p Cientistas da Northwestern University descobriram uma maneira de detectar o câncer de mama metastático organizando fitas de DNA em formas esféricas e usando-as para cobrir uma pequena partícula de ouro, criando um "nano-flare" que acende apenas quando encontra células de câncer de mama. No MIT, os pesquisadores estão tentando aumentar a capacidade fotossintética das plantas incorporando minúsculos tubos de carbono chamados nanotubos nos cloroplastos. Eles esperam desenvolver plantas com a capacidade de monitorar a poluição ambiental, pesticidas, infeções fungais, ou exposição a toxinas bacterianas. Estes são apenas dois exemplos de pesquisas em andamento em nanotecnologia, uma das áreas da ciência que mais cresce, engenharia e indústria que é usada em mais e mais produtos de consumo a cada dia. p A nanotecnologia abrange a produção e manipulação de materiais em uma escala minúscula - medida em bilionésimos de metro, ou nanômetros. Às vezes, envolve camadas de material com apenas um único átomo de espessura - cerca de 0,2 nanômetro. Por comparação, um cabelo humano tem 80 anos, 000 nanômetros; uma molécula de DNA tem 2–2,5 nm.

p Nanopartículas existem na natureza - na poeira, incêndios florestais, vulcões, metais, etc. Mas a nanotecnologia geralmente envolve materiais de engenharia (que podem incluir nanopartículas naturais) com pelo menos uma dimensão medindo 100 nm ou menos. Na nanoescala, as leis clássicas da física não se aplicam mais, resultando em material assumindo ótica diferente, propriedades elétricas ou magnéticas do que teria em uma forma mais volumosa. Isso ocorre em parte porque o material em nanoescala tem uma área de superfície relativamente maior vis à vis seu volume do que o mesmo material a granel.

p É porque os nanomateriais têm essas propriedades alteradas que eles são tão úteis. Eles podem ter maior capacidade de conduzir ou resistir à eletricidade, excelente pureza de cor, capacidade aprimorada de armazenamento ou transferência de calor, absorvibilidade extra, ou propriedades antibióticas. Na nanoescala, cobre, normalmente opaco, torna-se transparente; o alumínio estável torna-se combustível; e ouro, geralmente sólido, torna-se um líquido. Nano prata, um antibacteriano, é usado em bandagens, meias e embalagens de alimentos. Nanopartículas de óxido de zinco são encontradas em protetores solares e cosméticos. Dióxido de nanotitânio é usado em cápsulas de medicamentos, suplementos nutricionais, aditivos alimentares, cremes para a pele, e pasta de dente; e em alimentos como coco e iogurte como branqueador.

p A nanotecnologia envolve a criação de nanoestruturas como o grafeno à base de carbono (uma folha de átomos de carbono com 1 átomo de espessura) ou nanotubos de carbono (um tubo de átomos de carbono), que são excelentes condutores de eletricidade; bem como o uso de nanopartículas que se combinam com outros materiais para otimizar certas características.

p Os cientistas que trabalham com nanotecnologia geralmente usam moléculas como blocos de construção. Como um exemplo, eles podem fazer algo parcialmente de silício, combinado com uma molécula orgânica e alguns nano widgets para produzir uma nanoestrutura multifacetada diferente de qualquer coisa encontrada na natureza, explicou James Yardley, diretor administrativo do Nanoscale Science and Engineering Center da Columbia University. A escolha dos materiais muitas vezes depende da área de pesquisa. Pesquisadores de eletrônica, por exemplo, costumam trabalhar com silício ou carbono; pesquisadores de biotecnologia trabalham com moléculas orgânicas maiores; e os pesquisadores de materiais podem utilizar o ferro, aço ou cromo.

p Centro de Ciência e Engenharia em Nanoescala de Columbia, um dos primeiros centros de ciência e engenharia em nanoescala estabelecidos pela National Nanotechnology Initiative, concentra sua pesquisa em eletrônica. Cientistas aqui, pioneiros na pesquisa de grafeno (o material mais forte conhecido pelo homem por unidade de peso), estão descobrindo como usá-lo para substituir o silício, essencial em semicondutores e muitos produtos eletrônicos. Eles estão usando para desenvolver aplicativos para células solares, telas sensíveis ao toque e sensores. O centro também está trabalhando com nanotubos de carbono, que estão possibilitando o desenvolvimento de novos dispositivos eletrônicos; e construir dispositivos fotovoltaicos em nanoescala para torná-los muito mais eficientes.

p Todos os dias, os cientistas estão criando novas aplicações para a nanotecnologia. Um centro de pesquisa internacional de nanofibras criou uma malha de nanofibras que pode remover toxinas do sangue, o que poderia eliminar a necessidade de diálise para pacientes com insuficiência renal. Pesquisadores suíços recentemente tiveram sucesso na produção de nanocristais de antimônio uniformes, que pode armazenar um grande número de íons de lítio e sódio, e poderia um dia ser usado para produzir baterias de alta densidade de energia.

p No futuro, espera-se que a nanotecnologia torne as tecnologias de comunicação e informação mais rápidas e mais baratas, e criar materiais superduros. Em medicina, nanomateriais serão usados ​​como sensores minúsculos para detectar doenças ou como chips para monitorar processos corporais, para implantes, e como sistemas de entrega de drogas que podem ter como alvo células específicas. Os nanomateriais serão capazes de filtrar poluentes do meio ambiente ou removê-los de efluentes residuais. A nanotecnologia beneficiará a exploração espacial, tornando possíveis veículos mais leves e sistemas robóticos menores. Nano detectores de agentes químicos e biológicos melhorarão a segurança nacional. Alguns cientistas prevêem que um dia, eles serão capazes de criar nanomatéria programável cujas propriedades podem ser controladas ou alteradas.

p "A nanociência é um exemplo de uma fronteira real na ciência básica que realmente tem o potencial de revolucionar tantos aspectos da existência diária, "disse Michael Purdy, vice-presidente executivo de pesquisa da Columbia University. "Em algumas décadas, veremos algumas grandes revoluções, e é realmente a física que proporcionou esses novos avanços. "Ele está particularmente animado com a pesquisa de novos materiais, que oferece a possibilidade de desenvolver materiais super condutores e painéis solares cada vez mais eficientes.

p Hoje, já existem mais de 1, 600 produtos no mercado que incorporam nanomateriais:ferros de frisar, geladeiras, cera de carro, telas de projeção, tintas, iPhones, laptops, toalhas, pintura de casa, confecções, oculos escuros, escovas de dente, chupetas, detergente para roupa, brinquedos de pelúcia, raquetes de tênis, spray para a garganta, recipientes de comida ... e muitos mais.

p Nos E.U.A., os fabricantes são responsáveis ​​por garantir que seus produtos atendam a todos os requisitos legais e de segurança, incluindo produtos envolvendo nanotecnologia. Não há regulamentações específicas para nanotecnologia, nem quaisquer requisitos de rotulagem para produtos que contêm nanomateriais.

p Mas será que sabemos o suficiente sobre essa nova tecnologia para entender quais podem ser os impactos não intencionais em potencial sobre a saúde humana e o meio ambiente? À medida que os nanomateriais se tornam mais difundidos, o público e aqueles que trabalham com eles estarão cada vez mais expostos a eles. Desde 2001, o governo federal investiu quase US $ 20 bilhões em pesquisas em nanotecnologia por meio da National Nanotechnology Initiative, mas apenas US $ 750 milhões para estudar os impactos ambientais e de saúde e a segurança da nanotecnologia.

p Embora as nanoestruturas sejam geralmente incorporadas em entidades maiores e permaneçam bastante estáveis, nanopartículas, por causa de seu tamanho, pode ser inalado, ingerido e absorvido pela pele e pelos olhos.

p Eles podem entrar nas células, nervos, ovários, gânglios linfáticos e músculos e atravessam a barreira hematoencefálica. Eles podem se acumular nos pulmões, fígado ou cérebro. Algumas nanopartículas podem afetar o sistema imunológico e a capacidade das células de lidar com os patógenos.

p Os pesquisadores descobriram que, quando os ratos inalaram nanomateriais de óxido de manganês inalados diariamente por soldadores de fábrica, as nanopartículas se instalaram em seus cérebros e pulmões, desencadeando sinais de inflamação e estresse celular. Quando testado em ratos sem pelo, nanopartículas de dióxido de titânio, comumente usado para bloquear os raios solares sem a pastosidade branca, envelhecimento cutâneo induzido. Depois de misturar nano dióxido de titânio na água potável de camundongos por dois anos, os cientistas descobriram que os ratos tinham DNA significativo e danos cromossômicos. Nanotubos de carbono introduzidos no estômago de camundongos se comportavam como amianto, causando inflamação e lesões.

p É inevitável que as nanopartículas projetadas sejam gradualmente liberadas no meio ambiente através do vazamento da produção e transporte de produtos, uso, e materiais residuais. Eles vão entrar no ar, solo e água. Nano prata, que é antibiótico, poderia encontrar o caminho de aterros sanitários, estações de tratamento de águas residuais e plantas industriais em ecossistemas onde podem ser tóxicas para criaturas aquáticas e terrestres.

p O Centro para as Implicações Ambientais da Nanotecnologia, outro centro estabelecido pela National Nanotechnology Initiative, estuda o comportamento dos nanomateriais e seu potencial biológico, impactos ambientais e ecológicos.

p Mais de cinco anos, o centro expôs plantas e micróbios à nanoprata e descobriu que, mesmo quando administrada uma dose baixa, as plantas e micróbios produziram cerca de um terço a menos de biomassa, o que indica estresse.

p Por causa de sua área de superfície relativamente grande, nanopartículas projetadas são altamente reativas. De acordo com a National Nanotechnology Initiative, nanomateriais liberados no meio ambiente podem ser transformados por condições ambientais, como temperatura e salinidade, a natureza de um habitat, e a presença de outros contaminantes. Os nanomateriais transformados podem, por sua vez, alterar a atmosfera, solo, ou química da água. E essas transformações podem mudar a forma dos nanomateriais aos quais os humanos e os ecossistemas estão expostos.

p Benajamin Bostick, um químico ambiental e professor associado de pesquisa no Observatório da Terra Lamont Doherty, está estudando como certas nanopartículas se transformam no ambiente, a fim de entender se elas são boas ou más, como eles se movem no meio ambiente e sua toxicidade.

p "Nanopartículas não são necessariamente seguras ou perigosas, " ele disse, "Você tem que saber quais são seus constituintes." Sua toxicidade é influenciada por seu tamanho, composição química, forma, estrutura de superfície, carga superficial, solubilidade, como eles se agregam e a presença de outros produtos químicos.

p Uma série de fatores precisam ser levados em consideração ao avaliar a segurança e os impactos das nanopartículas, e precisam ser estudados em ambientes realistas complexos ao longo do tempo para prever com precisão seus efeitos. Pelos próximos cinco anos, o Centro para as Implicações Ambientais da Nanotecnologia analisará como os nanomateriais são transferidos entre os organismos, como eles se bioacumulam nas cadeias alimentares, a interação entre nanopartículas e contaminantes ambientais, e o impacto da exposição de baixa dose e longo prazo às nanopartículas nos ecossistemas.

p "Parte do objetivo da pesquisa em andamento no centro é ajudar a comunidade a definir quais regras garantirão um alto grau de segurança ... os cientistas trabalham em estreita colaboração com a EPA, e OSHA, e todo o conjunto de agências, "disse Yardley.

p Os nanomateriais são atualmente cobertos por vários atos da Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA), a Food and Drug Administration (FDA), e a Administração de Segurança e Saúde Ocupacional (OSHA), mas as agências estão começando a olhar especificamente para os riscos apresentados pela nanotecnologia.

p Bostick advertiu contra pintar todas as nanopartículas com um pincel largo.

p "Precisamos pensar sobre as nanopartículas que são perigosas e descobrir como usá-las com segurança ou encontrar alternativas. Mas não devemos agrupar todas as nanopartículas em uma categoria para que as seguras não possam ser usadas. Precisamos distinguir entre eles, " ele disse.

p A EPA está atualmente avaliando os impactos na saúde e segurança de certos nanomateriais:nanotubos de carbono, óxido de cério, dióxido de titânio, nano prata, ferro e cobre micronizado. Em abril de 2012, o FDA emitiu dois projetos de documentos de orientação sobre o uso de nanotecnologia em alimentos e cosméticos. As empresas que usam nanopartículas em aditivos alimentares ou embalagens foram aconselhadas a consultar o FDA e demonstrar que seus produtos são seguros antes de vendê-los. As empresas de cosméticos que usam a nanotecnologia foram instadas a fazer testes de segurança adicionais. Nenhuma orientação final foi emitida ainda.

p Berkeley, Califórnia, é a primeira e única cidade nos Estados Unidos que regulamenta a nanotecnologia. Exige que os fabricantes e manipuladores de nanopartículas divulguem toxicológicas, informações ambientais e de segurança para a Divisão de Gestão de Tóxicos da cidade.

p Embora Yardley acredite em nosso sistema regulatório existente e em como ele funciona, ele reconheceu, "Deve haver mudanças em nossas definições regulatórias de materiais e categorias ... essas coisas não têm apenas composição química, mas eles têm um tamanho e uma forma, e funcionalização de superfície, e todas essas coisas determinam a toxicidade em materiais em nanoescala. … Com certeza, a natureza de nossos regulamentos terá que mudar, e eles terão que considerar essas funções. E teremos que nos preocupar com os efeitos do berço ao túmulo. "

p Enquanto isso, os consumidores que desejam evitar produtos que contenham nanomateriais ou nanopartículas devem evitar têxteis, suplementos dietéticos e cosméticos rotulados como "nano, "" ultrafino, "" micronizado "ou" antimicrobiano ". Fique longe de fertilizantes biossólidos, às vezes chamados de fertilizantes "orgânicos", já que geralmente contêm nano prata. Os produtos orgânicos certificados pelo USDA não contêm nanomateriais, mas os cosméticos "orgânicos" ou "todos naturais" podem.