Risco de o uso de nanopartículas de prata sobre os seres humanos: Toxicidade da prata e suas Efeitos na Saúde

PIERRE BASMAJI

CENTRO DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO BIOTECNOLOGICO INNOVATECS, RUA NOVE DE JULHO 1312, 13560-042 SAO CARLOS-SP

Nanomateriais têm muitos benefícios potenciais para a sociedade com o seu desenvolvimento e implantação em ciência, engenharia e tecnologia. Seus benefícios, no entanto, precisam ser atendos com qualquer custo potencial para o saúde pública e meio ambiente .

Em nanotecnologia, uma partícula nano é definido como um pequeno objeto ou partícula que se comporta como uma unidade inteira em termos de transporte e propriedades . Nanotechnologia tira vantagem do fato de que quando um material sólido torna-se muito pequeno, o aumento da sua área de superfície específica , o que leva a um aumento na reatividade de superfície e efeitos relacionados quântico . As propriedades físicas e químicas dos nanomateriais podem ser muito diferentes daqueles do mesmo material na forma de maior massa. Os nanomateriais (tais como nanotubos e nanorods ) e nanopartículas são partículas que têm pelo menos uma dimensão na gama de 1 a 100 nm . As nanopartículas são classificadas apenas com base no seu tamanho, e pode ou não exibem propriedades de tamanho relacionadas que diferem significativamente daqueles observados nos materiais a granel ( ASTM, 2006; Buzea et al, 2007 . ) . Devido às propriedades de prata em nanoescala , nanoprata é hoje utilizado em um número crescente de produtos de consumo e médica. Os nanomateriais são nanopartículas que têm propriedades físico-químicas especiais , como resultado do seu tamanho pequeno ( Buzea et ai. , 2007).

A prata tem sido conhecida por ser um agente antibacteriano, antifúngico e antiviral potente, mas nos recentes anos, o uso de prata como um biocida em solução, suspensão e, especialmente, na forma de nano-partículas tem experimentado um avivamento dramática. Devido às propriedades de prata no nível nano, nanoprata é atualmente utilizada em um número crescente de produtos de consumo e médica. O notavelmente forte atividade antimicrobiana é uma das principais razões para o recente aumento no desenvolvimento de produtos que contêm nanoprata. Exemplos de produtos de consumo que contêm nanoprata incluem materiais de embalagem de alimentos, suplementos alimentares, têxteis, eletrônicos, eletrodomésticos, cosméticos, dispositivos médicos, desinfetantes, água e sprays de ambiente. Existe uma necessidade para o desenvolvimento de métodos para medir a concentração nanoprata , tamanho, forma, carga de superfície , a estrutura cristalina , a química da superfície e as transformações de superfície. Algumas perguntas importantes a responder :

Nanoprata é tóxico? Quais são os mecanismos de toxicidade ? Em que condições ocorrem os mecanismos ?

Há evidências de que a prata, e em particular nanoprata, é tóxica para os organismos aquáticos e terrestres, uma variedade de células de mamíferos in vitro, e pode ser prejudicial para a saúde humana. enquanto que, sem dúvida, prata e nanoprata ter aplicações úteis na área médica (por exemplo, como revestimentos para dispositivos médicos, como o tratamento de feridas ou para as vítimas de queimaduras graves ), a sua utilização pode precisar de ser estritamente controlados. A resistência bacteriana aos antibióticos é um problema crescente no mundo , e uso indiscriminado de prata biocida em inúmeros produtos de consumo não é apenas desnecessária, mas pode aumentar ainda mais a resistência bacteriana a um nível perigoso (Mühling et al., 2009). Existem indicações preliminares de que na forma de nanopartículas, a toxicidade de prata iónica pode ser aumentada, ou que as nanopartículas podem exercer a sua própria toxicidade.

Nanopratar pode dissociar para formar íons de prata na presença de umidade .É também possível que as nanopartículas de iões de prata a partir de blindagem tais interações, entregando os iões de prata livres para as membranas dos organismos ou nas células. Nesse caso, uma acentuação dos riscos a saude, seria esperado, além disso associada com uma massa semelhante da própria prata.

Os efeitos de saúde mais comuns associados à exposição crônica a prata são um cinza permanente ou coloração azul -acinzentada da pele ( argyria ; Figura .1 e 2) e outros órgãos ( ATSDR , 1990; Drake & Hazelwood 2005; . White et al, 2003) . Nível de exposição inferior a prata também resulta no metal a ser depositado na pele e outras partes do corpo, tais como fígado, cérebro, músculos e nos rins , e pode provocar alterações nas células sanguíneas ( Fung e Bowen , 1996; Venugopal & Luckey , 1978). A exposição a níveis elevados de prata no ar pode resultar em problemas respiratórios , pulmão e irritação da garganta e, dores de estômago . Contato da pele com prata pode causar reacções alérgicas ligeiras , incluindo erupções cutâneas , inchaço e inflamação em algumas pessoas.

Figura 1: argyria sistêmica da pele por ingestão de prata coloidal (lado de baixo) quando comparado com pigmentação normal (lado superior) (Wadhera & Fung, 2010).

Figure 2 Paul Karason o Homen azul

Mesmo que a prata não está geralmente disponível em concentrações altas o suficiente para constituir um risco para a saúde humana e ao meio ambiente, nanoprata tem propriedades físicas e de superfície que possam representar uma ameaça à saúde humana e ambiental ( Lee et al . , 2007). Devido às diferentes propriedades físico-químicas e atividades biológicas dos nanoprata quando comparado com o metal normal , não pode ser excluído que o aumento da reatividade do nanoprata ( devido à grande área de superfície ) leva ao aumento da toxicidade devida à actividade dos iões de prata livres libertados pela as nanopartículas . Algumas nanopartículas podem penetrar no pulmão ou pele e entram os sistemas circulatório e linfático de seres humanos e animais , atingindo os tecidos e órgãos do corpo e, potencialmente interrompendo processos celulares e causar a doença . celulares e causar a doença .

Nanopartículas de prata foram encontrados no sangue de doentes com doenças do sangue e no cólon de pacientes com cancro do cólon (Gatti, 2004;. Gatti et al, 2004). A prata é conhecida por ter um efeito letal sobre bactérias, mas a mesma propriedade que torna antibacteriano pode torná-lo tóxico para as células humanas. A concentração de prata que são letais para a bactéria também são letais para ambos os queratinócitos e fibroblastos (Poon & Burd, 2004). Estudos in vitro demonstraram que a nanoprata tem efeitos na reprodução, desenvolvimento, e tem um efeito sobre o ADN, entre outros. Uma pesquisa recente com nanopartículas de prata 12 nm altamente purificada em peixe zebra, mostrou que o desenvolvimento precoce de embriões de peixe foi afetado (Lee et al., 2007). Nanopartículas de prata têm o potencial de causar aberrações cromossómicas e danos ao DNA e são capazes de induzir proliferação de detenção em linhas celulares de peixe-zebra (Asharani et al. 2007). Alem disso, estudos de toxicidade foram realizados em espécies de mamíferos têm mostrado que as nanopartículas de prata têm a capacidade de entrar nas células e provocar danos celulares (Hussain et al, 2005;. Ji et al, 2007.). A toxicidade de nanoprata provoca indução de estresse oxidativo, ou disfunção celular) ou uma mistura de ambos (El-Ansary & Al-Daihan, 2009;. Oberdörster et al, 2005b). As nanopartículas foram encontrados para ser distribuído para o cólon, pulmão, medula óssea, fígado, baço e linfáticos após a injecção intravenosa (Hagens et ai., 2007). Distribuição no organismo humano é geralmente seguido por um afastamento rápido a partir da circulação sistémica, predominantemente pela acção do fígado e macrófagos do baço (Moghimi et ai., 2005). gastrointestinal para causar problemas. No entanto, alguns sistemas de nanopartículas podem acumular-se no fígado durante o metabolismo de primeira passagem (El-Ansary & al-Daihan, 2009;. Oberdörster et al, 2005a).

Um estudo do caso foi publicado a respeito das enzimas hepáticas após o uso tópico de uma preparação nanoprata em um jovem vítima de queimadura ( Trop et al . , 2006). Seis dias após o tratamento o paciente desenvolveu descoloração azul- acinzentada com lábios ( argyia ).

Toxicidade Trato Respiratório: A exposição humana a inalação de partículas ambientais , incluindo nanosilver , pode ter efeitos adversos para a saúde ( Buzea et al, 2007 ; . Dockery , 2005; Donaldson et al, 2004 ; . Lippmann et al , 2003; . Shah, 2007; Vermylen et al . 2005) . Doenças cardiovasculares e pulmonares pode resultar quando partículas inaladas interferir com a função normal dos sistemas corporais ( Peters et al. , 1997, 2001 e 2005).

Toxicidade Dérmica

Apesar de curativos à base de nanoprata e suturas cirúrgicas têm recebido aprovação para a aplicação clínica e importante fazer um bom controle de infeção da ferida, sua toxicidade cutânea que e ‘ ainda é um tema de preocupação. Apesar de laboratório e estudos clínicos confirmam a biocompatibilidade dérmica de curativos à base de nanoprata, vários outros pesquisadores demonstraram a citotoxicidade destes materiais (Chen et al, 2006;. El-Ansary & El-Daihan de 2009; Limbach et al, 2007.; Muangman et al, 2006;. Oberdörster et ai, 2005b;. Supl et al, 2005;. Wright et ai, 2002).. Pá-Ledinek et al. (2006) .

Acticoat ® é um curativo consiste numa malha de polietileno revestido com nanoprata ( tamanho médio de 15 nm) . Há um caso relatado de envenenamento de prata após o uso de Acticoat ® para o tratamento de queimaduras graves para as pernas ( Trop et ai 2006 ,. Wijnhoven et al , 2009. ) . No dia 6 pós-lesão , o paciente desenvolveu uma coloração acinzentada na área tratada , queixou-se de estar cansado e não tinha apetite. No dia 7, os níveis de prata em urina e de sangue foram encontrados para ser elevado ( 28 e 107 mg / kg, respectivamente).

Toxicidade no Rim

Kim et al. (2008) relataram diferenças de gênero no acúmulo de nanopartículas de prata em rins de ratos. Num estudo realizado por Kim et al. (2009), a distribuição do tecido das nanopartículas de prata mostrou uma acumulação dependente da dose de prata em todos os tecidos examinados, incluindo os testículos, rins, fígado, cérebro, pulmões e no sangue. A diferença de gênero na acumulação de prata foi observada nos rins, com um duplo maior concentração nos rins femininos machos comparados após a exposição subaguda de nanopartículas de prata através de inalação ou ingestão oral. Nanopartículas de prata foi detectada no citoplasma e núcleo das células intersticiais na medula interna do rim.

Conclusões sobre toxcidade de nanoprata

Nanopartículas de prata são usados por causa da atividade antibacteriana de prata. Tem sido sugerido que o principal mecanismo de ação é a morte das células devido ao desacoplamento de fosforilação oxidativa ( Holt & Bard, 2005) ou a indução da formação de radicais livres de (Kim et al. , 2007). Interferência com a cadeia respiratória , a nível do citocromo C , e / ou com componentes do sistema de transporte de eletrões microbiano , também tem sido relatado ( Muangman et ai. , 2006). Interações com membrana enzimas ligadas e grupos tiol de proteínas que podem resultar na integridade da parede celular comprometida têm sido postuladas ( Bragg & Rainnie , 1974; Lok et al, 2006 ; . Prata , 2003; Wijnhoven et al, 2007 ; . . Zeiri et al , 2004) . Também tem sido sugerido que os iões de prata se ligam ao DNA e podem causar quebras na cadeia de ADN e a replicação do DNA ( ATSDR , 1990; Russell & Hugo, 1994. Toxicidade das nanopartículas de prata é principalmente determinada in vitro com partículas que variam em tamanho de 1-100 nm. Órgãos alvo potencial para toxicidade nanoprata pode envolver o fígado, os rins e o sistema imunitário. Acumulação e histopatológicos foram observados efeitos no fígado de ratos expostos sistemicamente a nanopartículas de prata 10-15 nm (Ji et al., 2007), enquanto um efeito sobre as enzimas do fígado foi observada em um estudo de caso humano da exposição dérmica a partículas com uma média do mesmo tamanho (Trop et ai., 2006). Mais estudo são necessárias para melhor caracterizar o risco de o uso de nanopartículas de prata sobre os seres humanos

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