As tecnologias baseadas em materiais em nanoescala – por exemplo, partículas que são mais de 10.000 vezes menores do que o ponto final desta frase – desempenham um papel crescente no nosso mundo.



As nanofibras de carbono fortalecem aviões e quadros de bicicletas, as nanopartículas de prata produzem tecidos resistentes a bactérias e as nanopartículas hidratantes chamadas nanolipossomas são usadas em cosméticos.

A nanotecnologia também está revolucionando a medicina e ampliando os limites do desempenho humano. Se você recebeu uma vacina contra a COVID-19 nos Estados Unidos, ela continha nanopartículas.

No futuro, a nanotecnologia poderá permitir aos médicos tratar melhor doenças e distúrbios cerebrais como o cancro e a demência, porque as nanopartículas passam facilmente através da barreira hematoencefálica.

Nanopartículas em colírios podem corrigir temporariamente a visão. E nanopartículas estrategicamente implantadas nos olhos, ouvidos ou cérebro podem permitir uma visão noturna ou uma audição tão boa quanto a de um cachorro. As nanopartículas podem até permitir que as pessoas controlem suas casas e carros inteligentes com o cérebro.

Isto não é ficção científica. Todas essas são áreas ativas de pesquisa.

Mas os quadros para avaliar a segurança e a ética das nanopartículas não acompanharam o ritmo da investigação. Como químico que trabalha em biociências, esta supervisão limitada preocupa-me. Sem estruturas atualizadas, é difícil dizer se a nanotecnologia tornará o mundo um lugar melhor.

Nano – o que e por quê?

Qualquer partícula ou material entre 1 e 100 nanômetros em uma dimensão pode ser classificado como “nano”. O ponto final desta frase é de 1.000.000 nanômetros, e um fio de cabelo humano tem cerca de 100.000 nm de diâmetro. Ambos são grandes demais para serem considerados “nano”. Um único coronavírus tem cerca de 100 nanômetros de diâmetro, e as partículas de fuligem provenientes de incêndios florestais podem ter até 10 nanômetros de diâmetro – dois exemplos de nanopartículas que ocorrem naturalmente.

Nanopartículas também podem ser produzidas em laboratório. Os vetores de adenovírus, nanolipopartículas e mRNA usados ​​nas vacinas contra a COVID-19 são nanopartículas projetadas. O óxido de zinco e o dióxido de titânio usados ​​em filtros solares minerais puros também são nanopartículas projetadas, assim como a nanofibra de carbono em aviões e quadros de bicicletas.

As nanopartículas são úteis porque têm propriedades diferentes dos materiais maiores, mesmo quando têm a mesma composição química. Por exemplo, grandes partículas de óxido de zinco não podem ser dissolvidas em água e são usadas como pigmento em tinta branca.

O óxido de zinco em nanoescala é usado em protetores solares, onde parece quase transparente, mas reflete a luz solar para longe da pele para evitar queimaduras solares.

O óxido de zinco em nanoescala também exibe propriedades antifúngicas e antibacterianas que podem ser úteis para a fabricação de superfícies antimicrobianas, mas a razão de suas propriedades antimicrobianas não é completamente compreendida.

E é aí que reside o problema. Embora muitos cientistas estejam interessados ​​em explorar as propriedades positivas dos nanomateriais, os meus colegas e eu estamos preocupados com o facto de os cientistas ainda não saberem o suficiente sobre o seu comportamento.

Segurança da nanotecnologia

As nanopartículas são atraentes para os pesquisadores biomédicos porque podem deslizar através das membranas celulares. As propriedades antimicrobianas do óxido de zinco em nanoescala estão provavelmente relacionadas à sua capacidade de atravessar as membranas celulares bacterianas. Mas estas nanopartículas também podem atravessar as membranas das células humanas.

Nos Estados Unidos, o óxido de zinco é “geralmente reconhecido como seguro e eficaz” pela Food and Drug Administration para produtos como o protetor solar porque é improvável – no protetor solar – que seja tóxico para os seres humanos.

No entanto, embora os cientistas compreendam bastante bem os efeitos na saúde das grandes partículas de óxido de zinco, eles não compreendem completamente os efeitos na saúde do óxido de zinco em nanoescala. Estudos laboratoriais utilizando células humanas produziram resultados conflitantes, que vão desde inflamação até morte celular.

Eu acredito muito em protetor solar. Mas também me preocupo com os efeitos ambientais de partículas que atravessam as membranas celulares.

Centenas de toneladas de óxido de nanozinco são produzidas a cada ano e não se degradam facilmente. Se não compreendermos melhor o seu comportamento, não há forma de prever se acabará por se tornar um problema – embora cada vez mais evidências sugiram que o óxido de nano-zinco dos protectores solares está a danificar os recifes de coral.

Ética da nanotecnologia

A capacidade das nanopartículas de atravessar as membranas celulares as torna eficazes em terapias como vacinas. As nanopartículas são promissoras na regeneração dos músculos esqueléticos e poderão um dia tratar a distrofia muscular, ou a atrofia natural que surge com a idade.

Mas as vacinas contra a COVID-19 constituem um alerta:as vacinas contra a COVID-19 baseadas em nanopartículas foram rapidamente adotadas pelos Estados Unidos e pela Europa, mas os países de rendimentos mais baixos tiveram muito menos acesso devido às proteções de patente da vacina e à falta de infraestruturas de produção e armazenamento. .

As nanopartículas também podem permitir melhorias no desempenho humano, desde uma melhor visão até soldados projetados para serem mais eficazes em combate.

Sem um quadro ético para a sua utilização, as nanotecnologias que melhoram o desempenho e que são acessíveis apenas em determinados locais poderiam aprofundar as disparidades de riqueza entre países de rendimento alto e baixo.

Supervisão emergente

Hoje, diferentes países tratam as nanopartículas de forma diferente. Por exemplo, o Comité Científico para a Segurança do Consumidor da União Europeia proibiu a utilização de óxido de zinco em nanoescala em protectores solares em aerossol em toda a UE, citando o seu potencial para entrar nas células pulmonares e, a partir daí, passar para outras partes do corpo. Os Estados Unidos não tomaram medidas semelhantes.

A União Europeia criou um laboratório de nanobiotecnologia para estudar os efeitos das nanopartículas na saúde e no ambiente.

Nos Estados Unidos, a Iniciativa Nacional de Nanotecnologia, um esforço coordenado de investigação e desenvolvimento patrocinado pelo governo, está a trabalhar para reunir especialistas jurídicos e éticos com cientistas. Eles avaliarão os benefícios e riscos das nanotecnologias e divulgarão informações a outros cientistas e ao público.

Superar a disparidade na distribuição de vacinas baseadas em nanopartículas é outra questão. O programa COVAX da Organização Mundial de Saúde procurou garantir um acesso justo e equitativo à terapêutica relacionada com a COVID. Devem ser consideradas medidas semelhantes para todos os medicamentos baseados na nanotecnologia, para que todos possam beneficiar.

A biologia sintética é um campo que está experimentando um crescimento igualmente rápido. Nos últimos 20 anos, a Fundação iGEM, sem fins lucrativos, realizou uma competição anual de estudantes a nível mundial, que utiliza como plataforma para ensinar jovens cientistas a pensar sobre as implicações mais amplas do seu trabalho.

A Fundação iGEM exige que os participantes considerem a segurança e a proteção e se o seu projeto é “bom para o mundo”. A comunidade de investigação em nanotecnologia beneficiaria enormemente com a adopção de um modelo semelhante. As nanotecnologias que mudam o mundo para melhor exigem a coordenação da ciência e da ética para moldar a forma como são utilizadas e controladas muito depois de serem criadas.

Fornecido por The Conversation

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.