A nanociência consiste no estudo de materiais em escala nanométrica, enquanto a nanotecnologia refere-se à aplicação prática desses conhecimentos. Embora a origem não possa ser atribuída a um único pioneiro, Richard Feynman foi o responsável por introduzir os conceitos que fundamentaram a nanotecnologia moderna. A redução da dimensão das partículas e o consequente aumento da área superficial específica conferem aos nanomateriais propriedades diferenciadas em relação aos materiais em maior escala. Como resultado, características elétricas, mecânicas, magnéticas e térmicas apresentam desempenho aprimorado quando trabalhadas na escala nanométrica (Rafique et al., 2020).
Caracterizada pela multidisciplinaridade, a nanociência é aplicada em praticamente todos os campos, da química à física, da biologia à medicina, da indústria à agricultura, do meio ambiente aos organismos e da Terra ao espaço sideral (Zhu et al., 2021). A versatilidade desta ciência permite que sua utilização traga benefícios a vários setores do mercado, incluindo a indústria alimentícia, indústria têxtil, meio ambiente, entre outras, estando presente em vários produtos no nosso cotidiano como demonstrado na Figura 1.
Figura 1. Diferentes aplicações da nanotecnologia.
Fonte: dos autores.
Uso da nanotecnologia na indústria alimentícia
Em alimentos, nanopartículas como as de ouro, prata, magnéticas, poliméricas e híbridas vêm sendo utilizadas devido às suas propriedades únicas, que auxiliam tanto na identificação de patógenos específicos quanto na redução de interferências típicas das matrizes alimentares. Entre os exemplos práticos estão biossensores com nanopartículas, técnicas de separação magnética e sistemas de detecção avançados integrados ao blockchain para garantir rastreabilidade e alertas imediatos de contaminação (Jangid et al., 2025).
Dentre essas aplicações, os biossensores compostos por nanopartículas se destacam e se mostram particularmente promissores para a segurança dos alimentos. Eles podem ser empregados em áreas diversas, como na detecção de antibióticos em amostras em alimentos, e apresentam vantagens em relação aos métodos tradicionais, incluindo excelente desempenho de detecção, operação simples e design acessível, o que lhes confere grande potencial (Long et al., 2025).
Bose et al. (2025) destacam que o uso da nanotecnologia representa um avanço significativo em relação às abordagens convencionais voltadas à melhoria da qualidade dos alimentos. Essa inovação possibilita, entre outras aplicações, a extensão da durabilidade dos produtos, a diminuição de riscos de contaminação e o aprimoramento das condições de embalagem e conservação.
Othman et al. (2025), desenvolveram filmes ativos de biopolímero de amido contendo nanopartículas de carbono negro, como proteção para o tomate cereja. Os pesquisadores verificaram que estes filmes foram capazes de bloquear cerca de 45% da luz ultravioleta, inibir microrganismos como Staphylococcus aureus, Escherichia coli, e contribuíram para um menor crescimento de bolores e menor redução na firmeza e no peso, evidenciando a efetividade do uso do filme em tomates cereja.
A utilização de embalagens contendo nanocomponentes também é promissora na área de alimentos. Nanopartículas de zeína modificadas com ácido tânico foram automontadas na superfície de embalagens para melhorar a estabilidade e preservação de banana, retardando seu escurecimento e preservando a cor e a textura da fruta. Além disso, a embalagem apresentou atividade antioxidante e eficácia antibacteriana frente a microrganismos Gram- positivos e Gram-negativos (Chen et al., 2025).
Outra aplicabilidade que também chama atenção é o uso da nanotecnologia no contexto nutricional, em que segundo Majumdar et al. (2020), os alimentos podem ser fortificados com vitaminas, minerais e compostos bioativos em nanoescalas, possibilitando maior entrega e biodisponibilidade, uma vez que as nanoformulações podem minimizar alterações de estabilidade e reatividade destes compostos.
Esta aplicabilidade é observada em estudos como de Erfanian, Rasti e Manap (2017), que evidenciaram maior absorção e biodisponibilidade de cálcio nanofortificado adicionado em leite em pó em comparação ao leite em pó fortificado com cálcio. Através do estudo, os autores verificaram maior disponibilidade do cálcio em escala nanométrica em tecidos ósseos do grupo estudado.
Uso da nanotecnologia no meio ambiente
Na agricultura e no meio ambiente, a nanotecnologia vem se destacando por oferecer diversas vantagens e alternativas aos produtores que apresentam desafios com a degradação do solo, a poluição, a redução dos recursos disponíveis, a limitação de água e a perda de nutrientes (Sigala-Aguilar et al., 2025).
No âmbito deste setor, a aplicação de nanomateriais é exemplificada pelas nanopartículas de óxido de zinco, as quais têm sido empregadas na inativação de bactérias resistentes a antibióticos, atuando por meio da liberação de espécies reativas de oxigênio e íons de zinco nos efluentes provenientes de viveiros de camarão. Estas nanopartículas são altamente recomendadas, pois possuem elevada estabilidade química e mecânica, amplo espectro de absorção de radiação e altas atividades catalítica e antimicrobiana (Kamaruzaman et al., 2022).
Na aplicação de nanopartículas de óxido de zinco, seu uso como alternativa aos fertilizantes convencionais de zinco tem demonstrado superar limitações associadas à fotodegradação e à degradação microbiana resultante da lixiviação desses compostos. Essas nanopartículas apresentam propriedades aprimoradas, como elevada área superficial, mecanismos de liberação controlada e síntese ecologicamente sustentável, que favorecem a absorção de nutrientes e o aumento da produtividade das culturas. Tais características são consideradas promissoras para elevar a eficiência dos fertilizantes e contribuir para a manutenção da saúde do solo (Rani et al., 2025).
Os nanomateriais também surgem como alternativas ao tratamento de contaminação do solo por atividades industriais, utilizando sistemas microbiológicos eletroquímicos nano aumentados, que facilitam o crescimento das plantas e eliminam contaminantes de forma eficiente (Upadhyay et al., 2025).
A aplicação de nanomateriais de origem metálica também é relevante neste setor, como exemplificado pelas nanopartículas de ouro, utilizadas como sensores analíticos para a identificação de inseticidas em amostras de água (Aguilera et al., 2025).
Uso da nanotecnologia na indústria farmacêutica
A nanociência e a nanotecnologia constituem campos científicos de ampla aplicação na saúde humana e na indústria farmacêutica. As propriedades dos nanomateriais englobam elasticidade, características mecânicas como dureza e resistência à tração, além de propriedades magnéticas e ópticas. Além disso, sua capacidade de armazenar alta energia amplia seu potencial de aplicação em sistemas de saúde (Rajput et al., 2023).
Em clínica médica, a aplicação de nanopartículas também é ampla. Um exemplo é o emprego de nanopartículas de Fe₂O₃ funcionalizadas com ácido cítrico para determinar a concentração de carvedilol no plasma humano, marcador de extrema importância para pacientes com insuficiência cardíaca (Shaban et al., 2022). Essa abordagem permite medições precisas, contribuindo para o monitoramento clínico e a otimização do tratamento farmacológico desses pacientes.
Em outro contexto da prática clínica, Meenalotchani et al. (2025) destacam a utilização de nanopartículas de prata em curativos para o tratamento de feridas. Este nanomaterial promove melhoria na cicatrização tecidual e reduz complicações relacionadas a infecções, em função de suas propriedades antibacterianas, anti-inflamatórias e regenerativas. Tais características evidenciam o potencial das nanopartículas para aplicações terapêuticas diversas na medicina.
A utilização de nanomateriais em cosméticos também impulsionou o setor farmacêutico com aumento considerável, partindo de US$ 532,43 bilhões em 2017, para uma projeção de US$ 805,61 bilhões até 2023. De forma prática, as nanopartículas são utilizadas como nanocarreadores como lipossomas e nanomateriais lipídicos sólidos, melhorando a penetração na pele e a entrega direcionada para antienvelhecimento, proteção UV e cuidados com os cabelos (Santos et al., 2025).
Ainda na indústria de cosméticos, o uso de nanomateriais é amplo e, nanopartículas, de dióxido de titânio, óxido de zinco, dióxido de silício, nanopartículas de prata, ouro, cobre e alumínio e nanocristais e pontos quânticos são utilizados em produtos como protetores solares, loções, cremes de beleza, pomadas para a pele e maquiagem (Mascarenhas-Melo et al., 2023).
No campo farmacêutico, os nutracêuticos também se beneficiam dos processos nanotecnológicos, que contribuem para elevar os padrões de segurança, estabilidade, biodisponibilidade e eficácia de substâncias bioativas (Pasupuleti, 2022).
Nanotecnologia e os desafios de sua aplicação
Os avanços expressivos na nanotecnologia e em áreas correlatas têm recebido ampla atenção e exploração comercial. Contudo, mesmo diante desse progresso, a regulamentação da área ainda está ligada a diversos riscos, entre eles diferentes formas de nanotoxicidade (Chauhan et al., 2025), o que pode evidenciar uma preocupação na utilização destes materiais.
O efeito tóxico da maioria das nanopartículas está intimamente ligado a alguns parâmetros, como modo de preparo da suspensão coloidal, estado de agregação, sua natureza química, tamanho da superfície, morfologia, quantidade, tipo de célula, natureza do organismo vivo, entre outros fatores (Durán et al., 2019).
Neste contexto, a química verde surge como uma solução promissora ao permitir a síntese ecologicamente correta, usando recursos renováveis, solventes benignos e condições de reação brandas (Das; Paul, 2025). Dessa forma, sua aplicação no campo da nanotecnologia tem direcionado o desenvolvimento de métodos mais sustentáveis e menos agressivos ao meio ambiente, reforçando a necessidade de alinhar inovação e responsabilidade ambiental. O princípio fundamental que orienta a inovação da química verde envolvendo nanomateriais baseia-se na utilização de compostos menos tóxicos como matérias-primas. Além disso, essa abordagem promove o uso eficiente de recursos econômicos, materiais biodegradáveis, reações energeticamente específicas e produtos químicos seguros (Chauhan et al., 2025).
Considerações finais
O uso de nanopartículas tem se destacado como uma das estratégias mais promissoras na busca por soluções inovadoras em diversos setores, incluindo o alimentício, farmacêutico e ambiental. Suas propriedades físico-químicas únicas, como alta área superficial, reatividade aumentada e possibilidade de funcionalização, proporcionam ganhos significativos em eficiência, estabilidade e desempenho de produtos e processos.
Entretanto, esses mesmos atributos que conferem vantagens tecnológicas também despertam preocupações quanto a segurança e toxicidade potencial dessas estruturas em organismos vivos e ecossistemas. Assim, a avaliação toxicológica e o desenvolvimento de metodologias seguras de síntese e descarte tornam-se etapas essenciais no avanço da nanotecnologia.
Nesse contexto, a química verde surge como uma abordagem estratégica para mitigar os riscos associados, pois por meio da utilização de solventes menos agressivos, fontes renováveis e agentes redutores naturais, é possível desenvolver nanopartículas “eco-friendly”, com menor potencial de toxicidade e impacto ambiental reduzido, alinhada aos objetivos do desenvolvimento sustentável.
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