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Nanotecnologia: aplicações na medicina e indústria farmacêutica!

27 maio
Postado por Prof. Dr. Victor Proença Categoria: Blog

A nanotecnologia é um avanço científico ainda recente, prevista pelo físico americano Richard Feynman em 1959, criando formas e iniciando os trabalhos realmente na década de 80, juntamente com os avanços tecnológicos na microscopia eletrônica.

O termo nanotecnologia envolve o manuseio, criação e exploração de materiais que possuam suas dimensões físicas entre 0,1 e 100 nanômetros, medida equivalente a 1 bilionésimo de metro ou 10-9 metros, ou seja, tamanho bem menor do que a espessura de um fio de cabelo. Essa inovação permite construir estruturas complexas como dispositivos eletrônicos, a partir do manuseio dos átomos e moléculas. Esse avanço tecnológico, que está em constante evolução e crescimento vem revolucionando várias áreas de atuação, e não poderia ser diferente com o setor farmacêutico.

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Nanotecnologia Farmacêutica

A nanotecnologia farmacêutica representa a atuação das ciências farmacêuticas que compreende a caracterização, pesquisa, desenvolvimento e o emprego dos sistemas de tratamento em escala micrométrica ou nanométrica. Um outro termo recentemente criado pelo National Institute of Health, dos Estados Unidos, é a nanomedicina, que engloba a utilização da nanotecnologia para o diagnóstico, tratamento, supervisão e controle de sistemas biológicos.

Vários estudos em relação a esses sistemas de tratamento feitos no mundo todo trouxeram a comprovação da possibilidade da utilização da nanotecnologia para controlar e direcionar a liberação de fármacos dentro do organismo, dando origem aos fármacos de liberação controlada, aplicação muito valiosa no que diz respeito à absorção e administração medicamentosa e que traz várias vantagens em relação aos medicamentos convencionais. A nanotecnologia traz inúmeras utilizações no uso de fármacos nanoestruturados em carreadores como nanobastões, nanoesferas, nanopartículas, nanotubos, chips, dendrímeros, nanorobôs, ou mesmo, em situações onde o próprio agente ativo seja o carreador.

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Nanotecnologia: microencapsulação

A microencapsulação também surgiu na década de 60, consiste na conversão de líquidos como polímeros e outras substâncias em pós com a dimensão de partículas micrométricas e possibilitaram a melhora da biodisponibilidade, diminuição da toxicidade e da dose para tratamento. E esta tecnologia foi propulsora para a nanotecnologia, sofisticando seus métodos e permitindo o desenvolvimento das nanopartículas, que são partículas poliméricas como forma de reservatório (cápsulas) ou matricial (matriz polimérica) onde o fármaco está encapsulado no interior da malha polimérica.

Hoje em dia, são elaborados microssistemas como microemulsões, emulsões múltiplas ou micropartículas e nanosistemas como as nanopartículas e lipossomas que podem ser empregados como carreadores de proteínas, fármacos, vacinas ou genes. O surgimento dos lipossomas, que são bolsas aquosas envoltas por bicamada lipídica e que podem servir como veículo de fármacos a serem encapsulados, trouxe inúmeros recursos para que a nanotecnologia farmacêutica com sistemas lipídicos para vetorização de fármacos conseguisse se desenvolver.

 

Vantagens e desvantagens da nanotecnologia farmacêutica

Podemos citar várias vantagens da nanotecnologia aplicada aos fármacos, como, por exemplo:

– Manter o fármaco protegido em casos de alguma instabilidade em potencial do organismo, conservando os níveis plasmáticos em concentração contínua;

– Aumentar a efetividade do tratamento;

– Reduzir consideravelmente a toxicidade, pelo fato de diminuir os picos plasmáticos de concentração máxima;

– Reduzir a instabilidade e deterioração de substâncias altamente sensíveis;

– Permitir a liberação controlada e gradativa do medicamento, por estimular o modo e ambiente que se encontram, como sensibilidade à variação de temperatura ou pH;

– Possibilitar o direcionamento de fármacos a alvos específicos (sítio-especificidade);

– Permitir a integração de fármacos tanto lipofílicos quanto hidrofílicos nos dispositivos;

– Reduzir a dose de tratamento e a quantidade de administrações;

– Melhorar as taxas de aceitação da terapia medicamentosa pelo paciente.

Em contrapartida das grandes e variadas vantagens, alguns pontos negativos devem ser lembrados, tais como custos aumentados em relação às elaborações farmacêuticas convencionais, índices de possibilidade de toxicidade e ausência de biocompatibilidade dos materiais usados.

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Formas de liberação de fármacos através da nanotecnologia

Dentro do método dos fármacos de liberação controlada, existe duas concepções importantes que devem estar bem estabelecidas, a colocação espacial, que diz respeito ao encaminhamento de uma substância para o seu sítio de absorção, e a distribuição temporal, que está envolvido com o monitoramento da execução da distribuição para o órgão alvo.

Atualmente, há variados sistemas de liberação de fármacos, atuando de diversas formas, entre eles:

– Liberação repetida: Normalmente administrada em duas doses, sendo a primeira para liberação instantânea, e a segunda, para liberação mais lenta;

– Liberação retardada: Elaborado para que o fármaco possa ser liberado em um período diferente que não seja imediato à ingesta.

– Liberação controlada: permite a liberação da droga em uma aceleração contínua. Além de possibilitar que as concentrações plasmáticas permaneçam sem alterações com o tempo.

– Liberação prolongada: Forma em que o medicamento permanece disponível para absorção por um intervalo de tempo maior do que seria possível por meio de uma formulação farmacêutica convencional.

– Liberação sustentada: Onde a primeira liberação ocorre logo após a ingestão. Ela deve ser o suficiente de acordo com a dose do tratamento. O restante da liberação acontece de forma progressiva por um intervalo de tempo prolongado.

– Liberação estendida: o medicamento é liberado vagarosamente, para que seja possível conservar, por um intervalo de tempo estendido (cerca de 8 a 12 horas), as concentrações plasmáticas no nível terapêutico.

– Liberação modificada: São formulações farmacêuticas que apresentam particularidades de liberação diferenciada. Elas são elaboradas para atingir finalidades terapêuticas, realizando modificações em relação ao tempo, localização e duração de liberação, conforme a necessidade terapêutica.

– Liberação vetorizada: desenvolvido para que a liberação da droga seja direcionada ou concentrada em uma localidade do corpo como órgão, tecido, ou sítio de ação ou absorção.

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Nanotecnologia: principais métodos de carreamento e liberação controlada de fármacos

Está claro que as nanopartículas e a nanotecnologia trouxeram grandes evoluções, fundamentalmente, no que está relacionado aos fármacos e sua administração. Sabe-se, também, que as nanopartículas possibilitam a maior eficácia de encapsulação e liberação controlada em comparação à metodologia e formulação convencionais. Isso porque, por serem partículas de dimensões muito pequenas, podem ser injetadas de modo direto no sistema circulatório. Além de fornecer a oportunidade de administração por outras vias como nasal, transcutânea, pulmonar e oral.

As espécies de nanoestruturas mais usadas pelo contexto farmacêutico para encapsulação de fármacos são nanopartículas poliméricas, lipossomas, nanopartículas lipídicas, e ciclodextrinas. Além disso, existem as nanopartículas às quais os ativos podem estar interligados. Elas são do tipo metálica, fulerenos, dendrímetros, ou nanotubos de carbono.

Os lipossomas são sacos esféricos artificiais de dimensão variável, que podem ser compostas por colesterol e fosfolipídios naturais. Foram os primeiros nanossitemas usados em clínica, e atualmente, além dos lipossomas, nano cristais, auto montagens poliméricas e nanopartículas lipídicas sólidas (SLN) são aprovados para administração endovenosa. No seu funcionamento, os fármacos lipossolúveis ficam encapsulados na bicamada lipídica. Já as substâncias hidrossolúveis se incorporam no centro da cavidade lipossomal. Variadas doenças como hemofilia, anemia falciforme, arterioesclerose, fibrose cística e alguns tipos de câncer são potencias para o uso da terapia gênica com lipossomas.

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Nanotecnologia: nanopartículas poliméricas

As nanopartículas poliméricas, por sua vez, não possuem um núcleo aquoso, mas uma membrana sólida formada de polímero. A droga é encapsulada às partículas, com a possibilidade de obtenção de nanocápsulas ou nanoesferas, conforme o processo de preparação. Esse carreador permite que o medicamento seja liberado progressivamente da partícula, por difusão ou erosão. Já usado para veiculação de quimioterápicos para o tratamento de câncer de próstata e cerebral.

Já as ciclodextrinas são um complexo de oligossacarídeos cíclicos tridimensionais com grande solubilidade em água. Uma vez que é hidrofóbico internamente, é muito útil para solubilizar fármacos lipossolúveis. Ainda possui restrições de uso devido à sua toxicidade.

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Referências

ROSSI-BERGMANN, Bartira. A nanotecnologia: da saúde para além do determinismo tecnológico. Cienc. Cult. vol.60; no.2. São Paulo, 2008. Acesso em: 10 out 2017.

PIMENTEL, Lúcio Figueira; Et. al. Nanotecnologia farmacêutica aplicada ao tratamento da malária. Rev. Bras. Cienc. Farm. vol.43. no.4. São Paulo, Oct./Dec. 2007. Acesso em: 10 out 2017.

FAHNING, Bárbara Mathias; LOBÃO, Elyomar Brambati. Nanotecnologia aplicada a fármacos. Vitória, 2011. Acesso em: 10 out. 2017.

https://iopscience.iop.org/journal/0957-4484

https://www.nano.gov/nanotech-101/what/definition

https://www.sciencedirect.com/journal/nanomedicine-nanotechnology-biology-and-medicine

https://www.futuremedicine.com/loi/nnm

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