Nanomateriais manufaturados : avaliação de segurança através da caracterização dos seus efeitos genéticos

RESUMO - Os nanomateriais manufaturados (NMs), isto é, fabricados deliberadamente para fins específicos, apresentam propriedades físico-químicas únicas como a dimensão, área superficial ou funcionalização, que lhes conferem caraterísticas mecânicas, óticas, elétricas e magnéticas muito vantajosas para aplicações industriais e biomédicas. Efetivamente, a tecnologia baseada nos NMs, ou nanotecnologia, foi identificada como uma key enabling technology, impulsionadora do crescimento económico dos países industrializados, devido ao seu potencial para melhorar a qualidade e desempenho de muitos tipos de produtos e de processos. Contudo, a expansão da utilização de NMs contrasta com a insuficiente avaliação de risco para a saúde humana e para o ambiente, sendo considerados como um risco emergente para a saúde pública. As incertezas sobre a segurança dos NMs para a saúde pública advêm sobretudo de estudos epidemiológicos em humanos expostos a nanomateriais produzidos como consequência dos processos e atividades humanas e da poluição. Uma das principais preocupações relativamente aos efeitos adversos dos NMs na saúde humana é o seu potencial efeito carcinogénico, que é sugerido por alguns estudos experimentais, como no caso dos nanomateriais de dióxido de titânio ou dos nanotubos de carbono. Para avaliar em curto termo as propriedades carcinogénicas de um composto, utilizam-se frequentemente ensaios de genotoxicidade em linhas celulares de mamífero ou ensaios em modelos animais, em que se analisa uma variedade de lesões genéticas potencialmente relacionados com o processo de carcinogénese. No entanto, a investigação sobre as propriedades genotóxicas dos NMs não foi, até hoje, conclusiva. O presente estudo tem por objectivo principal caracterizar os efeitos genotóxicos associados à exposição a nanomateriais manufaturados, de forma a contribuir para a avaliação da sua segurança. Constituíram objectivos específicos deste estudo: i) avaliar a genotoxicidade dos NMs em três tipos de células humanas expostas in vitro: linfócitos humanos primários, linha celular de epitélio brônquico humano (BEAS-2B) e linha celular de adenocarcinoma epitelial de pulmão humano (A549); ii) avaliar a sua genotoxicidade num modelo de ratinho transgénico; iii) investigar alguns mecanismos de acção que poderão contribuir para a genotoxicidade dos nanomateriais, como a contribuição de lesões oxidativas para a genotoxicidade induzida pelos NMs in vitro, e a investigação da sua bioacumulação e localização celular in vivo. Foram analisados os efeitos genotóxicos associados à exposição a duas classes de NMs, dióxido de titânio e nanotubos de carbono de parede múltipla, bem como a um NM de óxido de zinco, candidato a ser utlilizado como controlo positivo de dimensão nanométrica. Os xx NMs utilizados foram previamente caracterizados com detalhe relativamente às suas características físico-químicas e também relativamente à sua dispersão em meio aquoso e no meio de cultura. A metodologia incluiu ensaios de citotoxicidade e de genotoxicidade in vitro, designadamente, ensaios de quebras no DNA (ensaio do cometa) e nos cromossomas (ensaio do micronúcleo) em células humanas expostas a várias concentrações de NMs, por comparação com células não expostas. Também foram realizados ensaios in vivo de quebras no DNA, quebras cromossómicas e ainda um ensaio de mutações em vários órgãos de grupos de ratinhos transgénicos LacZ, expostos por via intravenosa a duas doses de dióxido de titânio. Foi investigada a existência de uma relação dose-resposta após exposição das células humanas ou dos animais a NMs. A contribuição de lesões oxidativas para a genotoxicidade após exposição das células aos NMs in vitro foi explorada através do ensaio do cometa modificado com enzima. Realizaram-se estudos histológicos e citológicos para deteção e localização celular dos NMs nos órgãos-alvo dos ratinhos expostos in vivo. Os resultados demonstraram efeitos genotóxicos em alguns dos NMs analisados em células humanas. No entanto, os efeitos genotóxicos, quando positivos, foram em níveis reduzidos, ainda que superiores aos valores dos controlos, e a sua reprodutibilidade era dependente do sistema experimental utilizado. Para outros NMs, a evidência de genotoxicidade revelou-se equívoca, conduzindo à necessidade de esclarecimento através de ensaios in vivo. Para esse fim, recorreu-se a uma análise integrada de múltiplos parâmetros num modelo animal, o ratinho transgénico baseado em plasmídeo contendo o gene LacZ exposto a um NM de dióxido de titânio, NM-102. Embora tenha sido demonstrada a exposição e a acumulação do NM no fígado, não se observaram efeitos genotóxicos nem no fígado, nem no baço nem no sangue dos ratinhos expostos a esse NM. Neste estudo concluiu-se que algumas formas de dióxido de titânio e nanotubos de carbono de parede múltipla produzem efeitos genotóxicos em células humanas, contribuindo para o conjunto de evidências sobre o efeito genotóxico desses NMs. As diferenças observadas relativamente à genotoxicidade entre NMs do mesmo tipo, mas distintos em algumas das suas características físico-quimicas, aparentemente não são negligenciáveis, pelo que os resultados obtidos para um NM não devem ser generalizados ao grupo correspondente. Para além disso, a genotoxicidade equívoca verificada para o NM-102 em células humanas expostas in vitro, não foi confirmada no modelo in vivo, pelo que o valor preditivo da utilização dos ensaios in vitro para a identificação de NMs com efeitos genotóxicos (e portanto potencialmente carcinogénicos) ainda tem de ser esclarecido antes de ser possível extrapolar as conclusões para a saúde humana. Por sua vez, como a informação aqui produzida pelas metodologias in vitro e in vivo não reflete os efeitos de exposição continua ou prolongada, que poderá conduzir a efeitos genotóxicos distintos, esta xxi deverá ser complementada com outras linhas de evidência relativamente à segurança dos NMs. Perante a incerteza dos níveis de exposição real do organismo humano e do ambiente, a segurança da utilização dos NMs não pode ser garantida a longo prazo e, tendo em conta a elevada produção e utilização destes NMs, são prementes futuros estudos de monitorização ambiental e humana.

Teores de rotenona em Clones de Timbó (Derris Spp. Fabaceae) de diferentes regiões da Amazônia e os seus efeitos na emergência de Imagos em Musca Domestica L

A análise dos teores de rotenona, em clones de três espécies de timbó, permitiram a classificação destas plantas de acordo com as suas eficiências no controle de larvas de Musca domestica. Os resultados evidenciaram correlações significativas entre os teores de rotenona apresentados pelos clones de Derris urucu e de Derris nicou, com relação a capacidade de controle das larvas. As plantas com os maiores teores de rotenona foram as mais eficientes. O conteúdo de rotenona, os efeitos dos clones das espécies de Derris nas moscas, além dos locais de origem das plantas, mostraram que deve ter ocorrido entre estes timbós, a existência de isolamento populacional, durante a época do pleistoceno na Amazônia. Em Derris sp., que apresentou menor teor de rotenona, sendo ineficiente no controle das larvas, estas diferenças não foram assinaladas.

Efeitos do tamanho da semente e do recipiente no crescimento de mudas de Camu-camu (Myrciaria dubia)

O camu-camu (Myrciaria dubia (H. B. K.) McVaugh, Myrtaceae) é uma fruteira silvestre dos rios e lagos da Amazônia que está sendo domesticada para cultivo cm solos de terra firme. O seu potencial econômico reside no seu alto teor de ácido ascórbico, que pode ser de até 2950 mg/100g de polpa. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o desenvolvimento das mudas de camu-camu provenientes de sementes de diferentes tamanhos, produzidas em diferentes volumes de substrato. O delineamento experimental foi de blocos casualizados, em esquema fatorial de 3x4, com quatro repetições. Os fatores foram tamanho da semente (pequena, média e grande, pesando 19, 37 e 67 g/100 sementes, respectivamente) e tamanhos do recipiente (sacos plásticos pretos de 12x23, 16x28, 19x21 e 20,5x33 cm, com 750, 1500, 1750 e 3500 g, respectivamente). As mudas provenientes de sementes grandes c médias tiveram melhor desenvolvimento (altura de 53 e 46 cm, respectivamente) e as mudas cultivadas em sacos de 19x21 cm mostraram uma tendência de maior desenvolvimento (altura de 49 cm), inclusive durante todo o período de cinco meses. Portanto, mudas de camu-camu com 30 cm de altura (pronto para o campo) podem ser obtidas em 60 a 70 dias após o transplante das plântulas provenientes de sementes grandes e médios e usando sacos de mudas com 19x21 cm.

Efeitos da ocupação urbana sobre a macrofauna de invertebrados aquáticos de um Igarapé da cidade de Manaus/AM - Amazônia Central

A qualidade da água e a fauna composta pelos macroinvertebrados aquáticos do Igarapé do Mindú, o qual tem suas nascentes em áreas florestadas e atravessa a cidade de Manaus (Amazonas, Brasil), foram estudadas de 1993 a 1995. Desmatamentos e ocupação das áreas ao longo do igarapé, juntamente com a poluição orgânica doméstica causaram drásticas alterações nas características físico-químicas das águas e na composição da fauna aquática. Assim, temperatura da água, condutividade elétrica, pH e sedimentos em suspensão aumentaram significativamente, enquanto que os valores de oxigênio dissolvido na água diminuíram. Esses fatores de alterações, associados com a redução natural da velocidade de corrente d'água e aumento da radiação solar, resultaram em eutrofização e mudança marcante da fauna bentônica.

Os efeitos do ambiente térmico: avaliação subjetiva e numérica

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia e Gestão Industrial

Evidência observacional das brisas do lago de Balbina (Amazonas) e seus efeitos sobre a concentração do ozônio

Mecanismos de vento local, tal como as brisas, influenciam o transporte e dispersão dos gases. Medidas da direção do vento e concentração de ozônio (O3) à 10 metros de altura foram realizadas durante a execução do projeto LBA/CLAIRE-2001 (Large Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in Amazônia / Cooperative LBA Airbone Regional Experiment - 2001), no período de 02 a 28.07.2001, nas dependências do Laboratório de Limnologia (01º 55' S, 59º28' W, 174 m) pertencente à Usina Hidrelétrica de Balbina, Amazonas. O lago artificial tem uma área de 2.360 km², sendo suficientemente grande para estabelecer um regime de brisas. As brisas de lago e floresta apresentam-se de forma bem definidas, sendo que a brisa de lago fica melhor caracterizada no período mais quente do dia (10 às 14 horas), enquanto a brisa de floresta evidencia-se no período de 16 às 08 horas com o resfriamento radiativo mais intenso da floresta, o que acarreta um forte contraste térmico. Enquanto isso, a concentração média diária (24 h) de O3 foi de 8,7 ppbv com média de 10,6 ppbv no período diurno e 3,5 ppbv no período noturno. Os resultados também indicaram que quando a brisa é de lago, mesmo a noturna, a concentração de O3 é muito maior do que correspondente a concentração referente a brisa de floresta.

Efeitos de um evento de friagem nas condições meteorológicas na Amazônia: um estudo de caso

A influência do fenômeno da friagem nas variáveis meteorológicas e nos fluxos de energia e CO2 , foi realizada numa área de floresta próxima à região de Ji-Paraná, Rondônia, durante o mês de junho de 2001. A friagem ocasionou uma diminuição de 35% no valor da temperatura do ar. Notou-se uma redução de 75 W.m-2, na radiação solar incidente, associada à nebulosidade presente em decorrência da penetração da massa de ar fria. Conseqüentemente, tanto o fluxo de calor sensível (H) quanto o de calor latente (LE), apresentaram uma diminuição no seu valor médio diário, apresentando uma diferença em relação aos dias normais de 8 e 34%, respectivamente. A concentração de CO2 permaneceu constante, sem apresentar o aumento comum durante a noite, devido à condição de vento forte típica da friagem. Em situação normal o fluxo médio durante o dia de CO2 (-2,44 mmol m-2 s-1) foi menor que durante os dias de friagem (-5,78 mmol m-2 s-1); enquanto que os fluxos médios noturnos foram +1,77mmol m-2 s-1 e +2,83mmol m-2 s-1 durante situações de dias normais e de friagem, respectivamente.

Efeitos das mudanças do uso da terra na biogeoquímica dos corpos d'água da bacia do rio Ji-Paraná, Rondônia

Este trabalho discute os efeitos das mudanças do uso do solo na biogequímica dos rios da bacia de drenagem do rio Ji-Paraná (Rondônia). Nesta região, a distribuição espacial do desmatamento e das propriedades do solo resultam em sinais diferentes, possibilitando a divisão dos sistemas fluviais em três grupos: rios com águas pobres em íons e baixo impacto; rios com conteúdo iônico intermediário e impacto médio e rios com elevados conteúdo iônico e impacto antropogênico. As características biogeoquímicas dos rios têm relação significativa com a área de pasto, melhor parâmetro para prever a condutividade elétrica (r² = 0,87) e as concentrações de sódio (r² = 0,75), cloreto (r² = 0,69), potássio (r² = 0,63), fosfato (r² = 0.78), nitrogênio inorgânico (r² = 0.52), carbono inorgânico (r² = 0.81) e carbono orgânico (rain ² = 0.51) dissolvidos. Cálcio e magnésio tiveram sua variância explicada pelas características do solo e pastagem. Nossos resultados indicam que as mudanças observadas na micro-escala constituem "sinais biogeoquímicos" gerados pelo processamento do material nas margens dos rios. A medida em que os rios evoluem para ordens superiores, os sinais persistentes nos canais fluviais estão mais associdados às características da bacia de drenagem (solos e uso da terra). Apesar dos efeitos das mudanças observadas no uso do solo não serem ainda detectáveis na macro-escala (bacia amazônica), a disrupção da estrutura e funcionamento dos ecossistemas é detectável nas micro e meso escalas, com alterações significativas na ciclagem de nutrientes nos ecossistemas fluviais.

Efeitos de diferentes usos da terra sobre as características químicas de um latossolo amarelo do estado do Pará

Estudou-se o efeito de diferentes tipos de cobertura vegetal e manejo sobre algumas características químicas de um Latossolo Amarelo, textura média, da Estação Experimental "José Haroldo", da CEPLAC, Marituba-PA. Foram amostradas parcelas sob floresta secundária (FS) explorada seletivamente, de aproximadamente 40 anos; de derruba e queima (DQ) da mesma floresta secundária; sob cultura de cacau (CC); e, sob área de pastagem abandonada (PA). Em cada área estudada foram abertos três perfis de 2 m de profundidade, coletando-se amostras de solo dos horizontes Ap, AB, BA e B21, totalizando 48 amostras compostas, que foram analisadas para pH, carbono orgânico, nitrogênio total (N), fósforo disponível (P) e bases trocáveis (K+, Ca2+, Mg2+ e Na+). Foram utilizadas análises de regressão para verificar as correlações existentes entre pH, nitrogênio total (N), fósforo disponível (P), matéria orgânica (MO) e soma de bases (SB). Houve aumento no pH, na soma de bases e no fósforo disponível e diminuição no conteúdo de matéria orgânica em área de derruba e queima; aumento no conteúdo de matéria orgânica em área de pastagem abandonada; aumento do conteúdo de P do solo em área de cultivo de cacau. Não houve efeito do tipo de cobertura vegetal no N-total do solo. Houve correlações positivas entre o pH x matéria orgânica do solo e desta com os conteúdos de N e P do solo.

Efeitos de área e de borda sobre a estrutura florestal em fragmentos de floresta de terra-firme após 13-17 anos de isolamento

As estimativas de densidade e biomassa de árvores vivas com DAP > 10 cm e arvoretas 1-9,9 cm de DAP, liteira lenhosa grossa caída (LCG diâmetro > 10 cm), árvores mortas em pé (> 10 de DAP) e liteira lenhosa fina caída (LCF - 2,5 9,9 cm de diâmetro) foram quantificadas em 56 parcelas permanentes de 1 ha, distribuídas em quatro categorias de tamanho de fragmento - fragmentos de 1 ha (4 parcelas), fragmentos de 10 ha (12 parcelas) e fragmentos de 100 ha (14 parcelas) e floresta contínua (19 parcelas) e em duas classes de distância da borda - < 300 m de distância da borda (29 parcelas) e > 300 m (21 parcelas). A densidade e a biomassa de árvores e arvoretas de espécies de estágios sucessionais mais avançados não diferiram significativamente entre as diferentes categorias de tamanho e entre as duas distâncias da borda. Por outro lado, fragmentos florestais e locais < 300 m de distâcia da borda tiveram maior biomassa e densidade de árvores e arvoretas de espécies pioneiras do que floresta contínua e locais > 300 m da borda, respectivamente. Fragmentos florestais apresentaram maior quantidade de LCG e LCF do que a floresta contínua. Houve também diferenças significativas entre ambas as distâncias da borda para a quantidade de LCG e LCF e necromassa total. Uma análise de covariância mostrou que não houve efeito de tamanho do fragmento, mas a distância da borda teve um efeito significativo sobre a quantidade de LCG e LCF. A quantidade de LCG e LCF foi correlacionada negativamente com a distância da borda - locais mais próximos à borda tiveram cerca de 40% e 60% mais LCG do que locais mais distantes.

Efeitos da luminosidade no crescimento de mudas de Caesalpinia ferrea Mart. ex Tul. (Leguminosae, Caesalpinoideae)

Caesalpinia ferrea é uma espécie muito utilizada como planta medicinal e na arborização e paisagismo urbano no estado do Amapá. Entretanto, informações ecofisiológicas a seu respeito são escassas. A luz é um importante fator ambiental que controla processos associados ao acúmulo de matéria seca, contribuindo assim para o crescimento vegetal. Diante disso, estudou-se o efeito de diferentes níveis de luminosidade sobre o crescimento de mudas desta espécie. Para tal, plântulas foram repicadas para sacos plásticos contendo mistura de solo e areia (2:1), sendo mantidas a pleno sol, sob sombreamento artificial com redução de 50% e 70% da luminosidade e sob sombreamento natural de um dossel fechado de floresta. O delineamento experimental foi inteiramente ao acaso, com cinco repetições. Mudas submetidas ao sombreamento natural tiveram seu crescimento fortemente inibido. A pleno sol, as mudas apresentaram maiores taxas assimilatórias líquida (TAL), menor razão parte aérea/raiz (RPAR) e menor razão de área foliar (RAF). Verificou-se pouca diferença no crescimento e alocação de biomassa entre mudas mantidas sob 50 e 70% de sombreamento, sendo que as mudas desses tratamentos atingiram valores mais altos de RPAR e RAF. Isto indica existência de plasticidade, o que reflete no aumento potencial da captura de luz, importante para manter o crescimento e a sobrevivência das mudas em baixa luminosidade. Em conjunto, os resultados mostraram ajustamento morfológico e fisiológico aos diferentes níveis de luminosidade em Caesalpinia ferrea.

Efeitos da exploração madeireira de baixo impacto sobre uma comunidade de aves de sub-bosque na Floresta Nacional do Tapajós, Pará, Brasil

Este estudo compara a resposta de uma comunidade aves à exploração madeireira de baixo impacto através da distribuição das espécies em floresta controle e manejada ao longo de cinco anos com amostragem pré e pós-exploração. O procedimento de ordenação mostrou que a similaridade da comunidade de aves após a exploração madeireira foi menor que a similaridade entre as amostras do período de pré-exploração. Além disso, a ordem das abundâncias das 43 espécies mais comuns foi alterada entre o período anterior à exploração e 3 a 4 anos após a exploração na floresta manejada. A exploração afetou as taxas de captura de 20 espécies, diretamente ou através de uma interação com o tempo. Os insetívoros terrícolas e os insetívoros que seguem bandos mistos foram as guildas mais afetadas pela exploração madeireira. Ambas as guildas mostraram declínio, correlacionado com o tempo, em suas abundâncias em floresta manejada. Insetívoros seguidores de formigas e insetívoros arborícolas não apresentaram diferenças entre a floresta manejada e controle, apesar de algumas espécies dessas guildas terem apresentado efeitos relacionados ao manejo florestal, diretamente ou através de uma interação entre o tempo e o manejo. Frugívoros também não apresentaram efeitos significativos relacionados ao manejo florestal. Nectarívoros aumentaram tanto na floresta explorada como na floresta controle. Efeitos temporais de aumento ou declínio observados em guildas e em 12 espécies ocorreram tanto na floresta controle como na floresta explorada. Este resultado sugere que mudanças temporais na área explorada podem estar relacionadas à sucessão enquanto que mudanças temporais na floresta controle podem estar relacionados à exploração com intensidade de 40m³/ha de parcelas adjacentes.

Efeitos das variações sazonais do clima tropical úmido sobre as águas e sedimentos de manguezais do estuário do rio Marapanim, costa nordeste do Estado do Pará

Para avaliar o impacto das variações climáticas, de curta duração, sobre os ecossistemas de manguezais amazônicos, foi estudada a costa nordeste do Pará entre as coordenadas: 00º 32' 30" S / 00º 52' 30" S e 47º 28' 45" W / 47º 45' 00" W. Foram amostrados os sedimentos, águas superficiais e intersticiais com medidas de salinidade, potencial hidrogeniônico (pH), potencial de oxi-redução (Eh) e determinações mineralógicas por difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura. Na água foram determinados o conteúdo de sulfetos dissolvidos, sulfato e cloreto, além da alcalinidade, sílica, ortofosfato, sódio, potássio, cálcio e magnésio, em meses chuvosos e de estiagem, sob marés de sizígia e quadratura. As variações sazonais do cloreto nas águas intersticiais mostram concentrações mais elevadas na estiagem que no período chuvoso, enquanto em superfície são mais elevadas nas marés de quadratura (período chuvoso) e de sizígia (período de estiagem). Os sulfetos dissolvidos foram encontrados em quantidades detectáveis somente a partir da profundidade de 10 cm o que indica exposição dos sedimentos aos fluxos advectivos de oxigênio atmosférico. Os teores de ferro dissolvido aumentam entre 0-10 cm e o potencial hidrogeniônico (pH) tende à neutralidade. A saturação das águas intersticiais na estiagem é indicada pelos minerais evaporíticos: gipso e halita. As variações pluviométricas são responsáveis por graduais mudanças nos teores de nutrientes e nas propriedades físico-químicas (pH, Eh e salinidade) das águas superficiais e intersticiais, no controle do equilíbrio salino das águas costeiras, na salinização e dessalinização dos sedimentos e na distribuição da vegetação de mangue no estuário. A exposição prolongada dos sedimentos na estiagem e as características morfológicas contribuem decisivamente para a oxidação total ou parcial dos sedimentos em superfície, o que modifica a mineralogia e as características químicas e físico-químicas das águas intersticiais.

Efeitos de Fatores Ambientais na Reprodução de Tartarugas

Para as espécies de tartaruga que apresentam a determinação sexual dependente da temperatura da incubação o local e o momento da desova, exercem influências que vão além da definição do sexo dos embriões. A influência do local da desova se estende a todo o desenvolvimento embrionário afetando o comportamento e o tamanho dos filhotes. O momento em que ocorre a desova trará conseqüências ao ambiente térmico dos ninhos à medida que a temperatura e a umidade variam ao longo do ano. A umidade será decisiva nas trocas hídricas e gasosas entre os ovos e o meio afetando a absorção do vitelo e o crescimento dos embriões. As cheias e os alagamentos são importantes fatores de perda de ninhos nas espécies de tartaruga de água doce. A desova no momento adequado possibilita uma incubação segura, sem a interferência de alagamentos dos ninhos e conseqüente morte dos embriões. A predação dos ninhos varia de acordo com o local da desova, o tipo e a abundância de predadores e a profundidade da câmara de ovos. A escolha de pontos de desova no interior da vegetação, onde a taxa de predação é geralmente menor, nem sempre é a estratégia mais frequentemente adotada pelas tartarugas, uma vez que esse procedimento pode levar a uma maior exposição das fêmeas aos predadores, à diminuição do sucesso da eclosão ou a alterações na razão sexual provocadas por diferenças na temperatura da incubação.