IMPACTOS DAS NANOTECNOLOGIAS E DAS NOVAS TECNOLOGIAS À

SAÚDE DOS TRABALHADORES E AO MEIO AMBIENTE

Mey Rose de Mello Pereira Rink

Curitiba,25 de Setembro de 2018

"Diante da vastidão do tempoe da imensidão do universo,é um imenso prazer paramim dividir um planetae uma época com você".

Carl Sagan

Apresentação dos Participantes

DINÂMICA

- O que você entende porNanotecnologia?

- O que gostaria de saber em relaçãoà Área e aos Profissionais de SST?

É impressionante esse comercial,feito em 1954 (há 64 anos atrás),prevendo o futuro. Naquela época,as pessoas deveriam achar que era“viagem” da General Eletric.

http://www.youtube.com/embed/KF2VSB71sZU

UM DIA FEITO DE VIDRO –Parte 1

http://www.youtube.com/watch?v=6Cf7IL_eZ38

- Vocês acham que estatecnologia já é possível?

“O HOMEM TRANSFORMA O TRABALHO EO HOMEM SE TRANSFORMA”.

OIT, Oficina Internacional do Trabalho, 1999.

TRABALHO

TrabalhoEscravo

TrabalhoAssalariado

TRABALHO

Materiais

Meios de Trabalho

MeioAmbiente de

Trabalho

Mercadoriasou Serviços

HOMEMSociedades Mercantis

Desenvolvidas

TEMPO

LUGAR

TRANSFORMAÇÃO

TRANSFORMAÇÕES DO TRABALHO

10

Revolução industrial Revolução da informação

FORÇAS TECNOLÓGICAS REVOLUCIONÁRIAS

Final do crescimento rápido

Introdução da tecnologia

Ampla utilização Ref: Milunovich S. and Roy J.M.A.: The Next Small Thing RC 30224705Merril Lynch, 4 September, 2001

© SIEMENS AG, CT, Manfred Weick Montag 1, Marz 2004Grundlagen und State of the Art der Nanotehnologie.ppt

Palestra Mario N. Baibich 24/-4/2009 CRDF FUNDACENTRO

1850 1900 1925 1950 1975 2010 2020 2050

OS CICLOS DA QUÍMICA

Apresentado na palestra: O impacto ambiental da indústria química e o caminho até 2020, porMarcelo Kós, Diretor de Assuntos Industriais – ABIQUIM, em 12 de agosto de 2011.

Nascimento

Crescimento

Maturidade

Química Inorgânica

Nascimento

Crescimento

Maturidade

Petroquímica

Nascimento

Crescimento

Maturidade

Nanoquímica e Bioquímica

Nascimento

Crescimento

Maturidade

Carboquímica

1ªRI

Máquina a vapor

permitiu: mecanização,

energia hidráulica,

novas ferramentas

2ªRI

Eletricidade

permitiu:

criação de linha

de montagem

3ªRI

Eletrônica e informática permitiu:

desenvolvimento

da computação e automação

4ªRI

Era da inteligência artificial, dos

robôs, da impressão 3D, da internet das

coisas, e, sobretudo, da Nanotecnologia

Permite:

Internet das coisas

Computação em nuvem

Industria 4.0

Atualmente a Nanotecnologia é considerada como integrante da 4ª Revolução Industrial

http://www.group-promotion.com/industria-4-0/industria-4-0/

http://www.gazetadigital.com.br/conteudo/show/secao/60/materia/46 7815/t/a-quarta-revolucao-industrial

Convergência Tecnológica

✓Parte do princípio de que a unidade danatureza se dá escala nanométrica, eque todas as outras tecnologiasconvergentes também atuam nestaescala.

✓É na escala nanométrica que seformam moléculas complexas, onde sãoestruturados os blocos que constituemas células vivas, e são feitos osmenores componentes das memóriase processadores dos computadores.

Convergência Tecnológica

✓ Recentemente uma publicaçãoamericana identifica a convergênciatecnológica em três níveis.

✓ Primeiro Nível: Convergência de várias“disciplinas” para entender a matériaem nanoescala.

Nanotecnologia

Química

Física

Biologia

Medicina

Ciências dosmateriais

Engenharias

Convergência Tecnológica

Segundo Nível: convergênciaBANG Ou “NBIC” -

nanotechnology, biotechnology, informationtechnology, and cognitive

technologies

CONVERGÊNCIA DE TECNOLOGIAS

InformáticaControle de bits

NanotecnologiaControl e manipula

átomos

CiênciaCognitiva

Consegue controlara mente pela

manipulação de neurônios

BiotecnologiaControla e

manipula a vida engenheirando

genes

B A N GSigla sugerida pela ONG ETC Group

Biotecnologia

Informática

Nanotecnologia

CienciasCognitivas

A confluência destas

ciências implica que a vida e o vivonunca voltarão a ser o mesmo...

✓A convergência da nanotecnologia com abiotecnologia e com tecnologias deinformação e cognitivas podem fornecerprodutos de tecnologia tão radicalmentediferente que a fabricação, utilização,reciclagem e eliminação destes novosprodutos, bem como o desenvolvimento depolíticas e regulamentos para proteger asaúde humana e o ambiente, podem provarser uma tarefa assustadora.

Breggin et al. Na publicação: Securing the Promise ofNanotechnologies -Towards Transatlantic Regulatory Cooperation-Setembro 2009

http://www2.lse.ac.uk/internationalRelations/centresandunits/regulatingnanotechnologies/nanopdfs/REPORT.pdf

Convergência TecnológicaTerceiro nível: convergência entre

conhecimento, tecnologias esociedade

Integrar as atividades humanas essenciais aoconhecimento, à tecnologia, ao comportamento humano e àsociedade, caracterizado por um foco intencional no apoioaos valores e necessidades da sociedade.CKTS - convergence of knowledge, technology and society.

✓ CONVERGENCE OF KNOWLEDGE,TECHNOLOGY AND SOCIETY

Beyond Convergence of Nano-Bio-Info-Cognitive Technologies Mihail C. Roco;William S. Bainbridge; Bruce Tonn •George Whitesides Editors

Convergência Tecnológica

CKTS -

convergência

entre

conhecimento,

tecnologias e

sociedade.

The new world of discovery, invention, and innovation: convergence of knowledge, technology, and society

https://link.springer.com/article/10.1007/s11051-013-1946-1

Convergência Tecnológica

Ferramentas Fundamentais -

NBIC

1

Escala da Terra

2

Escala humana & Qualidade de

Vida

3 Abordagem Sistêmica & Sinergismo

4

Saúde Humana & Potencial Físico

Cognição & Comunicação

Coletivo Social & Resultados

Preparar Pessoas &

Infraestrutura

Desenvolvimento Sustentável

5 6 7 8 9

Inovação & Responsabilidade Governamental

10

Riscos Emergentes no Trabalho

“Se espera que, em2020, aproximadamente20% de todos osprodutos manufaturadosno mundo se basearãoem certa medida, nautilização dananotecnologia.”

Riesgos emergentes y nuevos modelos de prevención en um mundo de trabajo en ransformación -OIT, 2010 http://www.ilo.org/wcmsp5/groups/public/---ed_protect/---protrav/---safework/documents/publication/wcms_124341.pdf

O que é Nanotecnologia?

✓Há várias definições de nanotecnologia. Umadelas considera a nanotecnologia como odesenvolvimento da pesquisa e a tecnologia emnível atômico, molecular e macromolecular, emum escala de aproximadamente 0,1-100nanômetros, para a produção deconhecimentos fundamentais dos fenômenos edos materiais em nanoescala, com istopossibilitando a criação e o uso de estruturas,dispositivos e sistemas com novaspropriedades e funções devido a estestamanhos.

http://www.nsf.gov/crssprgm/nano/reports/omb_nifty50.jsp

✓Eric Drexler (Instituto deTecnologia da California/USA)popularizou o conceito e o termo"nanotecnologia” – Livro: Máquinasda Criação.

✓Alguns autores consideram que apalestra que físico Richard Feynmanfez em 1959 na reunião anual da"Sociedade Americana de Física”.

O que é Nanotecnologia?

Nanociência e Nanotecnologia

Alguns autores distinguem:✓A Nanociência corresponde a fase da

pesquisa que visa entender ocomportamento da matéria na escalananométrica, seus efeitos e suasinfluências nas propriedades dosmateriais.

✓A Nanotecnologia explora estes efeitospara criar estruturas, equipamentos esistemas com novas propriedades efuncionalidades e com isto produzir coisaspassíveis de comercialização.

Região de Trabalho na Nanotecnologia

http://www.nanophoton.com.br/conteudo/show/id/7

Só é possível a nós, seres

humanos, ver objetos

iluminados por luz visível

Quando começou a ser possível conseguir trabalhar na escala nano?

Na dimensão nano, a luz visível, em sua faixa decomprimento de onda característica (400 a 760 nm), jánão pode ser usada para enxergar os objetos, pois as leisda Física limitam a resolução óptica à metade docomprimento de onda utilizado.

Quando começou a ser possível conseguir trabalhar na escala nano?

✓A previsão de Feynman só foi possível serrealizada no início da década de 80, com odesenvolvimento por físicos europeus dosmicroscópios eletrônicos de varredura porsonda, dentre os quais hoje se incluem omicroscópio de tunelamento e o microscópiode força atômica.

✓Além da visualização nanométrica de umasuperfície, eles permitem manipular átomos emoléculas, que podem ser arrastados de umponto e depositados em outro pontopreviamente selecionado.

Quando começou a ser possível conseguir trabalhar na escala nano?

✓Estes novos equipamentos e oavanço da nanociência é que noslevaram a este momento.

Quando começou a ser possível conseguir trabalhar na escala nano?

✓ O próprio termo nanotecnologia só foicriado em 1974 por Norio Taniguchi paradescrever a manufatura precisa demateriais com tolerâncias nanométricas.

Microscópio ótico

Microscópios deVarredura

✓Atualmente, com os microscópios de varredura épossível obter uma imagem dos átomos na superfíciede um material.

✓O microscópio de varredura eletrônica (SEM,scanning electron microscope), o microscópio devarredura de força atômica (SFM, scanning forcemicroscope) e o microscópio de varredura detunelamento (STM, scanning tunnelling microscope)baseiam-se em princípios diferentes, mas possuem umsignificado comum. A superfície do material épercorrida com uma ponta (“tip”) tão fina que terminaem um átomo como mostra a figura.

htpp://www.qmc.ufsc.br/geral/sólidos_stm.html

Microscópios de Tunelamento

✓ Minúscula ponta feita de material condutorpercorre - ou varre - toda a superfície daamostra a ser analisada.

✓ Com o microscópio de efeito túnel, passou-se a“enxergar” os átomos, antes jamais vistos, e,melhor ainda, conseguiu-se manipulá-los.

✓ O microscópio de efeito túnel só funciona comamostras de materiais condutores ousemicondutores; do contrário, não haveria

de correntecomo vidro ou

elétrica. Materiaiscélulas vivas, são

passagemisolantes,invisíveis.

✓ A microscopia de força atômica é uma técnica deanálise que consiste na varredura da superfície deuma amostra com uma sonda a fim de obter suaimagem topográfica com resolução atômica, além demapear certas propriedades mecânicas e físico-químicas dos materiais que as compõe.

✓ Desenvolvido em 1985 pelo Dr. Gerd Binnig et al.que visava medir forças menores que 1μN entre aponteira (tip) e a superfície da amostra. A técnicase tornou um excelente perfilador topográfico desuperfície e medidor de força normal em micro enanoescala.

Microscópio de Força Atômica (AFM, em inglês)

DO MICRO AO MACROCOSMO

PowerPoint recebido sem os créditosReorganizado por Ricardo Lyra

Vamos fazer um passeio viajando em altavelocidade, pulando em distâncias múltiplas de 10?

Começamos com 100 e equivalência com 1 metro, aumentando emproporções múltiplas de 10 ou seja, 101 (10 metros), 102

(10x10 = 100 metros, 103 (10x10x10 = 1.000 metros), 104

(10x10x10x10 = 10.000 metros), sucessivamente, até o limiteda nossa imaginação, na direção do MACROCOSMO.

Depois vamos retornar rapidamente até o ponto de partida einiciar uma viagem inversa, ou seja, diminuir as distânciaspercorridas em proporções múltiplas de 10, para dentro damatéria, o MICROCOSMO.

Observem a constância das leis no universo e reflita sobre comoainda temos muito que aprender ......

É a distância

de olharmos

um ramo de folhas com o braço

esticado...

100

1 metro

A essadistância jápodemos vera florestabem definida,um pedaço dolago e asedificações...

102

100 metros

Aqui mudamos de metro para

km ...

Já é possível saltar de pára-

quedas ...

103

1 km

A cidade pode ser observada

de cima. Os quarteirões

mal são vistos...

104

10 km

Nesta altura o

estado da Flórida -

USA, pode ser visto

por completo...

105

100 km

Como visto por um satélite.

106

1.000 km

O Hemisfério Norte da Terra,

podendo-se ver parte do Hemisfério

Sul.

107

10.000 km

A Terra começa a

ficar pequena...

108

100.000 km

Pode ser vista a

órbita da Lua em torno da Terra...

109

1 milhão de km

Parte da órbita da Terra em azul...

1010

10 milhões de km

1011

100 milhões de km

Órbitas de Vênus, Terra e Marte...

Órbitas de Mercúrio, Vênus, Terra, Marte e Júpiter...

1012

1 bilhão de km

A essa “altura” de

nossa viagem conseguimos enxergar todo o Sistema Solar e a órbita de

seus planetas.

1013

10 bilhões de km

1014

100 bilhões de km

O Sistema Solar começa a desaparecer no meio do universo ...

O Sol se torna uma pequena

estrela no meio de outras

milhares ...

1015

1 trilhão de km

Aqui mudamos para outra

grandeza .... O “ano-luz”

A “estrela sol” aparece bem pequena...

1016

1 ano-luz

Aqui só vemos

estrelas no infinito ...

1017

10 anos-luz

“Nada” além de estrelas

e nebulosas..

1018

100 anos-luz

1019

1.000 anos-luz

A essa distância as

estrelas parecem se

fundir. Estamos

viajando pela Via Láctea,

nossa galáxia...

Continuamos nossa viagem dentro da Via

Láctea...

1020

10.000 anos-luz

Agora chegamos na periferia da nossa Via Láctea...

1021

100.000 anos-luz

Nessa imensa distância

podemos ver toda a Via Láctea e também outras

galáxias...

1022

1 milhão de anos-luz

Nessa imensa distância da origem, as galáxias tornam-se pequenos aglomerados e, entre elas, imensidões de “espaços vazios”. Por toda parte é a mesma lei regendo todos os corpos do universo. Poderíamos continuar viajando “para cima”

pela nossa imaginação, mas, agora, vamos voltar “para casa” rapidamente ...

1023

10 milhões de anos-luz

107

Enfim, voltamos para o nosso lar...

106

Por mais que

fôssemos “para

cima”, tudo estava

igualmente regulado por leis

idênticas...

102

Nessa viagem

“para cima” fomos a

23ª potência de

10

101

Agora vamos

mergulhar na

matéria, numa viagem inversa ....

Chegamos ao ponto inicial. Estamos

novamente olhando para um ramo de

folhas com o braço

esticado...

100

Ao mergulharmos para 10 cm podemos

delinear uma folha do ramo...

10-1

10 centímetros

Nesta distância é possível

enxergar as primeiras estruturas da folha...

10-2

1 centímetro

As estruturas celulares

começam a aparecer...

10-3

1 milímetro

As células se

definem. Pode-se ver a ligação entre elas...

10-4

100 micra

Começa nossa

viagem ao interior da célula..

10-5

10 micra

O núcleo da célula já fica

visível...

10-6

1 mícra

Novamente a unidade de

medida muda para se

adaptar ao minúsculo

tamanho.Os cromossomas aparecem...

10-7

1.000 Angstrons

Neste micro universo a cadeia de DNA pode

ser visualizada...

10-8

100 Angstrons

Os blocos cromossômicos

podem ser estudados...

10-9

10 Angstrons

Aparecem as nuvens de elétrons do átomo de

carbono. Tudo em nosso mundo é feito disso.

Pode-se reparar a semelhança do

micro com o macrocosmo ...

10-10

1 Angstron

Nestemundo emminiaturapodemosobservar oselétrons nocampo doátomo...

10-11

10 Picometros

Um imensoespaçovazio entreo núcleo eas órbitasdeelétrons...

10-12

1 Picometro

ESTA É A VERDADEIRA

CONFIGURAÇÃO DO ÁTOMO

10-12

1 Picometro

Neste incrívele minúsculotamanhocomeçamos a“enxergar” onúcleo doátomo, aindapequeno.

10-13

100 Femtometros

Agora temos o núcleo de um átomo

de Carbono bem a nossa

frente...

10-14

10 Femtometros

Aqui as leisda físicadiferem detudo o queconhecemos.Estamosface a facecom umPróton...

10-15

1 Femtometro

Examinando aspartículas ‘quark’.

Não há mais paraonde ir ... Pelomenos com oconhecimento atualda ciência. É olimite da matéria...

(por enquanto...)

10-16

100 Attometros

Notem que “para baixo” sóconseguimos ir até a 16ªpotência de 10 e chegamos aoslimites que conhecemos damatéria .... mas “para cima”fomos até a 23ª potência de 10e paramos ....

Temos um microcosmo bemdesconhecido ainda...

CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DOS NANOMATERIAIS

✓ Reduzir o tamanho dos materiais até a nanoescalapode ocasionar mudanças significativas em suaspropriedades.

✓ Devido ser tão pequenas, as nanopartículas têm umagrande relação superfície/volume que é um dosfatores responsáveis por novas propriedades físicas equímicas.

✓ A diminuição do tamanho faz com que aumente a áreasuperficial das partículas.

IMPORTÂNCIA DO TAMANHO

IMPORTÂNCIA DO TAMANHO

✓A área superficial é importante porquemuitas reações químicas envolvendo sólidosacontecem na superfície, onde as ligaçõesquímicas são incompletas.

✓ Isto provoca um grande aumento da energiasuperficial e, em consequência, dareatividade das partículas, o que porexemplo, provocar um aumento na atividadecatalítica de alguns materiais.

✓A medida em que a matéria é reduzida àescala nanométrica, as suas propriedadescomeçam a ser dominadas por efeitosquânticos.

IMPORTÂNCIA DO TAMANHO

✓Na escala nanométrica as propriedadesdos materiais e elementos químicos sealteram drasticamente.

✓Apenas com a redução de tamanho esem alteração da substância, verifica-se que os materiais apresentam novaspropriedades e características.

Aumento da “reatividade”

Contato com o pó e facilidade de extração dos componentes do

café

Café em grão Café moído Café solúvel

IMPORTÂNCIA DO TAMANHO

IMPORTÂNCIA DO TAMANHO

✓Alteração de propriedades pode incluirmudança de:

• Cor,• Solubilidade,• Resistência do material,• Condutividade elétrica,• Comportamento magnético, • Mobilidade (no corpo humano e no ambiente), • Reatividade química e• Atividade biológica, entre outras alterações.

IMPORTÂNCIA DO TAMANHO

✓O ouro muda de cor em váriosníveis nano. Muda até seu ponto defusão. Em escala macro ele fundea 1064ºC, dividido em partículasde 5 nm ele pode fundir a cercade 830°C, enquanto partículas decerca de 2 nm pode ficar líquidasa 350°C.

Fonte: K.J. Klabunde, 2001

PONTO DE FUSÃO DO OURO (Au)Po

nto

de f

usão

(oC)

Raio da Partícula (nm)

IMPORTÂNCIA DO TAMANHO

✓Exemplo de variaçãode cor obtida emsuspensões comnanopartículas de ourode diferentesdimensões.

Nanotecnologia é nova?Os artesãos medievais, semsaber, tornaram-senanotecnólogos durante oprocesso de fabricação dosvitrais que eram instaladosnas janelas das igrejas.Durante a idade média(500 dC - 1450 dC) estesartesões usavam diferentesprodutos químicos para darcolorido a seus trabalhos.A cor vermelha era dadapelas nanopartículas deouro e a amarela pelas deprata (NSF, 2008).

htpp://www.exo.net/~pauld/Summer_institute/Nano%20Institute/Day%203/stainedglassclassroom_lessonplan.pdf

Nanotecnologia é nova?

✓De acordo com Zhu Huai Yong,professor associado na “QueenslandUniversity of Technology” naAustrália, a pintura de ouro usadanos vitrais da era medievalpurificam o ar quando aquecidospela luz solar.

htpp://www.informationweek.com/news/personal_tech/virtualworlds/showArticle.jhtml?articleID=210200145

Nanotecnologia é nova?

✓Da mesma maneira, a indústriaRomana do século IV dC utilizou-se desses sofisticados aditivospara a produção de um vidromulticolor. Com a junção de pó deouro e prata ao vidro, o mesmoassumiu uma coloração diversa deacordo com a reflexão da luz emcontato com a superfície do vaso.

✓No Museu Britânico de Londreshá uma peça artesanal chamada“Taça de Licurgo" (Século IVdC)feita com a técnica denominadacal-soda que contémnanopartículas de prata e ouro eque muda de cor de um tom verdeazulado a um tom vermelhoprofundo ao ser exposta a luz.

htpp://www.monografias.com/trabajos57/nanotecnologia-salud/nanotecnologia-salud2.html

SínteseNanopartículas em geral

✓ Top-Down (comunuição)

Fragmentação do material até o momentoem que não perca suas característicasfísico químicas, normalmente utilizados parametais e alguns compostos em forma denanoesferas ou nanocápsulas (usadas naindústria alimentícia, cosmética e demedicamentos).

SínteseNanopartículas em geral

✓ Bottom-up (síntese)

Produção de materiais, tais como as moléculas ouas partículas, que podem ser usadas diretamentecomo produtos na sua forma desordenada, oucomo blocos de construção em materiais comestrutura organizada e bem definida, produzidossegundo várias técnicas. Este tipo de processobaseia-se na mudança de fase de uma dadasubstância química (denominada precursor)seguida de uma reação química que possibilita aformação de nanopartículas ou nanomateriais.

Aplicações das nanotecnologias

Produção e distribuição de energia

Aumento da produtividade agricultura

Tecnologia da informação

Telecomunicação

Construção civil

Defesa/guerra

Produtos químicos diversos: colas,

tintas, catalisadores

Tratamento de água e remediação

do solo

Indústria têxtil

Cosméticos

Indústriaalimentícia

Embalagens

Nanoarte

VeterináriaCriação animal

Odontologia

Aeroespacial

Metalurgia

SST

Nanomedicina

Produtos esportivos

Comércio

NANOFORMAS DE CARBONO

- Como começou esta história?✓Harold W. Kroto- Universidade de

Sussex, em Brighton/Inglaterra. Iniciouseus estudos em 1975. Robert F. Curl eRichard E. Smalley - Universidade Rice,em Houston, Texas/EUA em 1985.Ganharam Premio Nobel da Física em1995.

✓Sumiu Iijima NEC, Tsukuba, Japão –1991.

NANOFORMAS DE CARBONO

MACROFORMAS DE CARBONO

✓ A grafite é um material condutor epode ser utilizado, por exemplo, comoeletrodo de uma lâmpada elétrica dearco voltaico.

✓ O diamante é o mais duro material deocorrência natural que se conhece,isto significa que não pode serriscado por nenhum outro mineral ousubstância, exceto pelo própriodiamante, funcionando como umimportante material abrasivo.

NANOFORMAS DE CARBONO

✓SWCNT ou CNT (nanotubo de Carbono de parede simples)

✓MWCNT (nanotubo de Carbono de paredes múltiplas)

✓DWCNT (nanotubo de Carbono de parede dupla)

Nanoformas de Carbono

✓Fulerenos parede simples(buckyball)*Em 2010, o telescópio Spitzerdetectou pela primeira vez"buckyballs" no espaço.

✓Fulerenos paredes múltiplas (nanocebola)

✓Grafenos

✓Nanoespumas de Carbono

APLICAÇÕES

✓ Estas partículas podemter sua superfície“funcionalizada” que podelevar a grande variação nassuas propriedadesfisicoquímicas e atividadebiológica.Htpp://nmi.jrc.ec.europa.eu/documentes/pdf/ENRHES%20Review.pdf

✓ Podem ocorrer váriosligantes químicosHtpp://www.mtr-Itd.com/Halogenated_fullerenes.ht

FULERENOS

Descoberta✓ Os fulerenos são uma das

formas alotrópicas do carbono eforam descobertos por Kroto,Curl e Smalley, em estudosindependentes no ano de 1985.

Os fulerenos foram sintetizados a partir davaporização a laser da grafite, esperava-se com issoque as estruturas obtidas tivessem espectrosemelhante ao da poeira interestelar. No entanto,tais estudos provaram a existência de uma novaclasse de estruturas elementares de carbono,compostas por anéis pentagonais e hexagonaissemelhantes a uma bola de futebol.

Síntese

Ablação por laser (o mais utilizado)

✓Esta técnica tem em comum com ométodo de descarga por arco, o fato deutilizar altas temperaturas. No métodode ablação por laser, a grafite évaporizada através da irradiação diretade laser na presença de atmosferainerte.

Síntese

ABLAÇÃO POR LASER

Encolhimento-Empacotamento dos Fulerenos

Átomos metálicos

Funcionalização da Superfície do Fulereno (grampo)

Aplicações

✓Nas Aplicações biomédicas o empregode fulerenos permite estudarprocessos que ocorrem no interior dascélulas, a partir da injeção dematerial no citoplasma. Nessa área,pretende-se viabilizar a liberaçãocontrolada de fármacos por meiodessas estruturas.

GRAFENO

✓O grafeno é um material composto porátomos de carbono densamente alinhados emuma rede cristalina com forma de colmeia deabelhas (hexagonal) e de um átomo deespessura.

- POR QUE SE CHAMA GRAFENO?

Sua estrutura é similar ao da grafite quetem três faces e o grafeno, somente uma,com distintas propiedades.

Grafite Grafeno

✓ O grafeno é flexível, e 200 vezes mais resistente queo aço, com alta condutividade térmica e elétrica.

A possibilidade de combinar com outras substanciasquímicas faz com que tenha um grande potencial dedesenvolvimento.

✓ Os elétrons do grafeno podemmover-se com maior libertadepois se comportam como quasepartículas sem massa emrelação a outros materiais.

✓ Consome menos eletricidade doque o silício.

✓ Esquenta muito menos porefeito Joule.

✓ Suporta a radiação ionizante.✓ É quase completamente

transparente e tão denso quenem os átomos de Hélio (quesão menores) podem atravessá-lo.

O Prêmio Nobel da Física de 2010 foi autorgadoa Andre Geim (Holandês) e a Konstantin NovoselovRusso/britânico) por seus revolucionáriosdescobrimentos sobre o grafeno, cuja existência sesabia desde a década de 30.

Nanotubo

Grafeno

Grafite

Fulereno

O grafeno pode substituir o Silício e permitir umanova revolução tecnológica. Com grande capacidadede fornecimento do grafeno as indústrias fabricarãonos próximos anos, novos componentes eletrônicos,mais baratos e eficientes

Os dispositivos de grafeno que podem processar dados 10 vezes mais rápido do que o silício, finos como um cabelo, flexíveis como o plástico e duros como o diamante.

✓ Uma simples placa ou tira degrafeno pode funcionar comorelógio, despertador, calendário,central de sensores táteis(música, vídeo, TV, microfone,condicionador de ar, etc.), célulasolar.

✓ Sua flexibilidade permite usá-locomo pulseira ou como tela.

Domótica = casa informatizada

No carro… as mesmas possibilidades.

Podemos ver que ruas estão com maior trânsito de veículos,gravar trajetos, para que ao voltar a usá-los, uma voz nos vaiindicando as ruas. Abrir o portão de casa, descongelar acomida, ligar a TV… INTERNET DAS COISAS

Uma ferramenta gigante,na mesa e na parede,imprescindíveis paradesenhistas, estilistas,projetistas, expositorese demais soft´s.

Tudo tátil evinculado entrea casa, e o localde trabalho, ocarro, ver ascrianças…

FILME - FULERENOS

Análise da atividade de laboratoristas na produção de nanotubos de carbono

Leiaute Laboratório

9 laboratoristas não envolvidos com nanotecnologia

11 laboratoristas envolvidos com nanotecnologia

piaFornoCVD

gases

microcomputador

Mesa reuniões

Comentários Laiaute✓Altura das bancadas inadequadas – foram projetadas para serem utilizadassentadas em bancos altos, porém não existe espaço para acomodação daspernas,

✓Super população do Laboratório,

✓Gases em local inadequado, sem sinalização,

✓Pia inadequada,

✓Bancada para preparação do nanocompósito inadequada,

✓Bancada para raspagem tubo de quartzo inadequada,

✓Bancada para análise de nanomateriais inadequada,

✓Armários para guarda de produtos de laboratório inadequados,

✓Banquetas em número insuficiente,

✓Distância do Laboratório à sala de equipamentos (~35M),

✓Etc.

Preparação da solução para síntese dos nanotubos

- Preparação de solução de ferroceno em copo de Becker (catalizador).

Síntese dos nanotubos de carbono em fornos CVD(Chemical Vapour Deposition, Deposição

Química de Vapor)

Síntese dos nanotubos de carbono em forno CVD

✓O método tem como princípio areação de decomposição de um gásou vapor precursor contendocarbono na presença de umcatalisador metálico e atmosferainerte,

✓Os nanotubos crescidos são oriundosdos átomos de carbono presentes noprecursor orgânico decomposto.

Síntese dos nanotubos de carbono em fornos CVD

Fluxo de gases

Acetileno(Precurssor)

ArgônioHidrogênio

Cilindro de quartzo

Forno CVD

Recipiente cerâmico

Ferroceno(Catalizador)

FORNO 1600°C

Vaporização do

Ferroceno e Acetileno

FORNO 2900°CPirólise

Nanotubosde

Carbono

Região de crescimento dos nanotubos (ao redor do tubo)

TEMPO DE REAÇÃO30 min

✓Deixa-se descansar 30 min pararemoção do Oxigênio,

✓Retira-se o tubo de quartzocontendo os nanotubos que serão aseguir raspados com ferramentaadaptada – vareta em madeira naqual e inserido ponto de estiletecolado com fita crepe.

Síntese dos nanotubos de carbono em fornos CVD

RASPAGEM DO TUBO DE QUARTZO

Fluxo de gases

Cilindro de

quartzo

Região mágica

nanopartículasde carbono,

ferro e nanotubos

mal formados

nanotubos de carbono

nanotubos mal formados

Zona 1 Zona 2 Zona 3

RASPAGEM DO TUBO DE QUARTZO

✓ Após raspagem do cilindro dequartzo o mesmo é lavado comdetergente em água corrente e écolocado novamente no forno a900°C durante 12h para incineraçãodos resíduos.

Formação do nanotubo de carbono

✓ Os nanotubos de carbono sãocaracterizados por serem uma folha degrafite enrolada na forma cilíndrica,com diâmetros de aproximadamente1nm, ou várias folhas enroladas em

torno uma das outras formando cilindros concêntricoscom espaçamento de 0,34-0,36nm. A força motrizque provoca a formação dos CNT’s é atribuída àinstabilidade do grafite em dimensões de poucosnanômetros. O fechamento da folha de grafite naestrutura tubular é suficiente para sanar os problemasda instabilidade.

Armazenamento nanotubos de carbono

✓O nanomaterial é pesado embalança eletrônica.

✓Após são armazenados em frascoscontendo água destilada.

✓Apenas os nanotubos formados na região mágicasão aproveitados para utilização em pesquisas.

✓Desconhecem destinação do materialarmazenado de outras regiões do tubo dequartzo.

Preparação dos nanocompósitos

✓Nanotubos mais água destilada vãopara o ultrassom pelo menos 2h paraseparar as bandas (quebra deagregados).

✓Mistura-se a solução de nanotuboscom o material a ser ensaiado, porexemplo, látex, plásticos, metais,pigmentos de tintas, etc.

Preparação dos nanocompósitos

✓Normalmente o nanocompósito é pipetadopara ser inserido em lâminas formandofilmes para análise das suaspropriedades eletrônicas, óticas,magnéticas e mecânicas, eposteriormente sua respectiva avaliaçãode utilização comercial e proposição depatente.

Avaliação dos nanomaterias

✓Raio X

✓Microscopia eletrônica

✓Espectrometria Raman Ressonante (comparação de imagens)

Contraposições

✓Produção de nanotecnologia – prevêa melhoria das condições de vida noplaneta se utilizando de utensílios eprocessos antiquados que além daexposição a nanopartículas provocaainda posturas inadequadas emovimentos repetitivos (LER/DORT).

Equipamentos de Proteção Individual

✓ Luvas em látex – Luvas em PVC

✓Proteção respiratória com filtro tipoP2 – filtro tipo P3,

✓Óculos de Segurança tipo amplavisão com lentes de vidro,

✓Avental em tecido na cor branca –avental em PVC.

Equipamentos de Proteção Coletiva

✓Inexistentes – Enclausurar o fornoCVD, instalar sistema de filtros HEPAna mangueira de saída dos seusresíduos, instalação de capela deexaustão para manipulação denanotubos de carbono preparação euso de nanocompósitos /preferencialmente SEGREGAÇÃO DOPROCESSO.

Destinação de nanotubos e nanocompósitos

✓Os nanotubos mal formados e resíduos doforno CVD (zona 1) são descartados na pia dolaboratório,

✓Os nanotubos mal formados da zona 3 sãoguardados caso algum dia tenham algumaproveitamento (não existe local apropriado),

✓Sobras de nanocompósitos são lançados na piado laboratório,

✓ Lâminas defeituosas contendo filmes denanocompósitos são descartadas no lixoorgânico.

Higienização de materiais contendo nanotubos de Carbono

✓Higienização de tubos, lâminas,pipetas, misturadores são feitas napia do laboratório,

✓Higienização de EPI,s feitas na piado laboratório,

✓Higienização de avental, roupascalçados, feitas na residência dosalunos.

Conhecem os efeitos da exposição a nanotubos de

carbono?✓Coordenador do Departamento conhece,

✓alunos conhecem,

✓estagiários conhecem.

Os nanotubos de carbono(em cima) mostrasimilaridades com o amianto(em baixo)

Expectativas quanto aos desenvolvimento dos

projetos de nanotecnologia✓Fazer ciência neste país é difícil,fazemos como podemos...(coordenador)

✓Produzir material que possa sercomercializado, patentear, ficar ricocedo... (9 alunos)

✓Adoro nantecnologia, quero pesquisarpelo resto da minha vida, serprofessora universitária...( 1 aluno)

Rede Nacional de Pesquisa em Nanotubos de Carbono

http://www.fisica.ufc.br/redenano/

Por que produzimos nanotubos de carbono?

✓ Hoje, quem consome nanotubos são os laboratóriosacadêmicos ou industriais interessados em nanociência enanotecnologia. Os pesquisadores brasileiros optarampor produzir as amostras de nanotubos que utilizam emseus experimentos.

✓ Em parte, porque é mais barato sintetizá-los do quecomprá-los prontos. "O preço comercial dos nanotubosé extremamente elevado", Há várias empresas quefabricam nanotubos para vender, entre elas a belgaNanocyl (€$ 500,00 o grama) e a norte americanaCarbon Nanotechnologies Inc. (US$ 500,00 o grama).

✓ Outro motivo para a fabricação caseira é o interesseem aprimorar a técnica: "O processo de síntese aindaestá em plena atividade de pesquisa".

Efeitos sobre a saúde

Paulistinha(Danio rerio)

A exposição deembriões de“paulistinha” ànanotubos de carbonoocasionou umadiminuição daprocriação dos peixes.

Nanotechnology: Opportunities and Risks for Humans and the Environment, 2006Palestra Pryscila D. Marca, IQ-UNICAMP, “Seminário Impactos da nanotecnologia sobre a Saúdedos trabalhadores e sobre o meio ambiente”, 24 de outubro 2008, Campinas

Alguns estudos já realizados

Alguns estudos já realizados

✓ Estudo publicado em julho de 2004descobriu que moléculas de carbono emnanoescala, nanopartículas de carbono,podem rapidamente desencadear danoscerebrais em peixes.

✓ Em 2005, pesquisadores daUniversidade de Rochester, EUA,demonstraram que coelhos ingerindofulerenos mostraram um aumento nasuscetibilidade à coagulação do sangue.

Alguns estudos já realizados

✓ Também há algumas evidências quenanopartículas de carbono podem diretamenteentrar no cérebro via mucosa nasalrespiratória e do bulbo olfativo (translocação).

Toxicidade de Nanotubo de Carbono

✓Alguns tipos de nanotubos de carbonointroduzidos na cavidade abdominal epulmão de camundongos mostrampatogenicidade semelhante ao amiantoem um estudo piloto.

http://www.nature.com/nnano/journal/v3/n7/abs/nnano.2008.111.html

Alguns estudos já realizados

MAIS POTENTE DO QUE A CROCIDOLITA!

Htpp://www.lbl.gov/msd_safety/assets/1.introducio_nanotoxicology.pdf

Nanopartícula de Carbono fundido na membrana plasmática

Imagem em microscopia eletrônica

Porter A et al (2007). Environ. Sci. Technol. 41:3012-3017

(a) C60 fundido com oplasma da membrana, (m)membrana plasmática.(b) A hexagonal aglomeradode C60 adjacente ao núcleo(n) docélula. A inserção mostrapartículas finasdistribuídos dentro donúcleo da (nm) membrananuclear.

Outro estudo já realizado

✓Um estudo mostrouque nanotubos decarbono tem ahabilidade deatravessar para ocitoplasma e núcleode uma célula.

http//www.physor.com/news114348754.html

Esta é imagem obtida com ummicroscópio de transmissão eletrônica quemostra nanotubos de carbono (áreasescuras) dentro do núcleo de uma célula.

Lembram do 10-8

100 Angstrons?

E agora?

DNA

RNA

Proteína

Meio Ambiente

Três milhões de anos de evolução

Nanopartículas de Prata

A prata possui uma açãoantibactericida conhecida hámuito tempo, porém na formade nanopartículas tem umasuperfície de contato

Imagem das NPs de Prata feitas com uma câmera eletrônica em

campo escuro

infinitamente maior e suas propriedadessão enormemente aumentadas. A medicinatem demonstrado que a prata destróimais de 650 organismos patogênicos...

Exposição a nanopartículas de prata é nociva

✓ A exposição continuada a nanopartículas deprata, mesmo que em pequenas concentrações,compromete a capacidade da mitocôndria deexercer a sua função de “fábrica” de energia,podendo mesmo levar ao colapso do organitocelular. É uma das principais conclusões de umestudo realizado por investigadores de Coimbrapara o US Air Force Office of Scientific

http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=37721&op=all

Research, através do European Office of Aerospace Research andDevelopment (EOARD), o estudo de avaliação de toxicidade dasnanopartículas de prata, utilizadas em diversas aplicaçõestecnológicas e militares, demonstrou que estes nanocompostospodem destruir a membrana da mitocôndria e provocar diversosdanos, nomeadamente ao nível hepático.

Nanopartículas de Prata(cuidado com a fonte de informação!!!)

... Entretanto, partículas de dimensõesmicrométricas causam a obstrução das membranascelulares, causando envenenamento por prata,conhecido como Argyria. Isto não acontece com ouso de partículas de prata em dimensõesnanométricas. Essas partículas são tão finamentedispersas e estão em tão baixa concentração quepodem circular pelas membranas celulares semocasionar danos a organismos superiores, e vistoque a concentração efetiva para atuação contramicroorganismos é de 0,1 µgL-1 e a concentraçãotóxica a seres humanos é de 10 mgL-1.

http://bio-quimica.blogspot.com/2008/07/curiosidades-nanopartculas-de-prata.html

Síntese

✓Os processos de síntese denanopartículas de prata apresentados naliteratura são extremamente variados,tanto Bottom Up como Top Down, taiscomo ablação a laser, método deannealing e pela redução dos íons deprata através de fungos e bactérias.

Aplicações

✓ Os cientistas o desenvolveram um secador de cabelode óxido de titânio e com nanopartículas de prata,que mata bactérias dos fios e do couro cabeludo.

Segundo a empresa, “é o primeiro secador comnanotecnologia nanox clean, que reduz as bactérias eos fungos presentes no ar, proporcionando um jato dear mais puro, o que resulta em uma secagem maishigiênica e cabelos mais limpos e saudáveis“.

Aplicações✓ Para o setor têxtil asnanopartículas de prata dão origema tecidos capazes de controlarbactérias, fungos e ácaros (meiase roupas esportivas que não gerammau cheiro, por exemplo).

http://coolmax.invista.com/

Aplicações

Para a indústria deeletrodomésticos, ainovação tecnológicaresulta emgeladeiras com maiorpoder deconservação dosalimentos, máquinasde lavar com poderanti-bactericida...

Aplicações

Lavadora de roupacom resina especialde polipropilenonanoestruturado compartículas de prata.

Revista Fapesp, n. 136 – Junho 2007

Aplicações

✓ Colchões higiênicos - A resina especial utilizada na fabricação defios e fibras de colchões é outro desdobramento da pesquisa dapetroquímica com novos materiais nanoestruturados com prata.De acordo com a Suzano, o desenvolvimento do produto consumiuum ano de pesquisas e sua aplicação é bastante variada, podendoser usado em colchões de hospitais, residências e hotéis. Outravantagem é que a ação bactericida do produto não tem prazo devalidade. Como a higienização de colchões não é um processomuito comum, a ação da resina contribui para a manutenção de umambiente saudável, evitando a disseminação de infecções. Aresina é fornecida para a fabricante catarinense de produtostêxteis Döhler, que já está produzindo fios e fibras efornecendo-os para a empresa Castor, responsável pelaconfecção dos colchões com estruturas nanoestruturadas.

http://revistapesquisa.fapesp.br/?art=3264&bd=1&pg=1&lg=

Aplicações

✓Filmes para embalagens:o material é revestidocom nanopartículas de prata, que sãopoderosos agentes anti-bacterianos. Elas sãodepositadas sobre a superfície do papel pormeio de ultrassom ou de ondas sonoras de altafrequência. Em três horas, as bactériascausadoras da intoxicação alimentar sãoeliminadas. Isso sugere a potencial aplicaçãodesse material como embalagem de alimentos.

http://www.band.com.br/viva-bem/saude/noticia/?id=100000409699

Aplicações

✓O uso de nanopartículas de prata nosalimentos poderá melhorar a segurança dosmesmos devido às suas propriedades anti-bactericidas, são dados avançados por umprojeto desenvolvido pela universidade deIowa-USA.

✓As propriedades anti-bactericidas dasnanopartículas de prata são conhecidas háalguns anos e utilizadas, por exemplo, emdetergentes para lavar frutas e hortaliças.

http://qualfood.biostrument.com/?option=noticia&task=show&id=10442

AVALIAÇÃO E GESTÃO DOS RISCOS

AVALIAÇÃO E GESTÃO DOS RISCOS (NIOSH)

- Aplicar princípio da precaução

✓Definir medidas de precaução;

✓Prevenir e/ou controlar a exposição;

✓Estabelecer medidas de controle:

.Medidas técnicas,

.Medidas gerenciais,

.Medidas individuais;

AVALIAÇÃO E GESTÃO DOS RISCOS

✓Monitoração da exposição;

✓Avaliar medidas de controle;

✓Estabelecer programas de vigilância à saúde dos trabalhadores;

AVALIAÇÃO E GESTÃO DOS RISCOS

✓Programas de formação e informação;

✓Desenvolver planos de emergência;

✓Medidas de Prevenção e Combate à Incêndios.

FONTE: Instituto Nacional de Segurança e Higiene do Trabalho - Espanha

QUESTÕES DE ÉTICA PÚBLICA

Limites de Exposição para nanoecologia enanoepidemiologia:

✓Estabelecimento de doses de exposição parao trabalhador e o meio ambiente detrabalho;

✓Controle biológico dos trabalhadoresexpostos;

✓ Prováveis efeitos sobre o organismos;

✓Susceptibilidade individual.

FONTE: Perspectivas Éticas em Nanotecnologias - Silbergeld, E.K.

É PRECISO INFORMAR...(questões de ética profissional)

✓Os riscos advindos da exposição aostrabalhadores envolvidos emprocessos de nanotecnologia, bemcomo aos consumidores em geral,quanto aos possíveis agravos à suasaúde e ao meio ambiente.

Instituto do Futuro da Humanidade

Uma equipe internacional de cientistas,matemáticos e filósofos do Instituto doFuturo da Humanidade, da Universidade deOxford, está investigando quais são osmaiores perigos contra a humanidade. E elesargumentam em um texto acadêmico os"Riscos Existenciais como Prioridade Global",que autores de políticas públicas devematentar para os riscos que podem contribuirpara o fim da espécie humana.

Já sobrevivemos:

- doenças,

- fome,

- enchentes,

- predadores,

- perseguições,

- terremotos

- e mudanças ambientais.

Instituto do Futuro da Humanidade

✓ Sobreviveremos? Experimentos em áreas como:

- biologia sintética,

- nanotecnologia,

- inteligência artificial,

- inteligência maquinal.

Prometem grandes benefícios médicos, mas se teme efeitos não previstos e não vivenciados anteriormente.

Instituto do Futuro da Humanidade

"Existe um gargalo na história da humanidade. Acondição humana irá mudar. Pode ser que terminemosem uma catástrofe ou que sejamos transformados aoassumir mais controle sobre a nossa biologia. Não éficção científica, doutrina religiosa ou conversa debar".

Nick Bostrom, diretor do Instituto do Futuro da Humanidade

Fonte: BBCBrasil.com, 24 de Abril de 2013

Instituto do Futuro da Humanidade

Ética na era da engenharia genética

✓Mudanças na forma deencarar o mundo e ohumano;✓Já fazemos um“aprimoramento” nasdiversas formas de vida(animal e vegetal hámilênios);✓O que é ético? Nascer oumorrer com algumasdoenças ou ser saudável efeliz?

Riscos da Nanotecnologia

A Organização Não Governamental canadense Erosion,Technology and Concentration, conhecida como Grupo ETC, analisaos diversos impactos da nanotecnologia sobre a sociedade, aeconomia e o meio ambiente. A partir de uma perspectiva ampla,segundo os pesquisadores do ETC (2009), podemos agrupar quatrograndes problemas para a coletividade decorrentes do uso dananotecnologia:

1.O controle tecnológico na nanoescala como elemento fundamentalpara o controle corporativo: A nanotecnologia protegida pelosDireito de Propriedade Intelectual pode significar o avanço naprivatização da ciência e uma terrível concentração de podercorporativo, pelas grandes empresas transnacionais.

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Riscos da Nanotecnologia Instituto Hohenstein (Tradução - MIA)

2. Controle social a partir convergência entreinformática, biotecnologia, nanotecnologia e ciênciascognitivas (BANG): conforme os estudos dessaorganização não governamental "trata-se de umacruzada tecnológica para controlar toda a matéria, vidae conhecimento.“

Os neurônios podem ser reengenheirados de tal formaque nossas mentes "falem" diretamente a computadoresou membros artificiais; vírus podem ser engenheiradospara atuarem como máquinas ou, potencialmente, comoarmas; redes de computadores podem ser fundidas comredes biológicas para desenvolver inteligência artificialou sistemas de vigilância (TRANSHUMANISMO OUSINGULARIDADE)

(ETC, 2005, p. 24)

3. Riscos Ambientais e Riscos para a Saúde Humana: ananobiotecnologia pode criar fusão entre a matéria vivae a não viva, resultando em organismos híbridos eprodutos que não são fáceis de controlar e secomportam de maneiras não previsíveis. Devido aotamanho reduzido fica difícil determinar o grau dedispersão das nanoestruturas no meio ambiente.

Riscos da nanotecnologia Instituto Hohenstein (Tradução - MIA)

Imagem http://www.ioc.fiocruz.br/peptideos2008/pdf/nanobiotecnologia.pdf

Nanorobôs

4. A incerteza científica acerca das nanopartículas e ovácuo na regulamentação: Dados toxicológicos sobrenanopartículas manufaturadas são escassos, mesmoexistindo produtos comerciais no mercado (insumosagrícolas, cosméticos, filtros solares, etc...). Oscritérios utilizados para saber a toxicidade dassubstâncias na escala macro não trazem certezasquando confrontados com a nanotecnologia. Não existemmetodologias confiáveis para estabelecer diferençaentre as propriedades encontradas na "Macroescala" ena "Nanoescala".

RISCOS DA NANOTECNOLOGIA

Instituto Hohenstein (Tradução - MIA)

E para encerrar o dia de hoje...

ASTROFÍSICA

www.nasa.gov

NANOARTE

http://www.cmdmc.com.br/nanoarte/

OBRIGADA!!!

mey.rink@fundacentro.gov.br