Avaliação toxicológica de nanobastões de óxido de zinco e aplicação em membrana nanocompósita de filme fino para remoção de sais

Abstract

Os nanomateriais vem sendo amplamente utilizados na composição de diversos produtos de uso industrial e pessoal. Assim, eles podem se tornar contaminantes dos compartimentos ambientais. A poluição aquática é uma problemática constante e o fornecimento de água potável para suprir as necessidades da população é um dos maiores desafios da atualidade. Portanto, há a necessidade do desenvolvimento de mecanismos eficientes para a remoção dos poluentes da água. Entre os processos existentes, as membranas de nanofiltração com incorporação de nanomateriais tem se mostrado uma boa alternativa aos processos de tratamento de água. Desta forma, este trabalho teve como objetivo avaliar a toxicidade de nanobastões de óxido de zinco puros e amino-funcionalizados, para o microcrustáceo de água doce Daphnia magna, para a bactéria marinha bioluminescente Aliivibrio fischeri e para as células de neuroblastomas de rato N2A; bem como, desenvolver, caracterizar e avaliar o processo de filtração e a toxicidade de membranas nanocompósitas de filme fino de poliamida com diferentes concentrações de nanobastões de óxidos de zinco amino-funcionalizados. De modo geral, a metodologia foi realizada em quatro etapas, sendo elas: a caracterização dos nanomateriais, a avaliação da toxicidade dos nanomateriais, o desenvolvimento, caracterização e avaliação das membranas poliméricas e a avaliação da toxicidade das membranas. Em relação aos resultados dos testes toxicológicos dos nanobastões, para as D. magna houve efeito agudo, indução da geração de espécies reativas de oxigênio, efeito crônico sobre o crescimento, a longevidade e a reprodução, além de efeitos crônicos nas gerações de daphnias não expostas aos nanobastões. Para A. fischeri foi observado a redução da bioluminescência. Para as células N2A ocorreu a redução da viabilidade celular, a indução de espécies reativas de oxigênio e o aumento nos níveis de lipoperoxidação. Em relação as membranas poliméricas, estas apresentaram morfologia específica de membranas de filme fino de poliamida, apresentaram caráter hidrofílico apesar de ocorrer o aumento do ângulo de contato e redução da permeabilidade hidráulica conforme o aumento da concentração do nanomaterial. Para os ensaios de rejeição de sais, as membranas apresentaram melhor retenção de NaCl do que MgCl2. Ocorreu a liberação de íons Zn das membranas, contudo, a quantidade de íons liberada não foi suficiente para causar efeitos agudos em D. magna.

Abstract : Nanomaterials have been used on the composition of several products for industrial use and personal care. In this way, they become potential pollutants of the environment. The water pollution is a constant concern and to provide drinking water to supply the world s population is one of today s greatest challenges. Therefore, there is a need to develop efficient water treatment mechanisms. Among the existing process, nanofiltration membranes incorporating nanomaterials sounds a good alternative for the water treatment. Thus, this study aimed to evaluate the toxicity of pure and amino-functionalized zinc oxide nanorods to the freshwater microcrustacean Daphnia magna, to the bioluminescent marine bacteria Aliivibrio fischeri and to the rat neuroblastoma N2A cells. As well as preparing, characterizing and evaluating the filtration process and the toxicity of thin film nanocomposite membranes with different concentrations of amino-functionalized zinc oxide nanorods. This work was carried out in four stages: the characterization of nanorods, the evaluation of their toxicity, the use of the nanorods in the polymeric membrane and the evaluation of membrane toxicity. Regarding to the results of toxicity test of both nanorods with D. magna, there were acute effects, induction of reactive oxygen species generation, chronic effects on growth, longevity and reproduction of the organisms, as well as causing chronic effects in future generation of the daphnids. Reduction of the bioluminescence emission was observed for A. fischeri. For N2A cells, there were the reduction of cell viability, the induction of reactive oxygen species generation and alteration in lipoperoxidation levels. Regarding to the membranes, the prepared membranes presented specific morphology of polyamide thin film membranes, presented a hydrophilic character, despite the increase of the contact angle and reduction of the hydraulic permeability as the nanomaterial concentration increased. For the salt rejection assays, the membranes showed better NaCl retention than MgCl2. The release of Zn ions from the membranes occurred, however, the amount released was not sufficient to cause acute effects on D. magna.