Água sanitária pode reduzir toxicidade de óxido de grafeno

Publicado em 06/05/2021
Por Assessoria de Comunicação CNPEM

Degradação e descarte de resíduos de nanomateriais com segurança é um desafio tecnológico que o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) investiga para prevenir impactos sobre a saúde humana e ambiental

 

O óxido de grafeno, um estratégico nanomaterial à base de carbono, sendo promissor para segmentos da indústria que dominam a tecnologia de ponta, agregando novas características e inovação aos produtos como tintas, filtros, embalagens, catalisadores, dispositivos eletrônicos, materiais biomédicos, construção civil e muitos outros. Materiais minúsculos que são capazes de gerar novas funcionalidades aos produtos e alterar propriedades, como viscosidade, resistência mecânica, condutividade elétrica, entre outras.

Diferentemente de outras fases do desenvolvimento tecnológico e industrial, a era da nanotecnologia chega com a consciência global e de que a incorporação de novos materiais deve vir acompanhada de maiores cuidados com a gestão de resíduos, considerando o ciclo de vida completo do produto. Desde a matéria-prima, passando pela manufatura até o descarte, e sempre considerando a sustentabilidade dos processos.

O compromisso com aspectos de saúde, ambiente e segurança é uma das referências que norteiam as pesquisas com nanomateriais desenvolvidas no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), organização social do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI). Nesta linha, um estudo recente revela um método químico simples e promissor para degradar e reduzir a toxicidade de óxido de grafeno.

O estudo, publicado na revista Chemosphere descreve resultados obtidos com a degradação química do nanomaterial de grafeno utilizando um produto muito comum e de baixo custo: o hipoclorito de sódio (água sanitária).

a) Fotografia para monitoramento da degradação do óxido de grafeno após incubação com solução aquosa de hipoclorito de sódio (NaClO 2,5%), de 0 a 9 dias. O óxido de grafeno disperso em água ultrapura (UPW) não sofre degradação ao longo do tempo. b) Análises das dispersões por espectrofotometria (Absorbância 550 nm).

O estudo

De acordo com a pesquisa,  o nanomaterial óxido de grafeno se degrada e se tornam muito mais solúveis e menos tóxico após incubação com água sanitária por uma semana.

“As partículas de óxido de grafeno degradadas ficam com tamanho menores que 30 nanômetros de diâmetro. Enquanto as sem modificação ou não degradadas, estão em torno de 150 nanômetros de diâmetro ”, revela o pesquisador Diego Martinez.

Em muitos casos a redução de tamanho das partículas poderia aumentar os riscos toxicológicos do grafeno e se tornar mais perigoso. Para investigar a toxicidade, o organismo modelo empregado foi o  C. elegans (Caenorhabditis elegans), um nematóide de 1 milímetro de tamanho, isolado de solos e comumente utilizado em toxicologia. O contato com o nanomaterial óxido de grafeno afetou a sobrevivência, crescimento e reprodução dos organismos; o que não foi observado para os organismos expostos com o material degradado. Para confirmar a interação e absorção oral dos nanomateriais foram usados recursos de microscopia hiperespectral, uma técnica avançada que permite rastrear nanopartículas dentro de tecidos biológicos com alta resolução.

“Após a degradação do óxido de grafeno, nós verificamos uma na redução da toxicidade aguda em aproximadamente 100%; além de ausência de efeitos sobre a fertilidade e reprodução dos organismos. Então imaginamos que esse pode ser um método útil para mitigar riscos e descartar resíduos materiais à base de grafeno com segurança”, explica o pesquisador Diego Martinez.

Imagens de microscopia hiperespectral de campo escuro (EDHM) do nematóide modelo C. elegans:  a) controle; b) expostos ao oxido de grafeno e c) expostos ao óxido de grafeno degradado. Os pontos vermelhos indicam os materiais de grafeno aderidos na cutícula e intestino do organismo após 24 horas de exposição.

 

Próximos passos

O trabalho contribuiu para uma melhor compreensão das transformação de materiais à base de grafeno e sua relação com toxicidade (mitigação), fundamentais para aprimorar os métodos de gestão de resíduos gerados por esse tipo de material durante seu ciclo de vida, porém, mas estudos complementares são necessários para exploração tecnológica desta metodologia.

“Obviamente, vamos ter que testar esses materiais de grafeno degradados sobre outros organismos modelos, como bactérias, algas, peixes e células de humanos. Já estamos fazendo isso, e também estamos estudando as interações com outros materiais presentes em efluentes, visando entender de maneira integrada seus potenciais efeitos sobre organismos vivos e impactos no meio ambiente”, alerta Diego Martinez.

 

Sobre o CNPEM

Ambiente de pesquisa e desenvolvimento sofisticado e efervescente, único no País e presente em poucos polos científicos no mundo, o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) é uma organização social supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações (MCTI). O Centro é constituído por quatro Laboratórios Nacionais e é berço do mais complexo projeto da ciência brasileira – o Sirius – uma das mais avançadas fontes de luz síncrotron do mundo.

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O Centro constitui um ambiente movido pela busca de soluções com impacto nas áreas de saúde, energia, meio ambiente, novos materiais, entre outras. As competências singulares e complementares presentes no CNPEM impulsionam pesquisas e desenvolvimentos nas áreas de luz síncrotron; engenharia de aceleradores; descoberta de novos medicamentos, inclusive a partir de espécies vegetais da biodiversidade brasileira; mecanismos moleculares envolvidos no surgimento e na progressão do câncer, doenças cardíacas e do neurodesenvolvimento; nanopartículas funcionalizadas para combate de bactérias, vírus, câncer; novos sensores e dispositivos nanoestruturados para os setores de óleo e gás e saúde; soluções biotecnológicas para o desenvolvimento sustentável de biocombustíveis avançados, bioquímicos e biomateriais.