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.

EFEITO DA ADUBAÇÃO ORGÂNICA NA PRODUÇÃO DE BIOMASSA EM QUEBRA-PEDRA (Phyllanthus stipulatus, EUPHORBIACEAE) EM MANAUS, AMAZONAS, BRASIL

O quebra-pedra (Phyllanthus stipulatus (Raf.) Webster, Euphorbiaceae) é um importante remédio popular usado para reduzir o ácido urico no sangue e facilitar a eliminação de cálculos renais. Para avaliar a produção de biomassa dessa espécie utilizou-se sementes de populações naturais num experimento realizado em Manaus, AM. Adotou-se um delineamento experimental de parcelas subdivididas, onde as parcelas foram: (a) o ambiente natural e (b) o ambiente com tela plástica sombrite com 50% de luminosidade, e as subparcelas constituídas por dosagens de 0,2,4,6,8 e 10 kg de composto orgânico/ m2. Não foram encontradas diferenças significativas entre os ambientes na biomassa total das plantas (63,1 g vs 62,3 g fresca e 26,6 g vs 25,6 g seca), embora tivessem sido encontradas para a altura (70,0 cm a pleno sol vs 96,2 cm sombra) e, conseqüentemente, para a biomassa do caule (5,lg vs 5,7 g seca, respectivemente). O quebra-pedra responde bem a adubação orgânica, tanto na biomassa total, como em todas as partes da planta. A melhor resposta, em termos de rendimento, se deu sob o efeito de 10 kg de CO/m2 incorporado ao solo ( 1,26 kg/m2 de biomassa fresca e 0,55 kg/m2 de biomassa seca). Em comparação com a testemunha, este tratamento produziu 43% mais biomassa seca total. No entanto, a razão benefício/ custo sugere que 4 kg de CO/m2 é a quantidade máxima que é economicamente viável no solo usado. A biomassa total é composta de 17,2% de raízes, 22,3% de caules, 23,1% de galhos e 37,4% de folhas. O crescimento das plantas exige muito potássio e pouco fósforo, magnésio e micronutrientes.

CANTINONA DE SIMABA POLYPHYLLA(CAVALC.) THOMAS (SIMAROUBACEAE)

Uma cantin-2,6-diona (1) foi isolada do extrato etanólico da madeira de Simaba polyphylla (Cavale.) Thomas coletada próximo a Manaus. O composto 1 foi previamente isolado de S. multiflora, S. guianensis e S. cedron, sendo essa a primeira citação de ocorrência em S. polyphylla.

Comportamento de painéis de alvenaria reforçados com FRCM sujeitos a ações no plano: Estudo da interface

O presente trabalho dedica-se à caracterização do comportamento de modelos de alvenaria reforçada com FRCM (fiber reinforced cementitious matrix) quando sujeitos a ações que atuam no plano da parede. O sistema de reforço, composto por uma camada de argamassa cimentícia reforçada com uma malha de CFRP (carbon fiber reinforced polymer), foi aplicado a modelos de alvenaria de tijolo furado. Considerando a importância da interface entre a camada de reforço e o substrato para a eficiência do sistema de reforço, procedeu-se à caracterização do comportamento mecânico da interface por intermédio de ensaios de corte direto, com os quais foi possível definir as superfícies de cedência e de rotura da interface. Os resultados obtidos permitiram a quantificação dos parâmetros que caracterizam a interface entre o material cerâmico e uma argamassa do tipo PFRM (polypropylene fibre reinforced mortar) quando sujeita a cargas de corte combinadas com cargas normais à interface. Através de expressões analíticas e do critério de rotura de Mohr-Coloumb foi analisada a adequação de um critério baseado numa aproximação linear, aos dados obtidos experimentalmente.

Efeito de diferentes arranjos no consórcio milho-feijão e milho-caupi no Acre, Brasil

Visando estudar um sistema de cultivo para o consórcio do milho (Zea mays L.) com feijão (Phaseolus vulgaris L.) e milho com o caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp), foram conduzidos experimentos durante os anos de 1995 e 1996, em Rio Branco, Acre. Quatro diferentes arranjos (uma, três, cinco e sete fileiras de feijão ou caupi para uma fileira de milho) foram testados no delineamento de blocos ao acaso com quatro repetições. A produtividade do feijão e do caupi, no arranjo de linhas 1:1, foi significativamente inferior aos demais, evidenciando que as leguminosas foram afetadas pela competição com milho. A produtividade do milho decresceu linearmente de acordo com o arranjo, devido as menores populações de plantas utilizadas. O sistema consorciado mais promissor, demonstrado pela produção equivalente, foi o arranjo composto por uma fileira de milho para três fileiras das leguminosas.

Composição florística e parâmetros estruturais de um hectare de floresta densa de terra firme no rio Uatumã, Amazônia, Brasil

Foi inventariada uma área de floresta densa de terra firme no rio Uatumã, município de São Sebastião, Estado do Amazonas (2º 20' 04" S e 58º 45' 26" W), objetivando estudar a composição florística, riqueza de espécies e parâmetros estruturais da vegetação. Executou-se o levantamento de um hectare, empregando-se um transecto de 10 χ 1000 m, dividido em 20 parcelas de 10 χ 50 m, onde mensuraram-se todos os indivíduos com DAP > 10 cm, incluindo árvores, cipós e palmeiras. O estrato inferior foi abordado em pequenas parcelas de 2 χ 2 m, obedecendo o critério de categoria de tamanho. Os parâmetros estruturais foram avaliados por meio do IVI (índice de Valor de Importância) das espécies, número de indivíduos por classe de diâmetro e espectro biológico do estrato inferior. Foram registrados 741 indivíduos (com DAP ≥ 10 cm), distribuídos em 46 famílias, 118 gêneros e 145 espécies. As famílias com maior número de espécies foram Leguminosae sensu lato (33), Myrtaceae (8) e Lauraceae (7), representando 33% do total de indivíduos registrados. Protium apiculatum e Eschweilera coriacea foram as espécies com maior IVI (22,4 e 17,6 respectivamente), representando 15% do total. Estas duas espécies foram as que apresentaram maior uniformidade de distribuição e maior número de indivíduos na área. O estrato inferior é composto de alta proporção de indivíduos (28,7%), cujas espécies representam 25,4% do total de espécies registradas que têm seu ciclo de vida neste estrato. Portanto, estas espécies não podem ser incluídas como parte da regeneração florestal, como é considerada por muitos projetos de manejo florestal.

Avaliação de desempenho de conetores numa nova técnica para reabilitação de estruturas de alvenaria e betão

Neste trabalho é dada continuidade à investigação previamente realizada no âmbito de uma nova técnica de reabilitação de estruturas de alvenaria baseada na projeção de finas camadas de argamassa reforçada com fibras (FRCC). Para tal, foi desenvolvido um programa experimental composto pela realização de ensaios de push-out em provetes reforçados segundo esta técnica, com o intuito de avaliar a influência da utilização de diferentes tipos de conetores na capacidade resistente e no comportamento da interface entre o material de reforço e o material reforçado.

Modelo para calcular a contribuição da fibra na resistência à punção de lajes em concreto reforçado com fibra de aço

Neste artigo, formulações analíticas são desenvolvidas para calcular a resistência à punção de lajes lisas de concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) e que também são reforçadas à flexão por barras de aço (reforço convencional). A partir de análises estatísticas sobre um banco de dados que reúne resultados experimentais de caracterização do comportamento pós-fissuração do CRFA, equações são estabelecidas para avaliar parâmetros da resistência residual à tração na flexão (fRi) a partir de informações fundamentais que caracterizam a fibra de aço. O parâmetro de resistência fRi, proposto pelo ModelCode10 foi usado para definir a lei tensão-abertura da fissura (σ-w) que simula o mecanismo de reforço da fibra em um material cimentício. A segunda parte do artigo descreve uma formulação analítica baseada nos conceitos propostos por Muttoni e Ruiz, onde a lei σ-w é convenientemente integrada para simular a contribuição da fibra de aço na resistência à punção de lajes em CRFA. A partir de um banco de dados, composto de 154 ensaios de punção, o bom desempenho da proposta apresentada é demonstrado. O desempenho do modelo também é evidenciado comparando-se os seus resultados a outros modelos.

Estocagem tecidual e utilização de lipídeos em Matrinxã, Brycon cephalus (Günther, 1869)

Os lipídeos exercem diversas funções biológicas, como constituintes de membranas, precursores de hormônios, e por seu alto conteúdo calórico, um eficiente composto para estoque de energia. Nos peixes, ao contrário dos mamíferos, os modelos de deposição lipídica são mais diversos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a concentração de lipídeo total no plasma e nos tecidos somático e reprodutivo do matrinxã, Brycon cephalus, macho e fêmea, destacando alguns índices somáticos relacionados à dinâmica desse substrato. De outubro/97 a janeiro/99, foram amostrados, mensalmente, 8 a 12 peixes, totalizando 174 animais. Após anestesia, retirou-se sangue heparinizado para dosagem do triacilglicerol plasmático. Cada peixe foi mensurado e fígado, gônadas e gordura visceral retirados e pesados para cálculo do IHS (índice hepatossomático) IGS (índice gonadossomático) e IGVS (índice gorduro-viscerossomático). Os maiores teores do lipídeo total ocorreram no músculo vermelho, com aproximadamente 18%, seguido pelo fígado e gônadas com valores médios de 16,5%. O músculo branco apresentou o menor teor com 2,3%. A análise de variância dos IHS e IGVS mostrou que ambos apresentaram efeito significativo para bimestre, com índices mais baixos em períodos de temperaturas mais altas, e não significativo para sexo e a interação sexo e bimestre. O matrinxã estoca lipídeos em vários tecidos corpóreos incluindo gordura mesentérica, fígado, músculos e gônadas.

Performance de populações de Milho (Zea Mays L.) em terras altas sob cerrado no Centro-sul do estado do Tocantins, Brasil1

No estado do Tocantins, o cultivo de milho em "terras altas sob cerrado" apresenta níveis de produtividade variáveis, cuja média não ultrapassa 2 t/ha. Fatores de solo, como acidez, baixos teores de Ca, Mg, Ρ e Κ e matéria orgânica, concorrem para reduzir as produtividades. O desenvolvimento de materiais genéticos melhorados busca contribuir na superação dessas limitações. Como atividade inicial em um programa de melhoramento genético, o presente estudo avaliou um total de 160 populações de milho, nas safras 1994/95, 1995/96 e 1998/99, nos municípios de Pedro Afonso e Gurupi, em termos de produtividade de grãos (PG), altura da planta (AP), altura da espiga (AE) e dias para florescimento feminino (FF). Para PG, os efeitos de populações foram significativos em todas as avaliações, ocorrendo produtividades entre 1,59 t/ ha a 7,46 t/ha. Destacaram-se as populações IAPAR 51, EGO 17, CMS 08, CMS 50, COMPOSTO TERRAS BAIXAS, TAIÚBA, TAITINGA, CMS 28, CMS 15 e SIKALQ, em Pedro Afonso, e K9201, CMS 39, BR 105 e CMS 03, em Gurupi, com produtividades acima de 5 t/ha. As diferenças nas performances produtivas e agronômicas em Pedro Afonso e Gurupi, juntamente com efeitos significativos das interações populações χ locais, alertam para a condução de programas de melhoramento específicos para cada local.

Tecnologias da informação e comunicação na formação continuada de professores: estudode caso em escolas do Brasil e Portugal com recursos e aplicação do Google+

Tese de Doutoramento em Ciências da Educação (área de especialização em Tecnologia Educativa)

Análise morfológica de sementes, germinação e plântulas de jatobá (Hymenaea intermedia Ducke var. adenotricha (Ducke) Lee & Lang.) (Leguminosae-caesalpinioideae)

As leguminosas são usadas para compor Sistemas Agroflorestais, cujo sucesso de implantação depende de informações básicas sobre as espécies que compõem os diferentes extratos. Hymenaea intermedia var. adenotricha é uma leguminosa com potencial para aproveitamento agroflorestal na região. As sementes foram coletadas de matrizes na área de floresta natural da Província Petrolífera de Porto Urucu - Amazonas. O estudo foi realizado em condições de viveiro e laboratório da Faculdade de Ciências Agrárias (UFAM). A semente de Hymenaea intermedia var. adenotricha é eurispérmica, com testa de consistência pétrea (desidratada) e cartácea (hidratada). O tegumento apresenta quatro estratos celulares com o primeiro formado por células finas e longas em paliçada, sendo visível a "linha lúcida". O embrião é axial, total, de cor amarelo-esverdeado. Os cotilédones são carnosos, inteiro com radícula escondida. A plúmula é rudimentar. A germinação é epígea fanerocotiledonar, com emergência curvada. A plântula apresenta sistema radicular pivotante com raiz primária axial, sub-lenhosa, estriada, glabra. As raízes secundárias são curtas, pouco ramificadas, porém entrelaçadas, resinosas e sem nódulos. O protófilo é composto, com folíolos opostos, sésseis. O primeiro metáfilo apresenta-se composto, bifoliolado, com folíolos assimétricos levemente falcado-oblongo.

Notas sobre Ugni Turcz. (Myrtaceae) na Amazônia Brasileira

O objetivo deste trabalho é registrar a ocorrência de Ugni Turcz., um gênero raro e mal conhecido na Amazônia Brasileira. Ugni é composto por quatro espécies, sendo que apenas Ugni myricoides (Kunth) O. Berg ocorre no Brasil, habitando principalmente regiões de altitude nos Estados de Roraima e Amazonas (Serra da Neblina), sendo conhecido nos Herbários regionais somente de uma coleta. Ugni têm sido considerado por muitos botânicos como sinônimo de Myrtus Linnaeus, devido ambos apresentarem caracteres morfológicos muito semelhantes entre si. Porém, Ugni é caracterizado por apresentar hábito arbóreo ou arbustivo, folhas pequenas, freqüentemente com 2 cm de comprimento ou menos, coriáceas, margens revolutas, venação secundária inconspícua, inflorescências unifloras, corola (4) 5-mera, pétalas brancas, com mancha avermelhada no centro, estames 25-30, anteras sagitadas, ovário (2-) 3-locular, 4-23 óvulos por lóculo, sementes 15-20 e embrião em forma de C.

Biomassa acima do solo de um ecossistema de "campina" em Roraima, norte da Amazônia brasileira

Foi estimada a biomassa (viva + morta) acima do solo de um ecossistema de "campina" localizado em Roraima, norte da Amazônia brasileira. A biomassa foi determinada a partir de um inventário fitossociológico (1 ha amostral) e distribuída em dois estratos: (1) gramíneo-lenhoso, composto de "ervas + liquens" (Poaceae, Cyperaceae, Eriocaulaceae, Cladonia spp), Bromeliaceae, plântulas, "litter" fino e grosso e, (2) arbóreo-arbustivo, composto por árvores e arbustos. O estrato gramíneo-lenhoso foi estimado pelo método direto (corte e pesagem) através de 10 quadras de 1m², aproveitando os transectos do inventário. O estrato arbóreo-arbustivo foi estimado pelo método indireto com o corte de 98 indivíduos de diferentes espécies e diâmetros. Foi gerado um modelo para expressar a relação entre a biomassa seca total (kg), a circunferência de base (cm) e a altura total (m) para os indivíduos deste estrato. A equação foi aplicada nos 3.966 indivíduos.ha-1 observados no inventário. A biomassa total foi estimada em 15,91 t.ha-1, sendo 2,20 ± 0,23 t.ha-1 (13,8%) do estrato gramíneo-lenhoso e 13,70 ± 7,13 t.ha-1 (86,2%) do arbóreo-arbustivo. A espécie arbórea de maior biomassa foi Humiria balsamifera (Aubl.) St. Hill. (8,43 t.ha-1), seguida de Pagamea guianensis Aubl. (1,14 t.ha-1). Estes resultados são importantes para refinar os cálculos de emissão de gases do efeito estufa pela queima e decomposição da biomassa acima do solo em ecossistemas de campinas na Amazônia.

Algorithms and tools for in silico design of cell factories

PhD thesis in Bioengineering