Um mecanismo sinérgico proposto para a febre da fumaça metálica envolvendo nanopartículas de ZnO e Fe3O4

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 15643 (2022) Citar este artigo

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A febre dos vapores metálicos (MFF) é uma condição inflamatória, cujo mecanismo ainda não está claro, associada à inalação de vapores metálicos, principalmente zinco. Neste estudo, investigamos experimentalmente a hipótese de um mecanismo de duas etapas para o início do MFF: (1) a produção fotocatalítica de peróxido de hidrogênio no ar (H2O2) via ZnO e (2) a produção de radicais hidroxila (HOׄ) através da reação de Fenton via magnetita (Fe3O4) nanopartículas. Os produtos da fotocatálise e da reação de Fenton foram medidos usando um dispositivo de absorbância aprimorada por multiespalhamento e avaliando a degradação do azul de bromofenol com fotometria de microplaca, respectivamente. Observamos que na presença de UV, o ZnO produz 3 a 4 vezes mais H2O2 do que o UV sozinho ou que o ZnO não irradiado com UV. Na presença de ligantes biologicamente relevantes, também medimos uma reação de Fenton em pH fisiológico com nanopartículas de Fe(II), Fe(III) ou Fe3O4. Nossos resultados suportam a hipótese de um mecanismo de duas etapas do surgimento da MFF, em que a presença prévia de Fe nos pulmões exacerba o estresse oxidativo, desencadeado pela fotocatálise de ZnO, situação que poderia ocorrer na soldagem de aço galvanizado. De forma mais ampla, isso levanta a questão do papel do mecanismo de Fenton na exposição respiratória a partículas metálicas e sua possível contribuição para outras doenças pulmonares.

A febre dos fumos metálicos (MFF) é uma doença ocupacional declarada em soldadores e caracterizada por queixas agudas inespecíficas como sintomas gripais, febre, calafrios, cefaléia, mialgias, mal-estar, tosse e náuseas1. O início dos sintomas geralmente ocorre de 4 a 10 horas após o término da exposição a vapores contendo metais. Os achados clínicos iniciais são mínimos, sendo a frequência respiratória, o exame pulmonar e a oximetria de pulso normais2,3. Com a exposição contínua à fumaça de metal durante uma semana, a taquifilaxia é frequentemente observada, com sintomas mais graves após um período sem exposição (por exemplo, um fim de semana) e uma melhora dos sintomas ao longo da semana de trabalho. Em revisão retrospectiva de casos, o dia mais frequente de manifestação dos sintomas foi a segunda-feira, com diminuição constante da frequência nos dias úteis seguintes1. A radiografia de tórax inicial geralmente é normal; exames laboratoriais na maioria das vezes não são necessários, mas podem mostrar leucocitose com desvio à esquerda e elevação de marcadores inflamatórios. O teste de função pulmonar durante a fase aguda pode demonstrar uma diminuição da capacidade vital, que se normaliza com a recuperação. O tratamento da MFF é de suporte e o prognóstico é bom, com recuperação rápida e total em 12 a 48 horas após a cessação da exposição na maioria dos casos3. Seqüelas de longo prazo são muito incomuns. Embora casos graves de MFF sejam raros, casos benignos são comuns. Em 2006, a prevalência de MFF nos EUA foi estimada em 1.500 a 2.500 casos por ano2.

A soldagem envolve a geração de um arco elétrico como uma poderosa fonte de energia capaz de fundir metais, com ampla emissão de radiância espectral cobrindo o domínio UV4,5. A produção de partículas finas/ultrafinas de óxido metálico pelo processo de soldagem por vaporização-condensação também está bem estabelecida. Durante a soldagem do aço inoxidável, os vapores metálicos do fundido e do eletrodo formam, sob condições de resfriamento e oxidação, nanocristais e partículas finas de magnetita6. No caso do aço inoxidável galvanizado, o aerossol gerado é ainda enriquecido com partículas de ZnO. Apesar da coexistência de radiação de alta energia e partículas de óxido metálico que podem se comportar como semicondutores, os mecanismos atuais propostos para MFF não consideram UV e suas possíveis interações com partículas metálicas como variáveis ​​causais, mas focam principalmente em cenários de inalação de partículas. O MFF foi sugerido como sendo induzido pela inalação de partículas metálicas, como as emitidas durante a soldagem. De fato, o tamanho dessas partículas – tipicamente na faixa micro e nanométrica – pode facilmente atingir a região alveolar do pulmão. A exposição a concentrações tão altas quanto 77–600 mg Zn/m3 foi aceita para induzir MFF7. No entanto, uma exposição a 2 mg/m3 por 1 h recentemente demonstrou ser suficiente para induzir um aumento no nível de marcadores hematológicos8, enquanto nenhum efeito hematológico ou cardiovascular foi observado em indivíduos expostos a 0,5 mg/m3 de ZnO durante 2h9.