Nanotecnologia Aplicações em Física Médica João …pamn/BIONANOTEC.pdf · 4 ¾Cadeias de ......

NanotecnologiaNanotecnologiaAplicaAplicaçções em Fões em Fíísica Msica Méédicadica

João Paulo SinneckerJoão Paulo Sinnecker

AgradecimentosAgradecimentos::

Miguel Novak Miguel Novak -- UFRJUFRJ

Pedro Renault Pedro Renault -- UFRJUFRJ

ZulmiraZulmira LacavaLacava -- UnBUnB

NanotecnologiaNanotecnologia ..

NanobiotecnologiaNanobiotecnologia

Nanotecnologia, Biologia e MedicinaNanotecnologia, Biologia e Medicina

Biomoléculas – escala nanométrica

(proteínas, lipídios, carboidratos, vitaminas)

Célula – contém “nanomáquinas” que sustentam a vida

O conhecimento da estrutura e da função dos componentes celulares em nanoescala é essencial para compreender os processos biológicos

Aplicações: diagnóstico e prevenção de doenças; terapia

Nanotecnologia, Biologia e MedicinaNanotecnologia, Biologia e Medicina

OBJETIVOS

Estudar a interação de nanopartículas magnéticas com os tecidos

1. Determinação da concentração de nanopartículas nos tecidos

2. Investigar o papel das nanopartículas magnéticas como agentes de contraste em exames de MRI

3. Avaliar a resposta dos tecidos à presença das nanopartículas magnéticas

Nanotecnologia na NaturezaNanotecnologia na Natureza

“Nanomáquinas” celulares

Diagnóstico e Terapia

Nanosensores ópticos

NanopartNanopartíículasculas -- AplicaAplicaçções Biomões Bioméédicasdicas

Nanopartículas de Au – terapia fototérmica Hirsch et al. PNAS 2003

BactBactééria Magnetostria Magnetostááticatica

Quando expostas a um campo magnético movimentam-se de acordo com o campo

Em direção ao norte magnético "north-seeking“ (maioria) Em direção ao sul magnético "south seeking".


A natureza magnética: pequenas partículas magnéticas (nm) no interior das bactériasMagnetita: Fe3O4

Cadeias de partículasReagem ao campo como uma bússolaAlinhamento paralelo ao campo magnético da Terra.


Nanopartículas magnéticas na natureza

Bactérias magnetotáticas


AplicaAplicaççõesões -- TerapiaTerapia

Ferrofluidos Biocompatíveistratamento localizado - câncer

biocompatível



AplicaAplicaççõesões –– SeparaSeparaççãoão MagnMagnééticatica

FluFluíídos Magndos Magnééticos ticos -- FerrofluidosFerrofluidos

Despoluição Ambiental

ferrofluido com base líquida em óleo (PETRÓLEO)

polímero esférico poroso

impregnado com pequenas partículas magnéticas

forma ferrofluido MENOS denso que a água

utilização em derramamento acidental de óleo

possibilidade de separação magnética posterior

reutilização das partículas

NanopartNanopartíículasculas –– SeparaSeparaçção Magnão Magnééticatica


AplicaAplicaççõesões –– CarreamentoCarreamento de de DrogasDrogas

Liberação sistêmicaAlta concentração da droga circulando livrementeBaixa concentração no local desejado

Liberação ControladaAlta concentração da droga no local desejadoBaixa concentração circulando livremente


Rompimento magnético de microcápsulas contendo fármacos



AplicaAplicaççõesões –– MarcaMarcaççãoão de de TecidosTecidos


Observação de Reações Bioquímicas

Tempo de Relaxação Magnética Partículas livre e partículas ligadas: apresentam diferentes

tempos de relaxaçãoReações detectadas uso de SQUIDsAplicações in vivo diagnóstico de câncer

Marcação de células

Pequenas partículas de Fe3O4

(10 nm - micron)

Recobertas com proteínas ou outro material.

Adição de anticorpos específicos adere à substância que se deseja identificar



AplicaAplicaççõesões –– TratamentoTratamento

Magnetohipertermia

Ito et al. Journal of Bioscience and Bioengineering 2005


AplicaAplicaççõesões –– ImagenImagen -- DiagnDiagnóósticostico

Ressonância Magnética


Ressonância Magnética

Desvio químico (“chemical shift”)

Espectro de 1H

Ressonância Magnética - MRI

Nanopartículas magnéticas como agentes de contraste

Ito et al. Journal of Bioscience and Bioengineering 2005


Aumento de contraste em

RMN

Hipertermia: Tratamento de células cancerígenas por aquecimento

http://www.imprs-am.mpg.de/nanoschool2004/lectures-I/Hofmann_IMPRS.pdf


Espectroscopia clínica (MRS – “Magnetic Resonance Spectroscopy)


AplicaAplicaççõesões –– IF/UFRJIF/UFRJ

Nosso estudo

Nanopartículas de γFe2O3 recobertas com albumina

Diâmetros médios: 8,9 nm (núcleo de maghemita)

73,0 nm (maghemita + albumina)

Nanopartículas liofilizadas ressuspendidas em tampão fosfato (PBS)

Suspensão com concentração de ~ 1014 partículas/cm3

Nosso estudo

Animais de experimentação: camundongos fêmeas não isogênicos (variabilidade genética)

Grupo controle: 3 animais – injeção intraperitoneal de 100 µl de PBS

Grupo experimental: 3 animais – injeção intraperitoneal de 100 µl de suspensão contendo as nanopartículas

Remoção dos órgãos 24 h após a injeção

Maceração dos órgãos

Amostras conservadas a – 20 °C

Biodistribuição de Nanopartículas Magnéticas –Estudos Prévios

Magnetita recoberta com ácido poliaspártico

Fluido magnético administrado em camundongos

Concentrações medidas por EPR Sadeghiani et al. IEEE 2005

FIMFIM

Escola de NanotecnologiaJulho de 2008Prof. Elis Sinnecker

FIMFIM

Multidisciplinar / Interdisciplinar Novas Aplicações !!!Novas idéias !!!

......futuro promissor ?Implicações?

Nanotecnologia Aplicações em Física Médica João …pamn/BIONANOTEC.pdf · 4 ¾Cadeias de ......

Documents

Transcript of Nanotecnologia Aplicações em Física Médica João …pamn/BIONANOTEC.pdf · 4 ¾Cadeias de ......