O LNNano/CNPEM tem o compromisso com o desenvolvimento de nanomateriais e novos materiais funcionais em bases seguras e sustentáveis na direção da inovação responsável e Safe-by-Design. Nesse sentido, oferecemos facilidades e apoio técnico-científico para o estudo integrado dos efeitos de nano materiais sobre sistemas biológicos e ambiente, visando uma avaliação proativa da toxicidade/biocompatibilidade e riscos envolvidos durante o desenvolvimento destes materiais, incluindo seus derivados funcionalizados, subprodutos e resíduos (ciclo de vida).  Apoiamos a geração de produtos inovadores no Brasil em harmonia com a proteção da saúde humana, animal e ambiental.​

O Laboratório de Nanotoxicologia e Nanossegurança desenvolve e emprega métodos alternativos ao uso de animais em experimentação científica – Princípio 3Rs (Replacement, Reduction e Refinement). O laboratório possui nível de biossegurança NB-2 e disponibiliza equipamentos de proteção individual (EPIs) para todos seus usuários; além de manter padrões elevados de boas práticas de laboratório (BPL) para garantia da qualidade dos projetos de pesquisa, resultados e serviços realizados. ​

Estão disponíveis neste laboratório: i) sala de preparo de amostras e de esterilização de materiais; ii) sala de cultura de células (in vitro), iii) leitoras de microplacas (UV-Vis e fluorescência), iv) microscópio invertido de fluorescência, v) organismos modelos in vivo (e.g. E. coli e B. subtilis (bactérias), S. cerevisiae (fungo), D. magna e D. similis (microcrustáceos); S. frugiperda (inseto), G. max (planta), C. elegans (nematóide), D. rerio (peixe) e vi) caracterização de nanobiointerfaces, mecanismos de toxicidade e nanoinformática.​

Descrição: Equipamento fundamental para caracterização de nanopartículas, nanomateriais, polímeros e biomoléculas dispersos em meio líquido como água, solventes orgânicos, tampões e meios biológicos em geral. O estudo da toxicidade de qualquer tipo de nanoestrutura passa pelo entendimento da sua interação com o meio de cultura e fluidos biológicos (caracterização do tamanho, carga elétrica, formação de biocoronas e fenômenos de agregação/aglomeração). Além disso, para a execução de muitos protocolos e ensaios normalizados (toxicidade, segurança e regulação) exige a caracterização das dispersões de nanomateriais utilizando as técnicas de Dynamic Light Scattering (DLS) e Eletrophoretic Light Scattering (ELS). O equipamento Zetasizer Ultra possui uma nova tecnologia para medir o tamanho de partículas em dispersões através de medidas rápidas de espalhamento de luz dinâmico em multi-ângulo (MADLS®), o que aumenta significativamente a precisão e acurácia das medidas de tamanho. Além disto, o Zetasizer Ultra apresenta um método para determinação a concentração/número de partículas em dispersão.

Especificações:
– Multi-Angle Dynamic Light Scattering (MADLS) e Eletrophoretic Light Scattering (ELS) – (Zetasizer Ultra, Malvern, UK).
– Ângulos: 173°, 13° e 90°.
– Diâmetros alcançados: 0.3 nm a 15 μm.
– Concentração mínima: 0.1 mg/mL ou 15 kDa (proteína).
– Medidas de potencial zeta de partículas entre 3.8 nm a 100 μm.
– Análise de concentração de partículas: de 1×108 a 1×1012 partículas/mL.
– Acessórios: titulador automático (MTP-3) e viscosímetro (SV-10).

Descrição: A técnica de Sedimentação por Centrifugação Diferencial (Differential Centrifugal Sedimentation – DCS) é capaz de analisar o tamanho de partículas em suspensões aquosas com alta resolução. Através de força centrífuga em disco de alta velocidade (até 24.000 rpm), partículas na faixa de 3 nm a 50 μm podem ser caracterizadas com precisão. Esta técnica é uma excelente ferramenta para monitorar o tamanho de nanopartículas e processos de aglomeração/agregação dos materiais em meios e fluidos biológicos, como em água mineral, meio de cultura celular, plasma humano e entre outros meios de interesse. Na área de nanotoxicologia e nanobiotecnologia, por exemplo, pode ser empregada a técnica DCS para a caracterização da interação de proteínas com superfície de nanopartículas (formação de biocoronas) e monitorar a estabilidade coloidal das dispersões (fenômenos de aglomeração).
Especificações:
•Differential Centrifugal Sedimentation (DCS) – CPS
Disc Centrifuge, Mod. DC24000UHR (CPS Instruments Inc., Prairieville, USA).
•Velocidade máxima e mínima do disco: 24000 rpm
e 600 rpm, respectivamente.
•Tamanho máximo e mínimo mesurável: > 40 μm e
<0.01 μm, respectivamente.
•Resolução mínima e típica (diferença de tamanho
para picos estreitos): 10 % e < 5 %, respectivamente.
•Acurácia e repetibilidade mínima e típica (comparável com padrões de calibração): ± 2 % e
± 0.5 %, respectivamente.

Descrição: A Microscopia Hiperespectral de Campo Escuro (Enhanced dark-field hyperspectral microscopy – EDHM) é um sistema para a identificação de nanopartículas após interação com sistemas biológicos e matrizes complexas diversas. Este equipamento combina as técnicas de microscopia optica de campo escuro (VNIR 400-1000 nm) e de fluorescência para geração de imagens espectrais de alta resolução (Sistema CytoViva®). Através de um software avançado de análise é gerado uma biblioteca espectral com resolução nanométrica do material em estudo a partir de seus espectros de espalhamento de luz. Uma vez obtida a assinatura espectral do nanomaterial de interesse é possível identificá-lo em diferentes matrizes, como células e tecidos biológicos. Esta identificação é feita com base na identidade espectral do nanomaterial (biblioteca), não tendo a necessidade de empregar contrastes ou fluoróforos para marcar o nanomaterial em estudo. Desse modo, é possível diferenciar as nanopartículas isoladas, de nanopartículas funcionalizadas, revestidas com biomoléculas ou em agregados, uma vez que sua identidade espectral é alterada. Contudo, padrões e modificações morfológicas nos tecidos biológicos também podem ser monitoradas utilizando EDHM.
• Enhanced dark-field hyperspectral microscopy (EDHM) – CytoViva microscopy (CytoViva Inc., Auburn, USA);

Especificações:
• Microscópio óptico de campo escuro (Olympus, Modelo BX53) equipado com objetivas de 10, 40, 63 e 100x e filtros de fluorescência nos comprimentos de onda dos fluoróforos DAPI (azul), Texas Red (vermelho) e FITC (verde);
• Câmera espectral com faixa de 400 a 1000 nm (VNIR) e resolução espectral de 1.5 nm (com abertura de 30 μm). Largura máxima de varredura espacial de 896 μm com ampliação de 10x;
• Tamanho do pixel: 6.45 μm x 6.45 μm;
• Resolução: 1392 x 1040;
• Tempo de exposição: de 5 μs a 60 seg;
• Software para análise de imagem: Envi 4.8.

Descrição: Nanomateriais apresentam diversificadas aplicações tecnológicas e grande potencial para inovação em múltiplos setores industriais: saúde, energia, materiais avançados, eletrônica, cosméticos, agricultura, meio ambiente, entre outros. Contudo é fundamental a avaliação da (nano)toxicidade para subsidiar procedimentos de gestão de riscos, segurança e regulações, garantindo assim, a exploração comercial destes materiais em bases seguras e sustentáveis.
Zebrafish é um importante modelo biológico para caraterização da toxicidade de compostos químicos e nanomateriais em geral. Nesse sentido, o LNNano implementou um protocolo para realização de ensaios de toxicidade utilizando embriões de Zebrafish (ZFET) e que está disponível para usuários externos. O emprego do ensaio ZFET é uma estratégia promissora para avançarmos no conceito safe-by-design, e em especial, na aplicação de princípios de química verde durante o desenvolvimento da nanotecnologia e novos materiais.
•Zebrafish Embryo Acute Toxicity Test (ZFET): excelente método para avaliação da toxicidade e/ou biocompatibilidade de nanomateriais, sendo comumente empregado em toxicologia com um modelo biológico (tanto para área biomédica como ambiental);
Especificações:
•Espécie: Danio rerio, e popularmente conhecido como Zebrafish ou Paulistinha;
•Peixe de água doce com 70% de homologia genética com humanos;
•Sua alta taxa reprodutiva e similaridade com humanos fazem dele um modelo alternativo ao uso de animais roedores;
•Atende ao critério dos 3Rs (Replacement, Refinement e Reduction);
•Parâmetros monitorados no ZFET: mortalidade, taxa de eclosão, crescimento, deformação e presença de edemas;
•Tempo de exposição: 96 h; Temperatura: 28 °C e Fotoperíodo: 14/10 h (claro/escuro).