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Nanotecnologia e Nanociência: Aspectos gerais, aplicações e perspectivas no contexto do brasil

A nanotecnologia está cada vez mais evidente no dia-a-dia da população brasileira. E esta constatação vem de pequenos detalhes. O número de aplicações que utilizam algum tipo de nanotecnologia tem aumentado a cada ano e de maneira acelerada.

Para entender um pouco mais sobre esta tecnologia em escala nanométrica, sua origem e tendências brasileiras, a Analitica News conversou com Glauciene Paula de Souza Marcone, docente do Instituto Federal do Rio de Janeiro.

Analitica News: Quando surgiu a nanotecnologia?

Glauciene Marcone: Antes de surgir o conceito de nanotecnologia e nanociência, a primeira vez que se ouviu falar sobre isto foi em 1959, em um encontro da American Physical Society, em Pasadena, EUA. O físico americano Richard Feynman provocou os presentes com a frase: “Há muito espaço lá embaixo”, referindo-se à possibilidade de se escrever a oração do “Pai nosso” na cabeça de um alfinete, ou até mesmo uma enciclopédia inteira. O conceito “nano” aplicado à tecnologia foi inserido por Norio Taniguchi, em 1974, quando tornou-se possível a obtenção de materiais a nível nanométrico. Com a evolução dos microscópios de sonda, os engenheiros da IBM, Don Eigler e Erhard Schweizer, conseguiram em 1989 escrever o logotipo da empresa com 35 átomos de xenônio, através da microscopia de varredura de sonda. Deste modo, tornou-se possível a manipulação de sistemas na escala nanométrica, surgindo então os nanomateriais, que compõem a nanociência e a nanotecnologia, e gerando produtos cada vez mais presentes no cotidiano das pessoas.

Analitica News: Qual é a dimensão da nanotecnologia?

Glauciene Marcone: O prefixo “nano” refere-se à escala de medida cuja grandeza é o nanômetro (nm), que corresponde a um bilionésimo do metro, 10-9 m. Na Figura 1, observa-se que na escala de 1Å a 100 nm, encontram-se o comprimento da ligação química, a largura da molécula de DNA que corresponde a cerca de 10 átomos de H enfileirados (2 nm) e a molécula de proteína. Na escala micrométrica estão as estruturas de vírus, bactérias e hemácias.

Analitica News: Como são denominados os nanomateriais?

Glauciene Marcone: De forma geral, os NM são classificados como orgânicos e os inorgânicos. Dentre os principais NM orgânicos destacam-se os nanotubos de carbono (de parede simples e de parede dupla) e o fulereno (C60). Com relação aos óxidos metálicos, o TiO2 tem ampla aplicação, assim como os metais, tais como as nanopartículas de prata e ouro. Os pontos quânticos (quantum dots) têm sido utilizados como nanomarcadores biológicos e as nanopartículas poliméricas, lipídicas e dendrímeros, são aplicadas na área farmacêutica. Além disso, os tipos de nanomateriais são classificados de acordo com as suas propriedades físicas e químicas. Os mais estudados são: nanotubos de carbono, semicondutores, os metálicos e os de interesse farmacêutico.

Analitica News: Como funciona a aplicabilidade de nanomateriais?

Glauciene Marcone: A obtenção de um nanomaterial específico envolve dois processos distintos, denominados top-down (de cima para baixo) ou botton-up (de baixo para cima). Destaca-se como método up-down mais comum, a litografia, que consiste em um processo a seco que utiliza a luz para fazer gravações de padrões, como, por exemplo, a confecção de chips. Já os métodos botton-up baseiam-se na auto-organização do sistema, a partir de átomos e moléculas no sentido da estabilidade. Estes métodos ocorrem com a utilização de solventes, através de sínteses que utilizam processos químicos, físicos ou biológicos para a obtenção do nanomaterial de interesse.

Analitica News: Como funciona a nanotecnologia na área farmacêutica? E quais são suas vantagens?

Glauciene Marcone:
Os sistemas nanoestruturados contêm fármacos que serão liberados no organismo de forma controlada e específica. De forma geral, a função de um nanosistema de liberação de fármaco é no encapsulamento de princípios ativos que são utilizados no tratamento de doenças ou no seu diagnóstico. Estes por sua vez, são mais eficientes que os sistemas de encapsulação convencionais, pois ao possuir menor tamanho facilita a sua administração por várias vias (oral, nasal, pulmonar e transcutânea) e liberação no organismo. Outras vantagens estão associadas à proteção da droga da degradação, aumento da sua solubilidade e biodisponilidade, bem como minimizar possíveis efeitos tóxicos da droga.

Analitica News: Porque a nanotecnologia é uma tendência mundial?

Glauciene Marcone: Seja para viabilizar a obtenção ou a aplicação de um nanomaterial, observa-se que a nanotecnologia e nanociência apresentam multidisciplinaridade intrínseca, pois envolve a interligação de grandes áreas da ciência, como a química, biologia, física, medicina, engenharia e informática. Observa-se que, em decorrência do tamanho, as propriedades ópticas, elétricas, de transporte, magnéticas, catalíticas e mecânicas dos NM podem ser drasticamente diferentes quando compradas ao material sólido massivo. Desta forma, os NM estão sendo aplicados em vários setores, como o de energia, iluminação, automobilístico, de embalagens, cosméticos, tecidos, fármacos e esportivo. Por viabilizarem produtos finais mais leves, eficientes e principalmente de baixo custo, muitos produtos contendo NM encontram-se em fase de comercialização em cosméticos, eletrodomésticos, vestimentas, fármacos, dentre outros.

A evolução desta tecnologia reflete nos investimentos aplicados, principalmente por países da Europa, Estados Unidos e Japão. Neste sentido, de 2000 a 2003, os investimentos mundiais em N&N foram de aproximadamente dois bilhões de dólares. Já em 2008, este montante ultrapassou os oito bilhões de dólares e a tendência é de crescimento nos dias atuais. Embora os investimentos do Brasil em pesquisa e desenvolvimento (P&D) de nanotecnologia, sejam menores do que os índices mundiais, nosso país também apresenta um crescimento.

O programa para desenvolvimento e disseminação das nanociências, desde 2000 até 2007, investiu cerca de 320 milhões de reais, sendo, deste total, metade vindo do governo e o restante do setor privado.

Em todo o mundo, os investimentos em nanotecnologia – sobretudo nos setores farmacêutico, de alimentos, saúde, de semicondutores e outros bens de consumo–, foram estimados em 693 bilhões de dólares no ano de 2012, passando a um trilhão de dólares em 2013. Em 2015, alcançou 2,95 trilhões de dólares, o que corresponde a cerca de 15% do mercado global, segundo o Lux Research, Instituto de Pesquisas Internacional.

Analitica News: Quando a nanotecnologia chegou ao Brasil?

Glauciene Marcone: A estrutura do Brasil quanto à pesquisa em N&N iniciou em 2000 com a implementação de quatro redes, denominadas (Nanobiotec, Nanomat, Renami e Nanosemimat), as quais foram fomentadas pelo MCT-CNPq (Ministério da Ciência e Tecnologia – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico) e organizadas de modo a envolver profissionais de diferentes formações em instituições de ensino, pesquisa e em empresas. Em seguida, em 2001, com o intuito de promover o desenvolvimento, difusão e a consolidação da pesquisa em N&N no país, foram criados os Institutos do Milênio: Institutos do Milênio de Materiais Complexos, Rede de Pesquisa em Sistema em Chip, Microssistemas e Nanoeletrônica e o Instituto Multidisciplinar de Materiais Poliméricos. Em 2003, foi implantado o Programa “Desenvolvimento da Nanociência a da Nanotecnologia”, que tinha como objetivo aumentar a competitividade da indústria nacional, através de novos processos e produtos da nanotecnologia.

Com esta iniciativa foi possível garantir recursos e fortalecer as redes e os Institutos do Milênio. Adicionalmente, foi criada a Rede Renanosoma – Rede de Pesquisa em Nanotecnologia, Sociedade e Meio Ambiente, que abrange os estudos sobre aspectos éticos e os impactos sociais da N&N.

Analitica News: Quais são os principais setores e indústrias que utilizam a nanotecnologia?

Glauciene Marcone: Os principais setores de atividade responsáveis pelo mercado mundial de nanotecnologia são os setores químico, de semicondutores, eletrônicos, farmacêuticos e saúde, automotivo, embalagens, energia, defesa e aeronáutico, remediação e proteção ambiental. Contudo, no Brasil são 150 empresas que desenvolvem nanotecnologias e estão distribuídas nos setores da indústria química (e.g. têxtil, tintas e embalagens, catalisadores e revestimentos), petroquímica e na área da saúde. Além disso, na área médica há a aplicação de nanomaterais como ferramentas de diagnóstico de implantes de dispositivos. De acordo, com um levantamento realizado pela ANVISA, aproximadamente 637 produtos foram listados, dentre eles, o maior número é de cosméticos com 599 produtos. Os saneantes, medicamentos, produtos para a saúde e alimentos correspondem aos demais tipos de produtos.

Glauciene Marcone
25/11/2016
Fonte: Revistas Científicas