p Detalhe de uma imagem microscópica de uma célula lipídica humana:não tratada na parte superior, tratado com nanopartículas de ouro na parte inferior. As partículas se acumulam nas gotículas de lipídios da célula. Crédito:© Photo Fraunhofer IBMT
p Ainda não está claro qual é o impacto sobre os humanos, animais e plantas de nanomateriais sintéticos liberados no meio ambiente ou utilizados em produtos. É muito difícil detectar esses nanomateriais no ambiente, pois as concentrações são muito baixas e as partículas muito pequenas. Agora, os parceiros do projeto NanoUmwelt desenvolveram um método que é capaz de identificar até mesmo quantidades mínimas de nanomateriais em amostras ambientais. p Pequenos anões mantêm nossos colchões limpos, reparar os danos aos nossos dentes, evite que os ovos grudem em nossas panelas, e estender a vida útil de nossos alimentos. Estamos falando de nanomateriais - "nano" vem da palavra grega para "anão". Essas partículas têm apenas alguns bilionésimos de metro de tamanho, e eles são usados em uma ampla gama de produtos de consumo. Contudo, até agora, o impacto desses materiais no meio ambiente tem sido amplamente desconhecido, e faltam informações sobre as concentrações e formas em que estão presentes. “É verdade que muitos estudos de laboratório examinaram o efeito dos nanomateriais nas células humanas e animais. no entanto, não foi possível detectar quantidades muito pequenas em amostras ambientais, "diz a Dra. Yvonne Kohl do Instituto Fraunhofer de Engenharia Biomédica IBMT em Sulzbach.
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Um milionésimo de miligrama por litro
p Esse é precisamente o objetivo do projeto NanoUmwelt. A equipe interdisciplinar do projeto é composta por toxicologistas ecológicos e humanos, físicos, químicos e biólogos, e eles acabam de dar o primeiro grande passo para atingir seu objetivo:desenvolveram um método para testar uma variedade de amostras ambientais, como água de rio, tecido animal, ou urina e sangue humanos que podem detectar nanomateriais em um nível de concentração de nanogramas por litro (ppb - partes por bilhão). Isso equivale a meio cubo de açúcar no volume de água contido em 1000 piscinas de competição. Usando o novo método, agora é possível detectar não apenas grandes quantidades de nanomateriais em fluidos claros, como acontecia anteriormente, mas também muito poucas partículas em misturas de substâncias complexas, como sangue humano ou amostras de solo. A abordagem é baseada no fracionamento de fluxo de campo (FFF), que pode ser usado para separar misturas heterogêneas complexas de fluidos e partículas em suas partes componentes - enquanto simultaneamente classifica os componentes principais por tamanho. Isso é obtido pela combinação de um fluxo controlado de fluido e um campo de separação física, que atua perpendicularmente na suspensão fluida.
p Para que o processo de detecção funcione, as amostras ambientais têm de ser processadas de forma adequada. A equipe do Departamento de Bioprocessamento e Bioanalítica da Fraunhofer IBMT preparou a água do rio, urina humana, e tecido de peixe para caber no dispositivo FFF. “Preparamos as amostras com enzimas especiais. Nesse processo, temos que nos certificar de que os nanomateriais não sejam destruídos ou alterados. Isso nos permite detectar as quantidades e formas reais dos nanomateriais no ambiente, "explica Kohl. Os cientistas têm conhecimentos especiais quando se trata de fornecer, processamento e armazenamento de amostras de tecido humano. Fraunhofer IBMT administra o "Banco Alemão de Espécimes Ambientais (ESB) - Amostras Humanas" desde janeiro de 2012 em nome da Agência Ambiental Alemã (UBA). A cada ano, o instituto de pesquisa coleta amostras de sangue e urina de 120 voluntários em quatro cidades da Alemanha. Amostras individuais são uma ferramenta valiosa para mapear as tendências ao longo do tempo de exposição humana a poluentes. "Além disso, amostras de sangue e urina foram doadas para o projeto NanoUmwelt e colocadas em crioarmazenagem no Fraunhofer IBMT. Usamos essas amostras para desenvolver nosso novo método de detecção, "diz o Dr. Dominik Lermen, gerente do grupo de trabalho em Biomonitoring &Cryobanks da Fraunhofer IBMT. Após aprovação da UBA, algumas das amostras humanas no arquivo ESB também podem ser examinadas usando o novo método.
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Desenvolvendo novos modelos de cultura celular
p Os nanomateriais acabam no meio ambiente por diferentes vias, entre outros, o sistema de esgotos. Os seres humanos e os animais presumivelmente os absorvem por meio de barreiras biológicas, como o pulmão ou o intestino. A equipe do projeto está simulando esses processos em placas de Petri para entender como os nanomateriais são transportados através dessas barreiras. "É um processo muito complexo que envolve uma gama extremamente ampla de células e camadas de tecido, "explica Kohl. Os pesquisadores replicam os processos da forma mais realista possível. Eles fazem isso por meio de, por exemplo, medir os fluxos elétricos dentro das barreiras para determinar a funcionalidade dessas barreiras - ou simular a interação pulmão-ar usando nuvens de névoa artificial. Na primeira fase do projeto NanoUmwelt, a equipe IBMT teve sucesso no desenvolvimento de vários modelos de cultura de células para o transporte de nanomateriais através de barreiras biológicas. IBMT trabalhou junto com o Instituto Fraunhofer de Biologia Molecular e Ecologia Aplicada IME, que utilizou células-tronco pluripotentes para desenvolver um modelo de investigação de cardiotoxicidade. Empa, o parceiro suíço no projeto, entregou um modelo de barreira placentária para estudar o transporte de nanomateriais entre mãe e filho.
p Próximo, os parceiros querem usar seu método para medir as concentrações de nanopartículas em uma ampla variedade de amostras ambientais. Eles irão então analisar os resultados obtidos de forma a estarem em uma melhor posição para avaliar o comportamento dos nanomateriais no meio ambiente e seu potencial perigo para os seres humanos, animais, e o meio ambiente. "Nosso próximo objetivo é detectar partículas em quantidades ainda menores, "diz Kohl. Para conseguir isso, os cientistas estão planejando usar filtros especiais para remover elementos perturbadores das amostras ambientais, e eles estão ansiosos para desenvolver novas técnicas de processamento.