Resumo: As nanofibras de celulose mostram uso promissor na indústria de alimentos. Apesar da esperada inocuidade, é necessário avaliar seus possiveis efeitos adversos decorrentes do seu despejo em corpos de água. Avaliaram-se parametros toxicológicos decorrentes da exposição às nanofibras de celulose nos microcrustáceos Daphnia similis e Artemia salina. A nanofibra de celulose não ocasionaria um risco apreciável para organismos zooplanctônicos já que a concentração de efeito não observado (CENO), segundo os parâmetros avaliados, é superior a 100 mg L-1

CASTRO, V. L. S. S. de

CLEMENTE, Z.

CORRÊA, A. C.

JONSSON, C. M.

PAULA, V. J. de

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     VII Workshop de Nanotecnologia Aplicada ao Agronegócio             Embrapa Instrumentação, São Carlos, 10 a 13 de junho de 2013AVALIAÇÃO DO EFEITO DA EXPOSIÇÃO À NANOFIBRA DE CELULOSE EM INVERTEBRADOS AQUÁTICOS   Paula, V. J. de1,2; Castro, V. L. S.2 ; Corrêa, A.C.3; Clemente, Z.2,4  e  Jonsson, C. M2.  1Bolsista de Treinamento Técnico (TT-3) Fapesp – Embrapa Meio Ambiente 2Laboratório de Ecotoxicologia e Biossegurança, Embrapa Meio Ambiente (CNPMA), Jaguariúna, SP 3Programa de Pós-graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais – UFScar, São Carlos, SP 4Programa de Pós-graduação em Biologia Funcional e Molecular – UNICAMP, Campinas, SP e-mail de contato: claudio.jonsson@embrapa.br  Projeto Componente: PC6 Plano de Ação: PA6 Resumo  As nanofibras de celulose mostram uso promissor na indústria de alimentos. Apesar da esperada inocuidade, é necessário avaliar seus possiveis efeitos adversos decorrentes do seu despejo em corpos de água.  Avaliaram-se  parametros toxicológicos  decorrentes da  exposição às nanofibras de celulose nos microcrustáceos Daphnia similis e Artemia salina. A nanofibra de celulose não ocasionaria um risco apreciável para organismos zooplanctônicos já que a concentração de efeito não observado (CENO), segundo os parâmetros avaliados, é superior a 100 mg L-1.  Palavras-chave: nanofibra, toxicidade, celulose, microcrustáceo, Daphnia, Artemia  Introdução  As nanofibras são materiais tecnológicos novos e de relevância emergente. Um dos seus  usos mostra-se promissor em filmes antimicrobianos para conservação de alimentos [GE et al., 2012] . As nanofibras de celulose são polímeros biodegradáveis cuja estrutura mostra alta resistência, baixa adsorção de umidade, alta estabilidade térmica, adequadas propriedades de barreira e alta transparência óptica Apesar da esperada inocuidade destes materiais,  é necessario avaliar seus possíveis efeitos adversos na biota aquática por consequencia de sua introdução em corpos de água através de despejos de fontes de origem doméstica, industrial ou rural. Assim, avaliaram-se parâmetros toxicológicos  decorrentes da  exposição às nanofibras de celulose em duas espécies de microcrustáceos  comumente usados como bioindicadoras de poluição de sistemas aquáticos [ZAGATTO; BERTOLETTI, 2006].  Materiais e métodos Material-teste: Foram utilizadas nanofibras de celulose extraídas de algodão branco comercial com HCl e mistura HCl:H2SO4, as quais apresentam características adequadas para serem empregadas como reforço a matrizes poliméricas que requerem uma maior temperatura de processamento (>200 °C). As dimensões das nanofibras avaliadas foram: L = 135 + 50 nm e D = 14 + 4 nm. Imediatamente após o processo de sonicação, as suspensões apresentaram-se homogêneas e bem dispersas.Avaliação da toxicidade aguda para Daphnia similis - Como organismo-teste utilizou-se o microcrustáceo de água doce D. similis com idade inferior a 24 horas. O invertebrado foi previamente cultivado em água declorinizada, com dureza total = 53,58 mg L-1 CaCO3;  pH =7,5  e  condutividade = 111,4  µS cm-1. Os organismos foram mantidos em sala climatizada sob temperatura controlada a 20±2ºC, luminosidade de aproximadamente 1.000 lux e alimentados com a alga clorofícea Pseudokirchneriella subcapitata.   Os organismos foram expostos por 48 horas às concentrações de 0,0 (controle), 0,1; 1,0; 10,0 e 100,0 mg L-1 do material-teste. Avaliação da toxicidade aguda para Artemia salina - Foram utilizados, como organismos-teste, indivíduos jovens do crustáceo Artemia salina.  Aproximadamente 48 horas antes do início do teste, 300 ml de água de mar sintética (Sera Premium, Sera GmbH, Heinsberg) foram 528     VII Workshop de Nanotecnologia Aplicada ao Agronegócio             Embrapa Instrumentação, São Carlos, 10 a 13 de junho de 2013colocados em um erlenmayer de 500 ml. Neste recipiente foram adicionados cerca de 50 mg de cistos de Artemia (INVE Aquaculture  Inc, Ogden). A suspensão de cistos foi mantida sob!intensa aeração através de uma pedra porosa à temperatura de 25 + 1ºC e luminosidade de ~1500 lux. Os náuplios obtidos foram expostos por 48 horas às concentrações de 0,0 (controle), 0,1; 1,0; 10,0 e 100,0 mg L-1 do material-teste. Os resultados de imobilidade dos organismos face às diferentes concentrações dos agentes químicos foram submetidos à analise numérica utilizando-se o programa Statgraphics Plus Version 5.1 . Avaliação do efeito da nanofibra de celulose em D. similis durante 7 dias de exposição: crescimento e imobilidade - Um neonato de D. similis foi colocado num becker de 50 mL num volume total de 30 mL. Foram usadas 10 réplicas para cada concentração-teste: 0,0 (controle); 0,1; 1,0; 10,0; e 100,0 mg L-1. As suspensões-teste foram renovadas em períodos aproximados de 48 horas durante 7 dias, sendo que os organismos de cada recipiente eram retirados periodicamente para avaliar a medida do comprimento total do individuo. Neste caso considerou-se o comprimento da cabeça até o final da carapaça, desconsiderando o espinho apical. A medida foi realizada utilizando-se um estereomicroscópio ao que foi acoplada uma câmera digital, sendo que a análise da imagem foi feita utilizando-se o programa MB-Ruler [JOHNSON; DELANEY, 1998]. Calcularam-se as taxas de crescimento (unidades MB-Ruler. d-1) para cada concentração testada, através da obtenção do coeficiente angular das curvas de regressão (comprimento do organismo vs. tempo). As taxas de crescimento em função de cada tratamento foram comparadas pelo modulo One Way Anova do programa Statgraphic Plus Version 5.1. Também se registrou o número de indivíduos móveis em cada tempo de exposição.  Resultados e discussão  Nas Fig. 1 e 2 estão apresentados os resultados referentes à exposição dos dois microcrustáceos a diferentes concentrações do material-teste.   Observou-se  mobilidade de 90 e 95% em relação ao controle, respectivamente para D. similis e A. salina, mesmo para a maior concentração testada (100,0  mg L-1). As concentrações testadas não permitiram estabelecer uma relação dose-resposta, necessária para calcular a concentração que afeta 50% dos organismos durante o período de exposição (CE50-48h). Para o material-teste avaliado não se constatou diferença significativa no nível de 95% de certeza (P>0,05), quanto à mobilidade dos organismos expostos material-teste, comparativamente aos não expostos. Os dados foram avaliados pelo módulo “One Way ANOVA”; já que a não obtenção de imobilidades parciais impossibilitaram utilizar o módulo “Probit Analysis” para o cálculo da CE50-48h. Assim, foram atribuídos valores de CE50-48h superiores a 100 mg L-1 . Segundo a classificação da EPA, materiais-teste com valores de CE50 >100 mg L-1 são considerados como “praticamente não tóxicos” [USEPA, 1985]. !!!!!      Na Fig. 3 são apresentados os resultados referentes ao efeito do material-teste sobre o crescimento do microcrustáceo. No 7o dia constatou-se um aumento de aproximadamente!Fig. 1: Efeito da nanofibra de celulose sobre a mobilidade de D. similis após 48 h de exposição. Os pontos representam as médias de duas réplicas contendo 10 organismos cada, e as barras verticais o intervalo de confiança 95%.  Fig. 2: Efeito da nanofibra de celulose sobre a mobilidade de A. salina após 48 h de exposição.  Os pontos representam as médias de duas réplicas contendo 10 organismos cada, e as barras verticais o intervalo de confiança 95%.  529     VII Workshop de Nanotecnologia Aplicada ao Agronegócio             Embrapa Instrumentação, São Carlos, 10 a 13 de junho de 201352% de tamanho nos organismos não expostos. Na maior concentração testada este aumento foi semelhante (45%).  As curvas de crescimento nas diversas concentrações testadas apresentaram padrão semelhante comparativamente ao controle. Para cada tratamento, não se observou diferença significativa (p>0,05) nas taxas de crescimento em relação ao controle. 2002503003504004505000 2 4 6 8Tempo (d)Un. MB-Ruler 0,0 mg L-10,1 mg L-1  1,0 mg L-1 10,0 mg L-1 100,0 mg L-1      Tab. 1: Porcentagem de mobilidade de D. similis exposta à diferentes concentrações de nanofibra de celulose!durante 7 dias.!!Tempo (d) Concentração (mg L-1)  0,0 0,1 1,0 10,0 100,0 0 100 100 100 100 100 2 100 100 100 100 90 5 100 100 90 100 90 7 100 90 90 100 80  Na Tab. 1 são apresentados os resultados de mobilidade de D. similis em função da concentração do material-teste e de 7 dias de exposição.  No último dia de exposição, a mobilidade nos recipientes-controle e nas concentrações 0,1 – 10 mg L-1 variou entre 90 a 100%. Apesar de ter-se constatado imobilidade de 20% na maior concentração testada, tal efeito não foi considerado significativo já que está dentro da porcentagem de imobilidade permitida para os organismos que servem como controle (0,0 mg L-1),! conforme protocolos para avaliação da toxicidade crônica [OECD, 1984].   Conclusões  Conforme os dados apresentados no presente trabalho, a nanofibra de celulose não ocasionaria um risco apreciável para organismos zooplanctônicos já que a concentração de efeito não observado (CENO), segundo os parâmetros avaliados, é superior a 100 mg L-1. Para atingir tal concentração seria necessária uma aplicação direta superior a 150 Kg do material-teste numa área equivalente a 1 ha , tendo uma coluna de água de 15 cm. Tal procedimento tem sido utilizado para efeito de avaliação de risco de agentes químicos [GE et al., 2012] e biológicos [BROWN et al., 2002].  Agradecimentos  Os autores agradecem ao CNPq, Finep, Capes e  Projeto MP1 Rede Agronano – Embrapa.  Referências  BROWN, M. D.;  CARTER, J.;  THOMAS, D.; PURDIE, D. M.;  KAY, B. H. Pulse-exposure effects of selected insecticides to juvenile Australian crimson-spotted rainbowfish (Melanotaenia duboulayi). Journal of Economic Entomology, v.95, p. 294-298, 2002.  GE, L.; ZHAO, Y. S.;  MO, T.;  LI, J. R.;  LI, P. Immobilization of glucose oxidase in electrospun nanofibrous membranes for food preservation.  Food Control, v. 26,  p. 188 – 193, 2012.  JOHNSON, I.; DELANEY, P. Development of a 7-Day Daphnia magna Growth Test Using Image Analysis. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, v. 61, p. 355-362, 1998.   OECD. GUIDELINE FOR TESTING OF CHEMICALS: Daphnia sp., Acute Immobilisation Test and Reproduction Test, 202. OECD, Paris, 1984. 16 p.  USEPA. United States Environmental Protection Agency.. Hazard Evaluation Division. Standard evaluation procedure: acute toxicity test for freshwater invertebrates. Washington, D.C., 1985. 12 p. ZAGATTO, P. A.; BERTOLETTI, E. Ecotoxicologia Aquática – Princípios e Aplicações. São Carlos: Editora Rima, 478 p.6, , 2006. Fig. 3: Variação do tamanho (unidades MB-Ruler) de D. similis em função do tempo de exposição à nanofibra de celulose sob diferentes concentrações. Cada ponto é a media de 10 observações para cada tratamento. 530

Avaliação do efeito da exposição à nanofibra de celulose em invertebrados aquáticos.

http://www.alice.cnptia.embrapa.br/alice/bitstream/doc/963577/1/2013AA23.pdf

Avaliação do efeito da exposição à nanofibra de celulose em invertebrados aquáticos.

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