Nanobiotecnologia e Biossegurança Prof. Dr. Vinicius Campos Disciplina de Nanobiotecnologia Graduação em Biotecnologia - UFPel

Abordagens da aula... 1. Potenciais riscos com “nano” 2. Reativas x Proativas 3. Efeitos das nanoestruturas 4. Cuidados 4. Regulamentação

Nanobiotecnologia X Biossegurança Biossegurança é o conjunto de ações voltadas para a prevenção, minimização ou eliminação dos riscos inerentes as atividades de pesquisa, produção, ensino, desenvolvimento tecnológico e prestação de serviços, riscos que podem comprometer a saúde do Homem, dos animais, das plantas, do meio ambiente. . Valle e Teixeira (2000). Biossegurança:uma abordagem multidisciplinar

POTENCIAIS RISCOS

Toxicologia dos nanomateriais As nanopartículas podem ser tóxicas pela sua composição, pelo seu tamanho e pela sua forma. Partículas de carbono são mais tóxicas do que de TiO2, Nanotubo é mais tóxico do que partículas de quartzo Partículas menores são mais reativas e, em geral, mais tóxicas

Prováveis problemas com as “nano” Qual é a toxicidade destes materiais? Através de qual meio estes materiais penetram no ambiente? Quais são os modos de dispersão destes materiais no ambiente? Estes materiais são transformados no ambiente? Que substâncias são usadas na produção das nanopartículas? Que rejeito é produzido? Que acontece quando as nanopartículas chegam ao ar, solo ou água?

Prováveis problemas com as “nano” Qual é a estabilidade da nanoestrutura? Elas se decompõe ou se aglomeram? São solúveis em água? São degradadas? Quais são os sub-produtos gerados da degradação destas estruturas?

Implicações do uso das nanoestruturas Reativas X Proativas As nanoestruturas podem ser: Reativas: quando usadas para tratar problemas já existentes Proativas: Quando são usadas para prevenir futuros problemas Implicações do uso das nanoestruturas Interações dos nanomateriais com o meio ambiente e possíveis riscos a este meio e ao ser humano

Pontos de entrada de nanopartículas Pele Pulmões Placas de Peyer contendo células M Trato intestinal Nanopartículas e a barreira hematoencefálica

Toxicidade de Fulerenos O fulereno entra nos peixes através das brânquias e se acumula nas camadas adiposas por ser lipofílico Aumento da Peroxidação Lipídica no cérebro dos peixes após 48 horas de exposição dos peixes com 0,5 ppm de fulereno e com 1 ppm Alevino de black bass (Micropterus salmoides) Fulerenos sem modificação na superfície Oberdörster, E. Environmental Health Perspectives, 112, 1058 (2004)

Toxicidade de Nanotubo de Carbono Paulistinha (Danio rerio) A exposição de embriões de paulistinha à nanotubo de carbono ocasiona uma diminuição na reprodução dos peixes

Toxicidade de nanopartículas de Alumínio Redução do crescimento das raízes de milho, soja e cenoura

e-mail: priscyla@iqm.unicamp.br Toxicidade de nanopartículas de zinco controle e-mail: priscyla@iqm.unicamp.br Toxicidade para raízes 1000 mg / L nanopartículas de ZnO 1000 mg / L Zn2

Diminuição da toxicidade Modificação da superfície das nanoestruturas Funcionalização

Fulereno funcionalizado com albumina Em 48h 98% destas partículas são eliminadas do corpo de um animal ou de um ser humano através das fezes e da urina A diminuição da toxicidade de nanotubo de carbono é obtida pela sua oxidação

Motilidade pré e pós incubação com DNA exógeno Toxicidade de nanotubos de haloisita Motilidade pré e pós incubação com DNA exógeno

Viabilidade pré e pós incubação com DNA exógeno Toxicidade de nanotubos de haloisita Viabilidade pré e pós incubação com DNA exógeno

Toxicidade de nanotubos de haloisita

Aqui, nós mostramos que a sílica e nanopartículas de dióxido de titânio com diâmetro de 70 nm e 35 nm, respectivamente, pode causar complicações na gravidez, quando injetada por via intravenosa em camundongos grávidas. As nanopartículas de dióxido de silício e titânio foram encontradas na placenta, fígado e cérebro fetal fetal. Ratos tratados com essas nanopartículas tinha úteros menores e fetos menores que os controles não tratados. moléculas de fulereno e grandes partículas de sílica (300 e 1.000 nm) não induzir estas complicações. Estes efeitos negativos estão ligados a alterações estruturais e funcionais da placenta do lado materno, e são eliminadas logo que as superfícies das nanopartículas de sílica modificada com grupos carboxila e amina.

Toxicidade nanotubos Microscopia eletrônica de varredura (MEV) de E. coli. (À esquerda), sem SWCNTs células incubadas por 60 min. As células foram filtradas e observados através de MEV no filtro. (À direita) Células incubadas com SWCNTs por 60 min. (Imagens: Elimelech Dr.)

Uma célula de pulmão de rato tentando ingerir um nanotubo de carbono

Algumas das possibilidades de rotas de exposição do trabalhador e da sociedade (consumidores) às nanopartículas e aos nanotubos de carbono, tendo como base as possíveis e atuais aplicações da nanotecnologia

Como prevenir?

Nanobiotecnologia X Biossegurança São necessários para assegurar que não haverá danos à saúde humana e efeitos danosos ao meio ambiente: • normas adequadas de biossegurança; • análise de riscos de produtos biotecnológicos; • Mecanismos e instrumentos de monitoramento e rastreabilidade. FAO (1999).

Regulamentação

Lei 11.105, de 24 de março de 2005 .Regulamenta os incisos II, IV e V do § 1o do art. 225 da Constituição Federal, estabelece normas de segurança e mecanismos de fiscalização de atividades que envolvam organismos geneticamente modificados; e seus derivados, cria o Conselho Nacional de Biossegurança . CNBS, reestrutura a Comissão Técnica Nacional de Biossegurança . CTNBio, dispõe sobre a Política Nacional de Biossegurança . PNB, revoga a Lei no 8.974, de 5 de janeiro de 1995, e a Medida Provisória no 2.191-9, de 23 de agosto de 2001, e os arts. 5o, 6o, 7o, 8o, 9o, 10 e 16 da Lei no 10.814, de 15 de dezembro de 2003, e dá outras providências. Decreto 5.591, de 22 de novembro de 2005.

Regulamentação No Brasil, a biossegurança está ligada apenas à engenharia genética e controla os organismos geneticamente modificados (OGM), entre os quais estão os alimentos transgênicos O Órgão responsável por esse controle é a Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CTNBio).

Regulamentação

Regulamentação Brasil PROJETO DE LEI N° PL 5076/05 DE 2005 (Do Sr. Edson Duarte): Dispõe sobre a pesquisa e o uso da nanotecnologia no país, Cria Comissão Técnica Nacional de Nanossegurança – CTNano, Institui Fundo de Desenvolvimento de Nanotecnologia – FDNano, e dá outras providências. Arquivado

Regulamentação Relatora, deputada Luiza Erundina (PSB-SP), destacou que a lei brasileira já tem importantes avanços na área, como, por exemplo, a Lei de Biossegurança (11.105/05). Para a relatora, a proteção da saúde e do meio ambiente e eventuais sanções já são contempladas em leis como a de Crimes Ambientais (9605/98), a que define o Sistema Nacional de Vigilância Sanitária (9782/99) e a própria Lei de Biossegurança. Erundina observou ainda que o Poder Executivo, com base no Código de Defesa do Consumidor (Lei 8078/91), já estabeleceu critérios para a rotulagem de alimentos transgênicos, por meio do Decreto 4680/03. "Por analogia, o mesmo princípio deve ser aplicado aos produtos oriundos de intervenções nanotecnológicas".

ANVISA X Nanomateriais Regulamentação Brasil ANVISA X Nanomateriais Não há regulamentação

Regulamentação União européia Não há regulamentação European Food Safety Authority (EFSA) está estudando o assunto EFSA publicou em 10 de fevereiro de 2009 uma opinião científica sobre os potenciais riscos da nanociência e nanotecnologia.

Regulamentação FDA X nanomateriais Não há regulamentação A aprovação de um nanomaterial pelo FDA pode ser através: Regulamentação p/aditivo de alimentos, Carta de isenção “ Threshold of Regulation”

Resumindo... Toxicologia dos nanomateriais Reativas X Proativas Toxiciadade de nanotubos Toxiciadade de nanocompósitos Funcionalização pode reduzir a toxicidade Nanocompósitos não-toxicos Regulamentação

Prof. Dr. Vinicius Farias Campos Graduação em Biotecnologia fariascampos@gmail.com vcampos_ib@ufpel.edu.br