NANOTOXICOLOGIA E NANOSSEGURANÇA

O LNNano 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 estudo dos efeitos de nanomateriais sobre sistemas biológicos e ambiente; visando uma avaliação proativa dos potenciais perigos (toxicidade) 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.

A Instalação de Nanotoxicologia e Nanossegurança desenvolve e emprega métodos alternativos ao uso de animais em experimentação científica – Princípio 3Rs (Replacement, Reduction e Refinement). Esta instalação 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.

Infraestrutura

Espalhamento de Luz Dinâmico e Eletroforético (Zetasizer Ultra)

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.

Espalhamento de Luz Dinâmico e Eletroforético (Zetasizer Ultra)

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.

Sedimentação por Centrifugação Diferencial (CPS Disc Centrifuge)

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).

Sedimentação por Centrifugação Diferencial (DCS)

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).

Microscopia Hiperespectral de Campo Escuro (CytoViva)

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.

Microscopia Hiperespectral de Campo Escuro (CytoViva)

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.

Toxicidade – Zebrafish (ZFET)

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.

Toxicidade – Zebrafish (ZFET)

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.