, et al., 2016). IQUALY | 32

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HBMVECs:células endoteliais vasculares do cérebro humano; DHE:Dihydroethidium; BBB:barreira hematoencefálica; HMSC: células-tronco humanas mesenquimatosas; MLCL: linhagem celular de linfoma de ratos; LDH:lactato desidrogenase; MWCNTs:nanotubos de carbono com paredes múltiplas; SWCNTs: nanotubos de carbono de parede simples; HACECs; linhagem celular epitelial do carcinoma alveolar humano; NHBECs: Linhagem celular epitelial brônquica humana normal; AST: Aspartato transaminase; ALT: Alanina transaminase; CHO: células de ovário de hamster chinês; HELA: células de carcinoma epidérmico humano; HEK: células humanas de rim embrionário; DCFH-DA; diacetato de diclorodihidrofluoresceína; EROs: espécies reativas de oxigênio; BRL 3A: células hepáticas de ratos Buffalo. ↑ = aumentar e ↓ = diminuir.

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3 IMPORTÂNCIA DA CARACTERIZAÇÃO DE NANOMATERIAIS PARA ESTUDOS TOXICOLÓGICOS

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Obter informações sobre as propriedades físicas, químicas e biológicas dos nanomateriais é o ponto de partida para se entender quaisquer parâmetros nanotoxicológicos. Caso contrário, os possíveis efeitos tóxicos não podem ser facilmente relacionados a uma certa propriedade do nanomaterial ou mesmo ao próprio nanomaterial porque, por exemplo, impurezas e outros componentes poderiam ser responsabilizados (Sayes & Warheit, 2009). (Park & Grassian, 2010) lembram que no passado, nem sempre se associaram variações nas propriedades do material como tamanho, forma, etc. oriundas de processos de produção devido a nanomateriais presentes. Atualmente, os processos de fabricação mais avançados, que envolvam nanotecnologia, são desenvolvidos considerando nanomateriais com propriedades uniformes e consistentes. Por exemplo, (McCall, 2011) compilaram avaliações de risco de produtos contendo nanomateriais e apontam que se faz necessária uma análise mais realista em determinadas exposições, tanto a nanomateriais nos produtos como materiais emitidos durante a sua utilização. Eles esclarecem diferenças entre composições de produtos utilizados como protetores solares e suas características nanoestruturais em 15 produtos comercialmente disponíveis como sprays de cabelo e antiperspirantes e seus aerossóis, e apresentam na Figura 5 uma exposição realista, lembrando que as propriedades dos nanomateriais podem passar por alteração quando incorporadas em produtos. Portanto, é necessário estudar sua natureza em produtos de consumo.

Figura 5. Representação realista de exposição e perigo para nanomateriais artificiais em ambientes comerciais. Em a. são usados nanomateriais de óxidos incorporados a protetores solares. São necessárias informações estruturais, de distribuição do tamanho, estado da aglomeração, revestimentos de superfície adquiridos, dissolução e potencial para geração de radicais livres. Em b., temos nanomateriais artificiais incorporados em pulverização de produtos, é necessária a informação sobre a composição química dos nanomateriais e outros ingredientes. Para partículas geradas no aerossol, sua morfologia, concentrações e distribuições de tamanho são necessárias. Nos painéis centrais, os nanomateriais projetados são representados por círculos pretos preenchidos e componentes de outros ingredientes do produto por formas abertas (McCall, 2011).

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Em seu artigo, (Colvin, et al., 2011) avaliou forma, tamanho distribuição, estado de aglomeração, estrutura cristalina, composição elementar e área superficial de partículas encontradas em oito protetores solares comerciais rotulados como contendo óxido de zinco, dióxido de titânio ou ambos. Para facilitar as medições, algumas amostras foram diluídas com água ou etanol. Nesses produtos continham, de fato, nanopartículas de óxido de zinco ou nanopartículas de dióxido de titânio (na estrutura do rutilo, com exceção de um produto na forma de anatase). Neste trabalho, a diluição dos protetores solares foi relatada para quebrar aglomerações, indicando que os nanomateriais eram ligeiramente aglomerados. Isso sugere que esfregar protetor solar na pele humana também pode quebrar quaisquer aglomerados e expor a pele a nanomateriais dispersos, que podem permanecer dispersos quando liberados na água após nadar ou tomar banho. Esta é uma importante informação de exposição, porque as toxicidades de nanomateriais dispersos e aglomerados podem diferir. Neste trabalho não foram caracterizados os componentes não voláteis de emulsão orgânica, uma vez que estes podem revestir as nanoestrutras presentes, detalhe essencial para conclusões sobre o estudo. Uma outra importante propriedade a ser caracterizada e considerada para nanomateriais é a solubilidade. (Berti & Porto, 2016) classificaram os nanomateriais em quatro grupos: 1. Solúveis (hidrofílicos) - afinidade por água e, portanto, misturam-se facilmente a soluções químicas e à água (nanopartículas de ferro, de prata); 2. Biodegradáveis – desintegram-se em componentes moleculares (sabões, lipossomas, nanoemulsões) em contato com água ou quando aplicados na pele; 3. Insolúveis (hidrofóbicos) – não tem afinidade com água e, portanto, não se misturam a soluções químicas ou outras matrizes (SWNT, MWNT, QDs); 4. Biopersistentes – acumulam-se na superfície ou dentro de sistemas biológicos, dificultando sua remoção (NT, QDs). (Berti & Paulo, 2016) ainda sugerem que uma análise de riscos baseada na métrica de massa pode ser adequada para nanomateriais solúveis, porém, para insolúveis precisaremos utilizar outras métricas, como número de partículas, área superficial e distribuição.

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MÉTRICA E DOSAGEM DE NANOMATERIAIS

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Diante dos trabalhos publicados, percebem-se evidências científicas que sugerem, além da exposição local (pele, inalação, ingestão), riscos de absorções sistemáticos por outros tecidos e órgãos (Oberdörster, et al., 2005). Essa gama de rotas de exposição deve ser bem conhecida e investigada. A avaliação da toxicidade de nanomateriais é atualmente realizada em três condições: in vivo – testes em organismos vivos; in vitro – testes em células e outras organelas em laboratório; in silico – testes computacionais realizados em meio a simulações numéricas. A dose é um dos principais parâmetros da toxicologia. Na nanotoxicologia, é importante avaliar a relevância dos regimes de doses, a fim de tirar conclusões significativas do teste in vitro e experimentos in vivo para avaliação de risco à saúde pública. Isso significa que os nanotoxicologistas devem testar a toxicidade das nanoestruturas em doses do mundo real, em vez de doses exageradamente altas, a fim de conseguir uma resposta biológica. Por exemplo, (Donaldson, et al., 2000) ao utilizar experimentos de instilação, pode ser útil na elucidação de mecanismos, mas é improvável que sejam preditivos da patologia humana a exposição ambiental. É provável que, em algum momento, exposições agudas em altas doses sejam detectadas (Song, et al., 2009) e medidas protetoras sejam postas em prática na sociedade. No entanto, a principal preocupação com a saúde pública com nanomateriais será com exposições crônicas à baixa dose ao longo de um período de vida, possivelmente levando ao aumento de incidência de doenças degenerativas, como é o caso da exposição a partículas ultrafinas de aerossóis. O FDA recomenda que os protocolos de análise de segurança de nanomateriais inclua questões de toxicocinética e toxicodinâmica relacionados a diferentes rotas e exposição por períodos longos. Devido à natureza dos nanomateriais, uma lógica dosimétrica (Wittmaack, 2007; Oberdörster, 2010) é relacionada ao número de partículas atingindo cada subcompartimento celular de relevância. O número de nanopartículas pode ser complexo para estimar (Elsaesser, et al., 2010). No entanto, existem indicações na literatura que apontam para uma dosimetria mais discriminatória associada a superfície total das nanopartículas, onde muitas das reações químicas de interesse ocorrem (Oberdörster, 2010). Quando não estabilizadas, a maioria das nanopartículas demonstram tendências para formar aglomerados maiores, orientando uma avaliação in vitro e in vivo dos riscos nanotoxicológicos quando esta propriedade interferir no contato com sistemas biológicos.

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Uma importante diretriz neste contexto de dosagem é entender a probabilidade e a gravidade dos efeitos adversos à saúde (as respostas) em relação à quantidade e às condições de exposição a um agente. Em geral, um aumento de dose alavanca também a resposta medida, destacando-se que em doses baixas pode não aparecer nenhuma resposta. Como é praticamente impossível prever todas as relações dosagem-resposta as pesquisas em nanotoxicologia costumam se concentrar em testes para um número limitado de efeitos adversos (Berti & Paulo, 2016). É recomendado por (Berti & Paulo, 2016) considerar a dose de referência (RfD) como a dose mínima para que um efeito adverso ocorra, medida em mg ou kg/dia, correlacionando aos membros mais vulneráveis de uma população (recém-nascidos, gestantes, enfermos, etc.). Deve-se utilizar a avaliação dosagem-resposta adequada ao modo de ação (MoA) toxicológico, o qual sugere um limite de dosagem. Na hipótese de ocorrer uma série de exposições de zero para algum valor finito que possa ser tolerado pelo organismo sem qualquer expressão tóxica (biológica e/ou fisiológica), estamos relatando uma resposta de avaliação não linear. Caso não exista um nível mínimo de exposição para o teste de produto químico que não represente uma pequena, mas finita, probabilidade de gerar resposta cancerígena, estaremos no limite de dosagem por avaliação linear. Para o pleno entendimento dos limites de doses envolvendo dosagem-resposta, seguem as definições extraídas de (NITE, 2018): a) NOAEL (Nível de efeito adverso não observado): a exposição mais alta de um produto químico, determinada em testes de toxicidade etc., não tendo efeito adverso (por exemplo, no início de doença) mesmo quando o produto químico é retirado (exposto) diariamente pelo resto da vida. Na prática, camundongos, ratos ou outros animais são forçados a tomar um produto químico por um determinado período. Este teste é repetido várias vezes em diferentes níveis de dose. O nível de dose mais alto, que não causa efeitos adversos nesses testes, é adotado como NOAEL (Nível Sem Efeitos Adversos Observados). Normalmente, o NOAEL é expresso na quantidade de um produto químico tomado diariamente por kg de peso corporal (por exemplo, mg / kg / dia). Ele é determinado pelos seguintes testes de toxicidade: Toxicidade a longo prazo- toxicidade aparente após uma exposição continuada a longo prazo (exposição repetida); Toxicidade reprodutiva e de desenvolvimento - toxicidade que exerce efeitos adversos sobre a função reprodutiva dos pais e sobre os fetos; Carcinogenicidade potencial de causar câncer de vários tipos; Irritação de trato respiratória potencial de causar alergias das vias respiratórias (asma etc.). IQUALY | 40

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RfD (dosagem de referência, ou TDI, ingestão diária tolerável): a

exposição mais alta de um produto químico que não apresenta efeitos adversos (por exemplo, início da doença) em humanos, mesmo quando o produto químico é ingerido (exposto) diariamente pelo resto da vida. O NOAEL (Nível de efeito adverso não observado), determinado por estudos de toxicidade etc., é dividido por UFs (produto dos fatores de incerteza) para convertê-lo em NOAEL humano. Normalmente, o NOAEL é expresso na quantidade de um produto químico tomado diariamente por kg de peso corporal (por exemplo, mg / kg / dia).

c) UF (fator de incerteza): vários dados utilizados para avaliação de risco envolvem muitos elementos incertos. Por exemplo, é impossível provar que a carcinogenicidade de um produto químico em seres humanos aparece com uma probabilidade de uma em um milhão, através da realização de um teste envolvendo a exposição de um milhão de seres humanos ao produto químico pelo resto de suas vidas. Por essa razão, experimentos com ratos e outros animais experimentais são realizados em vez de seres humanos. A carcinogenicidade de um produto químico em humanos, estimada com base nos dados desses testes de toxicidade, envolveu incertezas. Na avaliação de risco, o UF é definido para permitir a avaliação do risco, evitando a subestimação do risco devido às incertezas, para que a avaliação do risco possa ser feita com uma margem de segurança suficiente. Geralmente, a UF é inicialmente definida como 100, com variação interespecífica (x10, diferença entre animal e humanos) e variação intraespecífica (x10) levadas em consideração. Termos como coeficiente de explicação, coeficiente de avaliação, coeficiente de correção e coeficiente de segurança são algumas vezes utilizados com o mesmo significado de UF.

O cálculo do RfD é dado pela seguinte equação:

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Na Figura 6(a) estão plotadas as curvas de dosagem-resposta ilustrando o nível NOAEL e na Figura 6(b) o UF e o cálculo de RfD.

Figura 6. (a) Curvas de dosagem-resposta ilustrando o nível NOAEL; (b) curva de dosagem-resposta ilustrando o UF e o cálculo de RfD (NITE, 2018).

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Segundo a (Agency E-EP, 2005), o modelo de avaliação de dosagem-resposta linear sugere que a toxicidade não tem um limite conforme o MoA da informação. O risco total de câncer é calculado somando-se todas as exposições a cada agente, em cada via de preocupação como inalação, ingestão e absorção dérmica e, dividindo-se o resultado pela inclinação da reta extrapolada. Na Figura 7 pode-se observar uma ilustração da curva de dose-resposta para agentes cancerígenos.

Figura 7. Curva de dose-resposta para agentes cancerígenos (Agency E-EP, 2005).

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REATIVIDADE DE NANOMATERIAIS – O CRITÉRIO DE SUPERFÍCIE

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Existem propriedades de superfície nas nanoestrutras que podem redefinir uma programação celular ao interagir com suas moléculas de membrana. Um exemplo desse comportamento foi observado por (Dawson, et al., 2009) que utilizaram caracterizações de fluorescência e calorimetria para monitorar a reconstrução de superfícies de membranas lipídicas em diferentes suspensões de lipossomas. A reorganização dos lipídios se deveu a um efeito dependente de carga, onde nanopartículas (carregadas negativamente) ligadas a uma área fluida da membrana induziu a gelificação, enquanto nanopartículas carregadas positivamente mantiveram áreas gelificadas em um estado fluido. Quanto menor o diâmetro de uma partícula esférica, maior a relação superfícievolume. O aumento da área de superfície é acompanhado por reatividade química. Isso é particularmente importante para interações nanobiológicas. A comunidade acadêmica tem reconhecido que nanomateriais em um contexto biológico ou ambiental nunca consistem em partículas “nuas” (Navarro, et al., 2008). Assim que as partículas entram em contato com ambientes heterogêneos, estruturas líquidas ou gasosas menores, tais como átomos, aglomerados de átomos, moléculas únicas e / ou macromoléculas, esses anexam-se à superfície da partícula, ligando-se forte ou fracamente. Em um ambiente biológico com proteínas e polímeros presentes, forma-se uma camada superficial chamada "corona"(Lynch, et al., 2008; Cedervall, et al., 2007). As pesquisas indicam que a "corona" define propriedades do composto “nanomaterial mais corona” (Figura 8). Isso torna necessário compreender não só o nanomaterial, mas também o ambiente que a circunda, ao testar a nanotoxicidade (Lynch, et al., 2009). Figura. 8. Formação da “corona” de nanopartículas: a) partícula “nua”, b) nanopartículas em contato com proteínas, c) formação da corona. A coroa pode consistir de uma "coroa dura", proteínas firmemente ligado à superfície, ou uma "coroa suave" de proteínas que são apenas fracamente ligadas às nanopartículas e formam uma camada de equilíbrio com a matriz circundante (Elsaesser & Howard, 2012).

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NANOMATERIAIS NO ECOSSISTEMA

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As cadeias alimentares dos ecossistemas terrestres são representadas por interações bióticos entre organismos interdependentes. Algumas substâncias e compostos químicos podem entrar na cadeia alimentar e transmitir certa toxicidade. Sabe-se que o organismo que está no topo da cadeia irá acumular maiores concentrações do material em questão. Estudos mostraram que nanomateriais artificiais podem ser transferidos de presas para predadores, mas os impactos disso são praticamente desconhecidos. Em particular, não se sabe se esses materiais podem ser biomagnificados - um processo em que concentrações mais altas de materiais se acumulam em organismos mais altos na cadeia alimentar. (Werlin, et al., 2011) apresentaram resultados onde QDs de CdSe se acumularam na bactéria Pseudomonas aeruginosa e em seguida foram transferidos e biomagnificados em protozoários Tetrahymena thermophila que atacam as bactérias. Essas descobertas ilustram o potencial de biomagnificação como um impacto ecológico dos nanomateriais. Nanomateriais liberados no ambiente interagem com o ar, água e solo. Isso frequentemente altera as propriedades da superfície das nanoestruturas o que pode resultar em agregação de partículas ou mudanças na carga e outras propriedades da superfície (Elsaesser & Howard, 2012). Estes efeitos foram estudados em ecossistemas aquáticos, de solo e mostraram a importância de compreender nanomateriais em um ambiente como um “complexo” que precisa ser visto em sua totalidade. Um debate atual aborda se as nanopartículas podem causar toxicidade como contaminante em, por exemplo, solo ou água, através de um mecanismo de "piggyback (Wiesner, et al., 2008).

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NANOTOXICOLOGIA IN VITRO

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Organismos unicelulares, que governaram a Terra a aproximadamente 3 bilhões de anos existem no seu ambiente imediato com matéria envolvente, geralmente particulados. Existiram suportados por dois mecanismos básicos, fagocitose e endocitose. O primeiro é geralmente para alimentos grandes e requer um passo de “reconhecimento”, enquanto o segundo é para o transporte transmembranar de líquidos e moléculas. Somente entendendo a dinâmica de captação de partículas e os caminhos de um modo quantitativo, podem-se extrair conclusões nanotoxicológicas. Mecanismos na interface nanobio podem ser químicos ou físico (Elsaesser & Howard, 2012). Mecanismos químicos incluem a produção de ROS, dissolução e liberação de íons tóxicos, perturbação da atividade de transporte da membrana de elétrons / células iônicas, dano oxidativo por catálise, peroxidação lipídica ou perturbações das propriedades surfactantes. O ROS é considerado como sendo o principal processo químico na nanotoxicologia, levando ao desenvolvimento processos que podem, em última instância, causar danos às células e até mesmo a morte celular (Elsaesser & Howard, 2012). Além disso, ROS é um dos principais fatores envolvidos nos processos de inflamação. Mecanismos físicos na interface nanobio são principalmente um resultado de tamanho de partícula e propriedades de superfície. Isso inclui a interrupção de: membranas, atividade de membrana, processos de transporte, conformação, dobramento, fibrilação e agregação de proteínas.

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7.1

MEMBRANAS CELULARES INTERFACE COM NANOMATERIAIS

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Em um contexto celular, membranas são bicamadas fosfolipídicas, separam compartimentos intracelulares diferentes, cada um com suas funções específicas. Elas também encapsulam a célula inteira, a fim de facilitar as trocas entre compartimentos e/ou células, sendo permeáveis. A membrana celular externa é a interface da célula ao seu ambiente externo e permite o transporte seletivo de íons, moléculas e nanomateriais. Membranas intracelulares separam compartimentos distintos (mitocôndrias, vesículas, núcleos etc.) do citosol. Pesquisas mostraram que diferentes nanomateriais podem danificar membranas por vários processos (Figura 9) levando a um comprometimento da integridade e estabilidade da membrana, bem como a formação de furos nanométricos (Elsaesser & Howard, 2012). Mitocôndrias, como as usinas elétricas celulares, parecem ser um alvo importante para fulerenos e NT. No entanto, outras nanoestruturas (por exemplo, dióxido de titânio, poliestireno e prata) também parecem ser capazes de afetar a função mitocondrial, levando à apoptose. Outro compartimento intracelular preferencial é o lisossomo, o sistema digestivo da célula. Pesquisas mostraram que as nanomateriais geralmente acabam em lisossomos onde a célula tenta digerir ou excretá-los.

Figura 9. Interação de nanomateriais com células: alvos intracelulares e mecanismos nanotoxicológicos (Elsaesser & Howard, 2012).

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NANOTOXICOLOGIA IN VIVO

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Para avaliar a toxicidade das nanopartículas, os modelos in vitro, sozinhos, são insuficientes para prever possíveis perigos para os seres humanos. Estudos in vivo são necessários para elucidar mecanismos, vias e rotas de entrada de nanomateriais em um organismo multicelular complexo (Elsaesser & Howard, 2012). O FDA, como uma agência de saúde pública, tem levado em conta esta importante questão sobre os efeitos tóxicos associados a produtos nanoengenheirados e não os considera totalmente seguros. Vários nanomateriais, atualmente, se enquadram nessa lista do FDA: dióxido de titânio, dióxido de cério, dióxido de silício, óxido de zinco, prata e NT, para citar os mais proeminentes. Os nanomateriais de ouro são e serão cada vez mais usados para aplicações nanoterapêuticas devido à sua excelente propriedades de bioconjugação (Sperling, et al., 2008). Pesquisas mostram que, além do potencial nanotoxicológico intrínseco ao nanomaterial, revestimentos e propriedades de superfície devem ser mais focados a fim de compreender e prever os efeitos toxicológicos nos sistemas in vivo. Ao longo deste trabalho foi demonstrado que os nanomateriais ganham acesso ao corpo principalmente através das vias aéreas, da pele ou via ingestão (Figura 10). Eles também são capazes de translocar para órgãos secundários, entretanto só foi demonstrado em pequenas quantidades (Elder, et al., 2009). Os mecanismos conhecidos de toxicidade de nanomateriais no nível celular, permitem previsões sobre os danos que os mesmos poderiam causar em certas partes do corpo. Desdobramento de proteínas e fibrilação de proteínas induzida por nanoestruturas podem causar problemas no cérebro (Oberdorster, et al., 2009), no entanto os estudos, até agora, sobre esta questão, baseiam-se em experiências in vitro e a confirmação in vivo precisa ser executada. Outro alvo suscetível para possíveis efeitos toxicológicos de nanomateriais é o feto. Pesquisas mostram que as nanopartículas de ouro podem atravessar a barreira materno-fetal (Myllynen, et al., 2008) e fulerenos foram apontados por ter um efeito fatal em embriões de ratos (Tsuchiya, et al., 1996). Os mecanismos completos por trás de certos achados toxicológicos in vivo ainda não estão totalmente entendidos e exigem mais pesquisas.

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Figura 10. Rota de entrada de nanopartículas no corpo através do pulmão, acumulação de partículas no fígado e o local mais vulnerável: o cérebro (Elsaesser & Howard, 2012).

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CONCLUSÕES

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A superfície dos nanomateriais exerce forte influência na reatividade dos produtos nanoestruturados e surgem como características decisivas quanto a aplicações biomédicas e ambientais. As propriedades da matriz no qual o nanomaterial será solubilizado/estabilizado poderá alterar o comportamento físico, químico ou biológico da nanoestrutura. A estimativa da “dose” dos nanomateriais mostrou-se complexa, exigindo um número de tecnologias diretas e indiretas para determinar quantas partículas estão atingindo os alvos definidos. Nanomateriais projetados representam um novo desafio toxicológico. Eles são evolucionários para cada ciência que os adota. Evidências mostram que eles acessam o corpo, particularmente por inalação, e, em seguida, são translocados dentro do corpo para locais distantes. Uma série de mecanismos de danos toxicológicos foram identificados, incluindo a geração de espécies reativas de oxigênio, desdobramentos de moléculas, perturbação da membrana e danos físicos diretos. Um passo crítico na nanotoxicologia é caracterizar o nanomaterial sob exame e isso é muito mais difícil do que no caso da toxicologia clássica, devido à multiplicidade de variáveis no parâmetro espaço, que incluem: tamanho, rugosidade, morfologia, carga elétrica, composição e revestimento de superfície.

Dadas as incertezas associadas a garantia de nanossegurança ao utilizar nanotecnologias, é importante manter-se aberto ao diálogo para facilitar, na medida do possível, abordagens consistentes entre os governos. A compreensão dos efeitos dos nanomateriais nos diversos organismos está apoiado na aplicação de uma perspectiva do ciclo de vida e desenvolvimento de métodos mais seguros por design e abordagens como química verde para a produção sustentável de produtos químicos. A exposição crônica a baixas doses é provavelmente difícil de modelar em cobaias de laboratório, por curta duração. É necessário desenvolver outros modelos para testes nanotoxicológicos mais adequados quando comparados a exposição humana. O uso terapêutico de nanomateriais em medicina requer um quadro diferente que equilibre o benefício terapêutico contra o risco potencial de danos a células corporais. IQUALY | 56

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Doutor e Mestre em Ciências de Materiais - UFPE, linha de pesquisa - Nano e biomateriais. Bacharel em Ciências Biológicas - UFPE; Engenheiro Mecânico/Mecatrônico - POLI/UPE; Químico Industrial - UFPE. Quality Assurance Auditor ISO/FSSC22000 (IRCA); Lean Six Sigma Green Belt (SETA DG); Em sua trajetória profissional, patenteou dispositivos e equipamentos bioeletrônicos, projetos em P&D, gestão estratégica e gerenciamento da rotina dos departamentos de engenharia de produtos, PPCP, garantia da qualidade, gestão ambiental e melhoria contínua. Trabalhou em empresas nacionais e multinacionais. Desde 2010 é gerente de Desenvolvimento Organizacional da Usina Petribu S/A onde coordena o Sistema de Gestão e Segurança de Alimentos da empresa.

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