Characterization of the toxic potential of nanomaterials using in vitro cell models

Os nanomateriais são estruturas com uma ou mais dimensões inferiores a 100 nanómetros. Devido à sua pequena dimensão, as nanopartículas apresentam atributos únicos, tais como a sua elevada área superficial relativamente à sua massa, reactividade ou força tênsil. Estas características influenciam grandemente algumas das propriedades dos nanomateriais, como a sua hidrofobicidade, carga ou toxicidade. As propriedades das nanopartículas tornam-nas também muito úteis para o Homem, sendo aplicadas em medicina, farmácia, electrónica, cosmética, vestuário e biotecnologia, entre outras. O aumento de produção e utilização de nanomateriais tem vindo a aumentar também a possibilidade de exposição humana a este tipo de partículas, levando a preocupações relativas ao risco de toxicidade aguda ou crónica. A exposição humana pode ocorrer por diversas vias, sendo as mais relevantes a via inalatória, ingestão ou contacto com a pele. Dependendo do material e do órgão-alvo, a exposição a nanomateriais pode conduzir a diferentes consequências biológicas: a nível dos órgãos, os nanomateriais podem levar a inflamação ou a supressão do sistema imunitário e, a nível celular e molecular, a perturbações na estrutura e integridade do genoma, assim como a interacções com moléculas biológicas e inibição da actividade proteica, entre outras consequências. Um dos nanomateriais mais utilizados são os nanotubos de carbono. Estes são constituídos por grafite cilíndrica disposta numa única camada (designados nanotubos de carbono de parede simples) ou em várias (nanotubos de carbono de parede múltipla). Os nanotubos de carbono apresentam propriedades como resistência e condutividade que os tornam muito úteis em aplicações como aparelhos electrónicos, vestuário ou biomedicina; cada vez mais, portanto, se torna provável a exposição ocupacional ou ambiental a este material. A semelhança estrutural destas partículas com fibras de amianto conduziu a questões relativas à sua segurança, pelo que já foram elaborados diversos estudos relativos aos seus efeitos biológicos. Alguns trabalhos sugerem que os nanotubos de carbono têm a capacidade de produzir toxicidade associada a lesões físicas, à produção de danos oxidativos por interacção com mecanismos celulares, ou a morte celular. Outros trabalhos defendem que estas partículas não causam toxicidade relevante. O projecto de dimensão europeia “NANoREG” surgiu da necessidade de ser desenvolvida legislação e regulamentação apoiadas em conhecimento científico e adequadas à produção e ao uso actual de nanomateriais. Este trabalho teve como objectivos principais a determinação do potencial cito- e genotóxico de um conjunto de nanotubos de carbono de parede múltipla (designados NM-400 a NM-403), e a consequente tentativa de associar este potencial às características físico-químicas dos nanomateriais. Com este objectivo, a exposição por via inalatória foi analisada, pelo uso de duas linhas celulares in vitro provenientes de tecidos do tracto respiratório: epitélio pulmonar (células A549) e epitélio brônquico (células BEAS-2B). A citotoxicidade dos nanotubos de carbono foi analisada com base em três parâmetros. Em primeiro lugar, as células foram contadas após a exposição aos nanomateriais utilizando o corante azul de tripanao para excluir as células inviáveis; a contagem foi realizada 3 e 24 horas após a exposição das células aos nanotubos. Os resultados deste ensaio apontam para a ausência de citotoxicidade após a exposição mais curta, e dados inconsistentes após a mais longa. Em segundo lugar, foi realizado o ensaio clonogénico, que se baseia na capacidade das células de se dividirem após a exposição ao agente em estudo. Este ensaio só foi realizado nas células A549 pois as BEAS-2B não permitem a formação de colónias. Os resultados apontam para uma citotoxicidade após a exposição a todos os nanomateriais, cuja intensidade se relaciona directamente com o tamanho das partículas, assim como ao seu diâmetro e área de superfície. Em terceiro lugar, foram calculados dois índices de viabilidade no ensaio dos Micronúcleos, cujo objectivo é avaliar se as células se dividiram durante a exposição aos nanomateriais em comparação com o controlo, e cujos resultados apresentam incoerências em relação aos outros já referidos. Estes dados podem ser justificados pelas diferenças existentes entre os ensaios, como o tempo de exposição ou a densidade celular. Os efeitos genotóxicos dos nanomateriais foram avaliados com recurso aos ensaios do cometa e dos micronúcleos. O primeiro detecta lesões pequenas e reversíveis nas cadeias de DNA, ao passo que o segundo detecta efeitos irreversíveis ao nível cromossómico, tais como quebras ou perdas de cromossomas. Os resultados do ensaio do cometa sugerem que nenhum dos nanomateriais testados é genotóxico, uma vez que em ambas as linhas celulares e em ambos os tempos de exposição, os resultados são negativos. O ensaio dos micronúcleos, por outro lado, aponta para existência de genotoxicidade de dois dos nanomateriais (NM-401 e NM-402) nas células A549, mas não em células BEAS-2B. Uma possível explicação para estes dados aparentemente contraditórios pode residir na hipótese de estes nanotubos de carbono serem compostos com efeitos aneugénicos, mas não clastogénicos: o ensaio dos micronúcleos permite a detecção de ambos os mecanismos de acção, ao passo que o ensaio do cometa só revela a quebra de cadeias de DNA. Outra justificação para os resultados é a possível influência da perda de viabilidade das células analisadas. Com base nos dados do ensaio clonogénico, estas partículas apresentam elevada citotoxicidade, pelo que os resultados dos ensaios de genotoxicidade, em particular do Ensaio do Cometa, poderão ser afectados por estes efeitos. O meio de cultura usado para expor as células aos nanomateriais também é um parâmetro muito relevante na sua toxicidade. Neste trabalho, foram usados meios de cultura com proteínas, que podem ser adsorvidas pelas partículas e formar uma “corona” em seu redor; este processo pode alterar propriedades importantes dos nanomateriais, entre os quais o seu potencial efeito biológico. Também o método usado para conseguir uma dispersão homogénea de nanomateriais pode conduzir a diferenças nos resultados dos ensaios de toxicidade. Neste estudo, foram observados alguns problemas relativos à perda de homogeneidade das dispersões de nanotubos de carbono, o que pode ter conduzido a que as células fossem expostas a massas de partículas de grandes dimensões conjuntamente com partículas individualizadas. O período durante o qual as células são expostas ao nanomaterial é também um aspecto essencial na produção de efeitos tóxicos. Resumindo, este projecto forneceu informações relativas à toxicidade dos nanotubos de carbono que, complementadas pelas conclusões dos restantes parceiros do projecto europeu, poderão contribuir significativamente para a avaliação de risco e criação de legislação relativamente à utilização de nanomateriais. Na linha celular BEAS-2B, nenhum destes nanomateriais parece produzir efeitos tóxicos, quer a nível de célula, quer a nível de genoma, nas condições experimentais utilizadas. Nas células A549, por outro lado, os três nanomateriais testados parecem ser acentuadamente citotóxicos, e dois deles (NM-401 e NM-402) são também genotóxicos. Em relação a perspectivas futuras, pode-se concluir que nem todos os ensaios de toxicidade existentes actualmente são adequados à análise de nanopartículas, pelo que novas metodologias devem ser desenvolvidas e complementadas por ensaios in vivo. Todos os estudos envolvendo nanomateriais deverão também descrever as características físico-químicas dos materiais usados, de forma a se poderem comparar os resultados com os de outros trabalhos.

Determinación del perfil de exposición potencial a contaminantes químicos mediante el uso de metodologías de evaluación simplificada en trabajadores de autopartes en el barrio La Paz, Bogotá 2015

Las actividades de mantenimiento automotriz en el sector de autopartes conlleva el uso de agentes químicos bajo diversas circunstancias de exposición, tanto en las condiciones de manipulación de productos químicos como a las características propias de cada actividad de mantenimiento asociado a las tareas específicas del trabajo. Tradicionalmente la evaluación de contaminantes químicos desde la visión de la Higiene Ocupacional incluye la evaluación cuantitativa de la exposición mediante técnicas instrumentales concretas y estandarizadas, determinando el nivel de concentración en aire a la cual un trabajador se ve expuesto y que, en comparación con valores límites permisibles (VLPs), inducen el establecimiento de medidas de control y vigilancia, según el nivel de riesgo caracterizado. Sin embargo es evidente la limitación de la implementación de esta sistemática en particular en micros y pequeñas empresas que carecen de los recursos suficientes para abordar la problemática de forma objetiva. En este contexto diversas metodologías de evaluación cualitativa o subjetiva se han desarrollado por distintas organizaciones en el mundo con el fin de disminuir la brecha entre el establecimiento de medidas de control y la valoración del riesgo, ofreciendo alternativas confiables para la toma de decisiones preventivas sin la necesidad de acudir a mediciones cuantitativas. Mediante la presente investigación se pretende validar la efectividad en el uso de una herramienta de evaluación simplificada del riesgo químico propuesta por el INRS (Institut National de Recherche et de Sécurité Francés) mediante la determinación del perfil de exposición potencial a contaminantes químicos de la población laboral de 36 almacenes de autopartes ubicados en el barrio la Paz de la ciudad de Bogotá, Colombia, divididos según énfasis de actividades en Partes Externas, Partes Eléctricas e Inyección, Partes Mecánicas, Partes Múltiples, a través de un estudio de corte transversal. El estudio permitió Jerarquizar el riesgo potencial, valorar el riesgo vía inhalatoria y dérmica para finalmente construir el perfil de exposición potencial a contaminantes químicos de trabajadores. La información de las variables de análisis fue consolidada en una herramienta informática diseñada para tal fin, la cual facilito la administración de los datos y su respectivo análisis. Con base en los hallazgos fue posible establecer los productos químicos que de acuerdo a las condiciones de trabajo y circunstancias de exposición sugieren medidas específicas para la disminución del riesgo potencial de acuerdo a la calificación global de los agentes, permitiendo deducir la viabilidad de la aplicación de herramientas de valoración cualitativa para la evaluación del riesgo químico como estrategia de prevención primaria.

Efeito da adição de fibras da palma do licuri (syagrus coronata) no comportamento físico e mecânico de compósitos de matriz cimentícia

This research was motivated by the requirement of asbestos s replacement in building systems and the need to generate jobs and income in the country side of the state of Bahia, Brazil. The project aimed at using fibers from licuri leaves (syagrus coronata), an abundant palm in the region, to produce composites appropriate for the sustainable production of cement fibre reinforced products in small plants. The composites were produced in laboratory using Portland cement CP-II-F32, sand, water, licuri palm fiber contents of 1.0, 1.5 and 2.0% by weight of binder (two different fiber length) and metakaolin. The latter was chosen as an additional binder for its efficiency to reduce the alkalinity of cementitious matrixes therefore preventing the degradation of vegetable fibers. The characterization of the composite components was carried out by sieving and laser particle size analyses, thermal analysis, fluorescence and X-ray diffraction. The composites performance was evaluated by 3- point-bending tests, compressive strength, ultrasound module of elasticity, free and restrained shrinkage, water capillarity absorption and apparent specific gravity. It has been found that the addition of fibers increased the time to onset of cracking over 200.00% and a 25% reduction in cracks opening in the restrained shrinkage test. The capillary absorption reduced about 25% when compared to fiber-free composites. It was also observed with regard to flexural strength, compressive strength and specific gravity, that the addiction of fibers did not affect the composite performance presenting similar results for compounds with and without fibers. In general it can be stated that the reinforced composite fibers of palm licuri presents physical and mechanical characteristics which enable them to be used in the intended proposals of this research

Períodos de interferência de Commelina benghalensis na cultura do café recém-plantada

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Efeito da densidade de tubérculos de tiririca (Cyperus rotundus) sobre o crescimento inicial de plantas de algodão

O objetivo deste trabalho foi avaliar a interferência de densidades de tubérculos de tiririca no crescimento inicial de plantas de algodão, cultivar Delta Opal. Para isso, utilizaram-se caixas de cimento-amianto (0,60 x 0,60 x 0,25 m) com Latossolo Vermelho Escuro, no centro das quais foram semeadas seis sementes de algodão, em linha, espaçadas de 0,10 m; em seguida, plantaram-se tubérculos de tiririca nas densidades de 0, 5, 10, 15, 25, 50, 75, 100, 125, 150, 175 e 200 tubérculos por caixa, que foram nestas distribuídos aleatoriamente. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados, em quatro repetições. Aos 50 dias após a semeadura, foram determinados, nas plantas de algodão, a altura e o teor relativo de clorofila total. Ao término do período experimental (65 dias após a emergência do algodão), foram determinados: altura, teor relativo de clorofila total, área foliar e matéria seca do caule e das folhas. Nas plantas de tiririca foi feita a contagem do número final de plantas (partes aéreas) por caixa. A interferência da tiririca no crescimento inicial do algodoeiro iniciou-se a partir de 5 tubérculos/caixa, reduzindo em até 71% as características analisadas na mais alta densidade (200 tubérculos/caixa). A competição intra-específica na tiririca acentuou-se a partir de 75 tubérculos/caixa, quando obteve mais do que 1,86 brotação por tubérculo. As características avaliadas nas plantas de algodão mais sensíveis ao efeito dos tubérculos de tiririca foram: área foliar, massa seca de folhas, caule e altura das plantas, nesta ordem.

Brachiaria decumbens supresses the initial growth of Coffea arabica

Brachiaria decumbens vem se tornando uma das plantas daninhas mais freqüentes na infestação de cafezais em formação, pois além de sua elevada agressividade e dificuldade de controle, está ocorrendo expansão das áreas cafeeiras para locais anteriormente ocupados por pastagens. Objetivou-se neste trabalho avaliar os efeitos desta planta daninha, em densidades crescentes, sobre o desenvolvimento inicial de mudas de café (Coffea arabica L. cv. Catuaí Amarelo). O experimento foi conduzido em condições semi-controladas, sem limitação de água. Uma muda de café foi transplantada em caixa de amianto com capacidade para 70 L, preenchida com terra coletada da camada arável de um Latossolo Vermelho. Os tratamentos constaram de diferentes densidades de transplante de capim-braquiária, a saber: 0, 4, 8, 12, 16, 20, 24, 36, 48 e 60 plantas m-2. O ensaio foi conduzido por um período experimental de 120 dias após o plantio (DAP). Todas as características analisadas foram afetadas negativamente pela interferência da planta daninha, mas as que se mostraram mais sensíveis a essa interferência foram à área foliar e a biomassa seca das folhas. Houve redução de 41,8% na área foliar do cafeeiro quando conviveu com o capim-braquiária a partir da densidade de 8 plantas m-2, chegando a 68,7% na densidade de 60 plantas m-2. Também a partir da densidade de 8 plantas m-2, a redução na biomassa seca das folhas em relação à testemunha foi de 41,4% e na densidade de 60 plantas m-2 chegou a 72,8%. Brachiaria decumbens, a partir da densidade de 8 plantas m-2, interfere negativamente sobre as mudas de café até os 120 DAP.

Efeito da densidade e da distância de caruru-de-mancha e amendoim-bravo na cultura do feijoeiro

O objetivo deste trabalho foi avaliar a interferência causada pelo caruru-demancha (Amaranthus viridis) e amendoim-bravo (Euphorbia heterophylla), em função das densidades e distâncias, no feijoeiro (Phaseolus vulgaris) cultivar Pérola. Como recipientes, foram utilizadas caixas de cimento-amianto, com capacidade para 50 litros, preenchidas com LatossoloVermelho-Escuro. As mudas foram formadas em bandejas de 128 células preenchidas com substrato hortícola; quando as plântulas atingiram o estádio V2, foram transplantadas para as caixas, sendo as de feijoeiro numa linha central, reproduzindo a semeadura em campo, e as das plantas daninhas nas densidades de 8, 16 e 32 plantas m-2, distanciadas de 0, 12 e 24 cm das plantas de feijão e igualmente entre si. O experimento foi conduzido no delineamento experimental de blocos casualizados, com os tratamentos dispostos em esquema fatorial 3x3+2T, com quatro repetições, constituindo as parcelas experimentais. Foram avaliadas características de crescimento e de produtividade da cultura e das plantas daninhas. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância pelo teste F, e as médias, comparadas pelo teste de Tukey. Observou-se que as plantas daninhas obtiveram maior desenvolvimento quando em maior distância da cultura. O caruru-de-mancha causou reduções no número de vagens e na produtividade estimada do feijoeiro. Para o caruru-de-mancha, o aumento da densidade só causou redução na produtividade da cultura quando as plantas estavam distanciadas em pelo menos 12 cm. A 0 cm, o feijoeiro tornou-se mais competitivo e não sofreu interferência das plantas daninhas, independentemente da densidade destas.

Períodos de interferência de trapoeraba (Commelina benghalensis Hort.) no crescimento inicial de eucalipto (Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Thermal comfort indices in individual shelters for dairy calves with different types of roofs

Dentre os materiais de construção utilizados nas instalações rurais, merecem destaque as coberturas, pois são grandes responsáveis pelo conforto térmico, influenciando no balanço térmico no interior das instalações. Este trabalho objetivou avaliar a influência das coberturas sobre a entalpia (H), Carga Térmica Radiante (CTR) e no Índice de Temperatura de Globo Negro e Umidade (ITGU), em abrigos individuais para bezerros leiteiros. O delineamento foi o inteiramente casualizado com três tratamentos: Z - telha de zinco; CA - telha de cimento amianto, e CAB - telha de cimento amianto pintada de branco na face superior. As médias foram comparadas pelo teste de Scott Knott, a 1% de probabilidade. Os resultados mostraram que não houve diferença estatística entre os tratamentos (P<0,01) e o ambiente externo, para a H. Para a CTR, houve diferença estatística entre todos os tratamentos, em que CAB demonstrou menor CTR, 489,28 W m-², seguido do tratamento CA, 506,72 W m-², e Z com maior valor de CTR, 523,55 W m-². Para o ITGU, observaram-se menores valores para CAB (76,8) e CA (77,4), diferindo-se, significativamente do Z, que obteve maior valor (81,6). As telhas com pintura branca em sua face superior promoveram menor CTR e menor ITGU, favorecendo o ambiente térmico da instalação.

Fontes e níveis de proteína bruta em dietas para juvenis de pacu (Piaractus mesopotamicus)

Este experimento foi conduzido, por um período de 100 dias, com o objetivo de estudar diferentes fontes e níveis de proteína bruta em dietas para juvenis de pacu. Foram utilizados 252 juvenis de pacu, distribuídos em 36 caixas de cimento amianto com volume de 150 litros, sendo estocados sete peixes em cada unidade. Durante o período experimental, a temperatura média da água permaneceu em 28ºC e os demais parâmetros limnológicos (oxigênio dissolvido, pH, alcalinidade e condutividade) apresentaram-se dentro dos níveis adequados para o desenvolvimento desta espécie. O delineamento experimental foi de blocos casualizados, no qual foram avaliados nove tratamentos em esquema fatorial 3 x 3, sendo três níveis de substituição da fonte protéica de origem animal (farinha de peixe), pela fonte de origem vegetal (farelo de soja), aos níveis de 0, 50 e 100% e três níveis de proteína bruta (18, 22 e 26%). Os resultados obtidos indicaram que o nível de 22% de proteína bruta foi mais adequado e a farinha de peixe pode ser substituída parcial ou totalmente pelo farelo de soja. A substituição da farinha de peixe por farelo de soja proporcionou os melhores coeficientes de digestibilidade, sem afetar ganho de peso, conversão alimentar, taxa de crescimento específico e taxa de eficiência protéica dos juvenis. Esta substituição também não afetou a composição corporal dos peixes, como a eficiência de retenção de nitrogênio, nitrogênio corporal, gordura corporal e nitrogênio e gordura no ganho de peso.

Nitrogen fertilization of fall panicum cultivars (Panicum dichotomiflorum Michx.): biochemical and agronomical aspects

São escassas as informações sobre cultivares melhoradas e técnicas culturais adequadas à cultura do painço. Este experimento objetivou avaliar o efeito da aplicação de níveis de nitrogênio (N) em cobertura no desenvolvimento e nos atributos bioquímicos de duas cultivares de painço. Para tanto, instalou-se um experimento em Botucatu (SP), em caixas de cimento amianto, mantidas em túnel plástico. O delineamento experimental foi em blocos casualizados, em esquema fatorial 2x6, com dois cultivares de painço (AL Mogi e AL Tibagi) e seis níveis de adubação nitrogenada (0, 40, 80, 120, 160 e 200 mg L-1), aplicada em cobertura, no início do perfilhamento. Os dois cultivares utilizados tiveram comportamento semelhante em relação às variáveis avaliadas, em resposta à aplicação de N em cobertura. A aplicação de doses de N na cultura do painço proporcionou incrementos nos teores relativos de clorofila, aminoácidos totais, nitrogênio total e altura das plantas, e redução dos teores de açúcares na matéria seca, até o intervalo entre 120 e 160 mg de N L-1. O perfilhamento e produção de grãos tiveram aumento linear com a aplicação de N. A adubação nitrogenada não afetou a produção de matéria seca.