Universidade Federal de São Carlos

Departamento de Física

Nanotecnologia Aplicada à Medicina

Monografia referente á disciplina de

Engenharia de Dispositivos e Materiais Avançados

Felipe Bruno Mograbi RA 271594

Luciana Camargo Cabrelli RA 269492

São Carlos

Dezembro de 2008

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Índice

1)Introdução

2)Os Conceitos de Bottom Up e Top Down

3)Nanotecnologia no Brasil

4)Nanotecnologia e Economia

5)Nanomedicina

6)Aplicações da Nanotecnologia

I – Nanoeletrônica

II – Nanomateriais

III – Nanomedicina

7)Conclusão

8)Referências

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1) Introdução

A Nanociência e a Nanotecnologia têm por objetivo a compreensão e o controle da

matéria em escala nanométrica e o conhecimento da natureza na organização da matéria

átomo por átomo, molécula por molécula, bem como a construção de estruturas e novos

materiais a partir de átomos e moléculas.

O prefixo nano tem origem grega e significa “anão”, o que de fato caracteriza bem o

mundo da Nanotecnologia, que por definição engloba todo tipo de desenvolvimento

tecnológico dentro da escala nanométrica, geralmente entre 0,1 e 100 nanômetros; incorpora a

produção e aplicação de sistemas físicos, químicos e biológicos em escalas que variam desde

átomos individuais ou moléculas até dimensões submétricas, assim como a integração de

nanoestruturas resultando em sistemas maiores. Um nanômetro equivale a um milionésimo de

um milímetro ou a um bilionésimo de um metro.

As propriedades da matéria em escala nanométrica não são necessariamente similares

às propriedades da matéria em escalas maiores: na escala nanométrica, as leis da Mecânica

Quântica começam a valer. Por isso, a Nanotecnologia torna-se por um lado um desafio para

os cientistas, mas constitui-se também numa grande oportunidade para o desenvolvimento de

novos materiais com propriedades e funcionalidades antes impossíveis de serem atingidas.

O campo da Nanotecnologia nasce de investigações ao longo dos anos 70 e 80 de

espécies reativas, como átomos livres e partículas reativas, acopladas com novas técnicas e

instrumentos, tais como microscópios de varredura e tunelamento.

O microscópio de tunelamento (do inglês, Scanning Tunneling Microscope),

inventado em 1981 por Gerd Binnig e Heinrich Rohrer, permite obter imagens de átomos e

moléculas, utilizando-se uma agulha microscópica na qual se aplica uma tensão elétrica.

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Figura 1: Desenho esquemático do funcionamento de um microscópio de tunelamento.

Fonte: http://www.ced.ufsc.br/men5185/trabalhos/12_nanometria/algo_pequeno.htm.

As primeiras imagens de átomos foram obtidas com o microscópio iônico de campo,

inventado por Erwin Müller. Outro método pelo qual se podem obter imagens de átomos é

através do microscópio eletrônico de varredura (SEM), apenas capaz de trabalhar em vácuo,

pode resolver escalas nanométricas.

Já a possibilidade de mover átomos individualmente foi demonstrada em 1990, quando

pesquisadores americanos escreveram o logotipo IBM ao posicionarem átomos de xenônio

sobre uma superfície de níquel. Desde então, o domínio científico e tecnológico da escala

nanométrica está passando por um surto de crescimento graças a novas ferramentas de

pesquisa e a desenvolvimentos experimentais e teóricos. Disto resultam novos produtos e

processos industriais em um ritmo extremamente acelerado. Estão surgindo classes

inteiramente novas de dispositivos e sistemas micro e nanofabricados. Esta nova situação

parece indicar um novo salto da civilização tecnológica, porque oferece oportunidades

científicas e industriais que eram impensáveis, até agora (Martins, 2004).

Alguns consideram o físico Richard Feynman o primeiro a fazer uma explanação

técnica da Nanotecnologia, em famosa palestra de 1959 na reunião anual da Sociedade

Americana de Física "There's plenty of room at the bottom” (há mais espaços lá embaixo),

mas foi o engenheiro Kim Eric Drexler quem definiu as possibilidades com maior

abrangência e definição de detalhes em suas obras, além de compreender as implicações da

Nanotecnologia e buscar informar o público sobre seus desafios. Drexler obteve o título de

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primeiro PhD em Nanotecnologia do mundo em 1991, no Massachusetts Institute of

Technology (MIT).

Nos dias atuais a Nanotecnologia vem surgindo associada a diversas áreas do

conhecimento humano, como: física, engenharia mecânica, biotecnologia, medicina,

construção civil, na química, sendo usada no desenvolvimento de materiais e dispositivos, tais

como sensores, chips, computadores, memórias, polímeros.

A Nanotecnologia é um dos assuntos mais discutidos na atualidade, devido à

importância que o setor passou a ter na produção industrial. Mais de 500 produtos para

consumo já incorporam algum tipo de benefício por conta da Nanotecnologia aplicada. O

universo de possibilidades criado é tão amplo que a Nanotecnologia já é considerada por

muitos a 5ª Revolução Industrial.

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2) Os Conceitos de Bottom Up e Top Down

A síntese de nanomateriais é geralmente pensada em termos de processos de Top-

Down ou Bottom Up. A aproximação Top Down seria a fabricação de um nanomaterial a

partir de um modelo macroscópico, reduzindo suas dimensões até chegar à estrutura desejada.

De acordo com Bunshan (2004), a aproximação top down é muito utilizada em processos de

microfabricação de matérias inorgânicos, como litografia por exemplo.

A aproximação Bottom Up seria a fabricação de uma estrutura maior a partir de

subunidades menores. No caso de nanomateriais, essas subunidades são de dimensões

nanométricas, podendo assim fazer com que a estrutura apresente características totalmente

diferentes se comparado com uma estrutura feita de maneira íntegra. Quase todas as

macroestruturas biológicas e muitas estruturas biogênicas são feitos pela aproximação bottom

up. Verifica-se também a aproximação bottom up em materiais inorgânicos, como por

exemplo estruturas encontradas em corais, casca de ovo, e em conchas, como é o caso do

molusco Abalone, que produz sua concha com carbonato de cálcio, organizado em camadas

de tijolos nanométricos, resultando em uma estrutura altamente resistente.

Figura 2. Fotografia da estrutura da concha de Abalone.

Fonte: http://www.rist.cst.nihon-u.ac.jp/asr/en.html

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3) Nanotecnologia no Brasil

De acordo com Martins (2004), a Nanotecnologia é hoje um dos principais focos das

atividades de pesquisa, desenvolvimento e inovação em todos os países industrializados.

Existe hoje uma produção científica significativa no Brasil, nos temas de manipulação

de nano objetos, nanoeletrônica, nanomagnetismo, nanoquímica e Nanobiotecnologia,

incluindo os nanofármacos, a nanocatálise e as estruturas nanopoliméricas.

No relatório de Nanotecnologia do Ministério da Ciência e Tecnologia (2006), são

citados alguns marcos relevantes no desenvolvimento da Nanotecnologia no Brasil:

1987 – Investimento do CNPq em equipamentos para técnicas de crescimento epitaxial de

semicondutores;

2001 - Criadas as 4 redes de Nanotecnologia CNPq/MCT e apoiados 4 Institutos do Milênio

na área;

2003 - Criado o Grupo de Trabalho de Nanotecnologia para elaboração do Programa de

Nanotecnologia;

2003 – Criada a Coordenação-Geral de Políticas e Programas de Nanotecnologia.

Atualmente Coordenação de Micro e Nanotecnologias;

2004 - Início do Programa Desenvolvimento da Nanociência e Nanotecnologia no âmbito do

PPA – 2007;

2004 - Criado do GT para estudo sobre a implantação do Laboratório Nacional de Micro e

Nanotecnologia;

2004 – Criada a Ação Transversal de Nanotecnologia nos Fundos Setoriais;

2004 - Instituída a Rede BrasilNano e seu Comitê Diretor;

2005 - Designados os membros do Conselho Diretor da Rede BrasilNano;

2005 – Lançado o Programa Nacional de Nanotecnologia (PNN);

2005 – Assinado o Protocolo de Intenções entre Brasil e Argentina criando o Centro

Brasileiro-Argentino de Nanotecnologia (CBAN). (Ministério da Ciência e Tecnologia, 2006).

Algumas atividades desenvolvidas no país como a nanofabricação, apesar de

apresentarem grandes perspectivas de geração de novos produtos e aplicações em diversas

áreas, estão atualmente limitadas ao meio acadêmico, em algumas universidades e centros de

pesquisa que realizam pesquisa e desenvolvimento de técnicas de fabricação, análise e

aplicações em dispositivos eletrônicos, sensores, peneiras, canais para fluídica e membranas.

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4) Nanotecnologia e Economia

De acordo com Bunshan (2004) a Nanotecnologia já é um negócio que cada vez mais

atrai mais investimento, em todo o planeta, devido ao seu enorme potencial de aplicação nos

mais variados setores industriais e ao impacto que seus resultados podem dar ao

desenvolvimento tecnológico e econômico.

Pallone (2006) cita que atualmente existem no Brasil mais de 500 pesquisadores

trabalhando com os temas da Nanociência e Nanotecnologia, espalhados por todo o território

e envolvendo diversas áreas do conhecimento. O governo federal está atento a esse

movimento e tem concretizado seu interesse na criação de linhas de fomento: financiou a

constituição de redes de pesquisa e vem ampliando os recursos ano a ano. O Plano Plurianual

2004-2007 estabeleceu um patamar da ordem de R$ 77,7 milhões para o setor.

O Brasil, que até em 2002 investiu cerca de R$ 50 milhões em projetos no setor,

dispõe da melhor infra-estrutura em Nanociência e Nanotecnologia da América Latina,

segundo avaliação dos professores Cylon Gonçalves da Silva, coordenador do programa

nacional de Nanociência e Nanotecnologia, do MCT, e Alaor Silvério Chaves, coordenador de

Nanociência de um dos 17 Institutos do Milênio, também do MCT.

Entre 2001 e 2007 o Brasil investiu cerca de R$ 150 milhões em Nanotecnologia

através de ações do Programa Nacional de Nanotecnologia (PNN), fundos setoriais,

subvenção econômica (aplicação de recursos públicos não-reembolsáveis em empresas) e

editais. Anualmente, Estados Unidos e Japão gastam cerca de U$ 1 bilhão.

Os maiores investidores em Nanotecnologia são o Japão e os Estados Unidos. Embora

não se saiba exatamente o montante de investimentos do setor privado, o envolvimento de

grandes corporações americanas, como a Xerox, IBM e a HP, e das megaempresas japonesas

indicam que as aplicações pelo setor privado são superiores ao do setor público.

Nesses países, o setor privado e público investem em áreas distintas da

Nanotecnologia. O setor privado, especialmente as empresas de alta tecnologia, tem

direcionado seus esforços para a miniaturização dos componentes eletrônicos, ou seja, na

corrida para gerar sistemas computacionais de maior desempenho e mais compactos. Embora

algumas empresas, como a Hewlett-Packard, Kodak e Xerox, já invistam em pesquisas de

desenvolvimento de dispositivos moleculares, a Nanotecnologia molecular, para se tornar

competitiva, ainda depende do investimento do Estado.

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Dados do Ministério da Ciência e Tecnologia mostram que no Brasil, entre 2002 e

2005, as redes de pesquisa envolveram 300 pesquisadores, 77 instituições de ensino e

pesquisa e 13 empresas, além de publicar mais de mil artigos científicos e depositar mais de

90 patentes.

De acordo com o relatório de Nanotecnologia do Ministério da Ciência e Tecnologia

(2006), as iniciativas do governo focadas na área de Nanotecnologia iniciaram-se em 2001,

quando foram criadas as 4 redes de pesquisa. Essa iniciativa permitiu o mapeamento das

competências nacionais. Entre 2002 e 2005 as redes envolveram 300 pesquisadores, 77

instituições de ensino e pesquisa, 13 empresas, além de publicar mais de 1000 artigos

científicos e depositar mais de 90 patentes.

Em 2004, a implementação das ações do Programa “Desenvolvimento da Nanociência

e Nanotecnologia”, no âmbito do PPA 2004 – 2007, focadas na geração de patentes, produtos

e processos na área, assegurou o apoio à pesquisa básica, à pesquisa entre ICT’s e empresas,

fortaleceu as redes existentes e a infra-estrutura laboratorial.

Uma das primeiras iniciativas do governo em Nanotecnologia data de 1987, quando o

CNPq investiu US$10 milhões em equipamentos para técnicas de crescimento na área de

semicondutores. Até então, o termo Nanotecnologia era pouco utilizado. Em 2001, o governo

brasileiro reconhece a importância da Nanotecnologia para o País e inicia ações focadas na

área, com a criação de 4 redes nacionais.

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5) Nanomedicina

Ghanem (2006) define a Nanomedicina como “uma área da pesquisa biomédica que

tem por objetivo empregar os avanços da Nanotecnologia para melhorar a saúde”. A aplicação

mais avançada da Nanotecnologia que poderia alterar o curso da medicina para sempre, seria

a introdução de nanorrobôs altamente inteligentes como substitutos dos atuais

macrocirurgiões. Tais robôs não seriam maiores do que uma simples célula de bactéria e

poderiam operar em nanoescala, manipulando moléculas, até mesmo átomos. A

Nanomedicina vem auxiliada pela Nanobiotecnologia, que seria a Nanotecnologia aplicada às

ciências da vida. As pesquisas referentes á nanofármacos e nanorrobôs se devem ao

desenvolvimento da Nanobiotecnologia.

De acordo com STEINMETZ (2006), a Nanomedicina, originada pela fusão da

medicina com a Nanotecnologia, tem como fundamento o desenvolvimento de ferramentas,

tecnologias e terapias, que irão tratar doenças em diversos níveis e estágios, e não mais

através da prescrição de medicamentos ou realização de cirurgias, mas sim, reorganizando e

fazendo reparos nos nossos próprios átomos.

De acordo com Ghanem (2006), a Nanotecnologia aplicada á medicina poderia

fornecer novas formulações e novas rotas para liberação de drogas em regiões do corpo antes

inacessíveis, desta forma, ampliando seu potencial. Sensores minúsculos que detectam

doenças no corpo, muito antes das ferramentas diagnósticas existentes, e explodem o tamanho

das moléculas implantadas para liberar as medicações salvadoras de modo preciso onde sejam

necessárias, estão entre as áreas de pesquisas promissoras. Elas poderiam caçar tumores

cancerígenos e destruí-los, eliminar qualquer vírus do HIV encontrado, ou seja, as

possibilidades são infinitas.

Entre as possíveis aplicações da Nanomedicina estão tratamentos de problemas

cardiovasculares, diabetes, mal de Alzheimer, eliminação de pedra nos rins etc. Mas a

oncologia parece ser uma das áreas mais promissoras para a nova tecnologia, tanto que ela

promete ser a primeira área em que as aplicações clínicas devem ocorrer. Por exemplo,

estudos com nanopartículas magnéticas mostram eficazes para serem utilizados como agentes

contrastantes para melhorar a localização de câncer, utilizando as técnicas de imagem por

ressonância magnética.

.

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6) Aplicações da Nanotecnologia

Em 1959, o físico americano Richard Feynman durante uma palestra na Sociedade

Americana de Física disse: "Os princípios da física, pelo que eu posso perceber, não falam

contra a possibilidade de manipular átomo por átomo. Não seria uma violação da lei, é algo

que, teoricamente, pode ser feito, mas que na prática, nunca foi levado a sério porque somos

grandes de mais".

Três décadas depois essa idéia começou a tomar formas da Nanotecnologia ou da

Nanociência, que são novas abordagens à investigação e desenvolvimento com objetivo de

controlar a estrutura fundamental e comportamental da matéria em nível de átomos e de

moléculas.

Com os domínios dessas ciências multidisciplinares temos a possibilidade de

compreender melhor novos fenômenos e de criarmos novas propriedades que podem ser

usadas em pequenas escalas com grandes funcionalidades. Há pesquisa e produção em escala

nanométrica (escala atômica) em diversas áreas como medicina, eletrônica, ciência da

computação, física, química, biologia e engenharia dos materiais.

Dentro de grandes áreas de pesquisas podemos desenvolver uma investigação e um

desenvolvimento com um futuro promissor, construindo uma nova base de conhecimento

respeitando todos os princípios éticos, trazendo a representação por imagens, manipulação em

escala atômica, a automontagem, as relações biológicas estruturais como ferramentas de

informáticas cada vez mais poderosas.

Essas mudanças estruturais das propriedades das matérias podem influenciar

fortemente nas suas propriedades físicas e químicas em grande escala. Outro grande desafio

consiste em aumentar potencialmente os métodos de fabricação na indústria. Para estudar a

Nanotecnologia iremos dividi-la em três grandes áreas:

(I)Nanoeletrônica

Também, conhecida com eletrônica molecular, foi um desenvolvimento quase que

natural devido à ultra-alta compactação e miniaturização, principalmente para as tecnologias

de informação e computação em escalas significativamente pequenas, permitindo a

manipulação de quantidades de informação extremamente grandes associadas a rápidas

velocidades de processamento. Um exemplo bem forte nos dias de hoje são os LED orgânicos

(OLED) que são dispositivos fabricados posicionando uma série de filmes finos orgânicos

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entre dois eletrodos. Quando aplicamos uma corrente elétrica, temos a emissão de uma luz

brilhante. Atualmente, é aplicado em equipamentos portáteis.

Figura 3: Led orgânico (OLED)Fonte: http://www.xsreviews.co.uk/glossary/display/organic-leds/

Figura 4: Transformador micromagnético de película fina em silício para uso emfuturas aplicações PSOC (fonte de alimentação no chip)Fonte: http://www.suframa.gov.br/minapim/news/images/img_artigo/mst_111.3.jpg

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(II)Nanomaterial

É a possibilidade de controlar com precisão a morfologia de dimensão nanométrica

das substâncias ou em particular para produzir materiais nanoestruturados. Os instrumentos

utilizando nanomaterial facilitaram medições e manipulação de estruturas ultrapequenas. Os

microscópios de alta resolução, por exemplo, (tunelamento, de varredura ou de transmissão)

são em escala nanométrica.

Figura 5 e 6: Microscopia de varredura de nanotubos de carbono obtidos por decomposiçãocatalítica de etileno sobre catalisadores de ferro.Fonte:http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S010040422004000600025&script=sci_arttext&tlng=pt

Figura 7: Engenharia na escala atômicaFonte: http://www.comciencia.br/reportagens/nanotecnologia/nano17.htm

(III)Nanobiotecnologia

É uma das áreas com mais enfoque, que podem combinar a engenharia com a biologia

para poder manipular sistemas vivos ou construir materiais biologicamente em escala

nanométrica ou a nível molecular. O estudo com sistemas genéticos, o maior exemplo é o

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projeto GENOMA (é toda a informação hereditária de um organismo que está codificada em

seu DNA ou, em alguns vírus, no RNA).

A Nanobiotecnologia foi usada no projeto de identificação e mapeamento de cerca de

80 mil genes que se achava existir no DNA das células do corpo humano, para poder

determinar os quase 3 bilhões de bases químicas que o compõe. Foi usada também para

armazenar essa informação em bancos de dados e desenvolver ferramentas para analisar e por

conseqüência simplificar métodos de diagnósticos de doenças, melhoria de tratamentos

terapêuticos, tornando-os mais eficientes e menos invasivos; e para promover novos sensores,

conhecidos como bionanosensores (ou biosensores) para a investigação e para implementação

de novas técnicas de diagnósticos.

Agora podemos explicar dois temas desse trabalho que iremos mostrar, o primeiro são

os Lipossomas que foram criados na década de 60, porém, com o avanço da tecnologia e da

Nanotecnologia começaram ser construídos de forma mais especificas para cada uma das suas

utilizações; e segundo caso, seria o estudo de nanopartículas de ouro até o uso para tratamento

de câncer.

1. Lipossomas:

Os Lipossomas (corpo gorduroso) são vesículas esféricas artificiais de tamanho

variável (20nm a vários micrômetros de diâmetro), que podem ser produzidas com

fosfolipídios naturais e colesterol. Os lipídeos mais utilizados na formulação dos lipossomas

são os que apresentam uma forma cilíndrica como fosfatidilcolinas, fosfatidilserina,

fosfatidilglicerol e esfingomielina que tendem a formar uma bicamada estável em solução

aquosa. Sendo as fosfatidilcolinas as mais utilizadas para estudos, pois apresentam uma

grande estabilidade frente à variação pH ou concentração de sal no meio.

Os fosfolipídios são caracterizados por uma temperatura de transição de fase (Tc),

onde a membrana dos lipossomas passa de uma fase inicial em forma de gel (fase que a

cadeias de hidrocarbonada do lipídeo estão de forma ordenada), para uma fase de cristal-

líquido ( fase que as moléculas ficam com movimentos mais livres). Nessa fase os radicais

hidrofílicos agrupados formando complexos hidratados. O comprimento e saturação das

cadeias lipídicas influenciam diretamente na temperatura de transição de fase (Tc). Logo,

diferentes das membranas formados por diferentes tipos de lipídeos podem mostrar diferentes

níveis de fluidez na mesma temperatura.

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Essa descoberta foi feita por Alec Baghan em 1961, durante um estudo de

fosfolipídios e coagulação sanguínea. Esse estudo mostrou que quando os fosfolipídios

combinam-se com a água formam imediatamente uma esfera de bicamada, isso ocorre porque

enquanto uma ponta da molécula é solúvel em água, a outra é hidrofóbica, ou seja , repulsão à

água.

Os Lipossomas podem conter uma única bicamada lipídica ou múltiplas bicamadas em

torno de compartimentos aquoso interno e, portanto, são classificados em unilametar e

multilametar.

Com isso, os Lipossomas têm sidos usados com grandes possibilidades de

empregabilidade em modelos de membranas celulares na biologia e bioquímica, como

transportadores de cosméticos, de aditivos alimentares e farmacologia.

Suas grandes vantagens são as:

Biodegradabilidade;

Baixa toxicidade;

Possibilidade de dissolver: substâncias lipofílicas (bicamadas lipídicas) ou

substâncias hidrofílicas (armazenada no seu interior);

Possibilidade de direcionar o local;

Possibilidade de controlar a velocidade de liberação de um determinado

fármaco;

Importante agente inibidor contra um infectante;

Figura 8: Estrutura de um Lipossomo Fosfolipídico, muito utilizada em liberaçãocontrolada de fármacos.Fonte: http://www.fapepi.pi.gov.br/novafapepi/sapiencia5/pesquisa2.php

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Em 1971, o pesquisador Gregoriadis utilizou uma forma de sistema carregador de

fármacos, e desde então os Lipossomas se tornaram um futuro promissor como um

mecanismo controlador de drogas.

Eles também podem ser classificados quanto às características de interação com

sistemas biológicos divididos em:

Lipossomas Convencionais: Lipossomas convencionais são compostos de

fosfolipídeos e colesterol, com um lipídeo de carga negativa ou positiva para

evitar a agregação das vesículas, aumentando a estabilidade em suspensão

(Vemuri, Rhodes, 1995).

Fármacos hidrossolúveis – os fármacos hidrossolúveis são os que ficam

encapsulados no interior da cavidade lipossômica;

Fármacos lipossolúveis – os fármacos lipossolúveis são incorporados na

bicamada lipídica. Para os fármacos lipossolúveis essas bicamadas, podem vir

a se fundirem com outras demais bicamadas lipídicas vindo a liberar o seu

conteúdo.

Fármacos lipossomas catiônicos – são fármacos eficientes no carregamento e

transfecção de DNA;

Lipossomas de longa circulação: Lipossomas de longa duração são obtidos

por diferentes métodos, incluindo o revestimento da superfície lipossômica

com componentes hidrofílicos naturais, essa camada inibe o processo de

Figura 9: Características estruturais dos vários tipos de lipossomas: convencionais - (A)fármaco hidrofílico no interior do lipossoma e (B) fármaco lipofílico adsorvido ou inseridona bicamada lipídica; catiônico (C); de longa circulação (Stealth®) – com polímerohidrofílico na superfície (D); sítio-específicos – (E), (F) com anticorpos ligantes e (G) compeptídeos e proteínas ligantes na superfície; virossomas – com envelope viral na superfície(H); (I) DNA-plasmídeo encapsulado em lipossomas catiônicosFonte: http://www.scielo.br/pdf/rbcf/v43n2/02.pdf

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reconhecimento molecular e captura de células do sistema fagocitário

mononuclear, principalmente as do fígado (Needham et al., 1992).

Lipossomas sítios-específicos: são lipossomas direcionados a sitios-

específicos, estes utilizam ligantes acoplados em sua superfície, que conferem

seletividade para distribuir o fármaco encapsulado na região de ação desejada.

Alguns exemplos de ligantes de reconhecimento são os anticorpos,

glicopeptídeos, polissacarídeos, proteínas virais e lectinas (Edwards,

Baeumner, 2006).

Lipossomas Polimórficos: são lipossomas que se tornam reativos devido à

mudança na sua estrutura ocasionada por alteração de pH, temperatura ou

carga eletrostática.

Lipossomas sensíveis ao pH – esses lipossomas são utilizados para liberar o

fármaco no citoplasma ou no tecido intersticial de células tumorais, visto que o

pH desse meio é diferente do fisiológico normal (Derycke,Witte, 2004;

Carvalho Jr. et al., 2007);

Lipossomas termosensiveis – são formados por misturas de lipídeos sintéticos

que possuem transição de fase ligeiramente aumentada da temperatura

fisiológica, causada de um tecido tumoral (Sandip et al., 2000);

Lipossomas catiônicos – esses lipossomas apresentam cargas positivas na

superfície eles tem sido utilizados para liberação de ácidos nucléicos dentro

das células (Dass, Choong,2006);

Os primeiros sistemas de Nanotecnologia a serem usados em tratamentos foram os

Lipossomas. Sendo o pioneiro dos medicamentos lisossômicos a serem introduzidos foi o

Doxorrubicina(Doxil/Caelix) em 1995 para o tratamento do Sarcoma de Kaposi associado aos

tratamento da Adis. E nos dia de hoje, já contamos com outras formulações lipossômicas

empregado no tratamento de câncer que já estão sendo usado como: Myocet e DaunoXome.

Outros ainda estão em fazes de testes para demais áreas clinicas e principalmente na indústria

dos cosméticos.

2. Nanopartículas de ouro

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Experiências recentes mostram que nanopartículas de ouro revestidas com alguns

corantes conseguem identificar tumores internos mais cedo e de forma eficiente e mais

detalhada, de forma rápida e menos invasiva.

O Profº Drº Warren Cahn, e seus colegas da Universidade de Toronto, investigaram

formas e tamanhos de nanopartículas de ouro capazes de relacionar-se com células. As

investigações estudaram casos de nanopartículas variando de 14 nanômetros até 74

nanômetros de diâmetros e também variando sua forma (tubos, anéis, esferas, etc ).

E partir disso, puderam verificar que cada tipo de forma foi absorvida por diferentes

células. E puderam verificar que as células de tamanho de 50 nanômetros de diâmetro eram

mais eficazes. Com uma absorção maior entre as duas a quatro horas de exposição.

Verificaram, também, que as células de 50 nanômetros de diâmetros foram as que melhores

responderam à produção de calor, no mínimo maiores que o dobro do seu tamanho. As

partículas de formas esféricas foram mais eficazes do que a do tipo tubos. Na mesma forma, a

colocação de proteínas na superfície nas nanopartículas de ouro mostrou-se mais eficiente na

absorção dessas.

Imagine uma partícula capaz de produzir calor numa área 1000 vezes maior do que o

se próprio diâmetro. Essa combinação pode ser o futuro do combate ao câncer, podendo

identificar e colocar localmente essa nanopartícula no interior de uma célula infectada,

podendo ser ativada pelo um laser, queimando totalmente a célula doente e as do seu redor.

Em estudo feito pela Universidade de Ohio, nos estados Unidos, pela equipe do Profº

Drº Hugh Richardson em 2006, conseguiram mostrar que essa realidade está cada vez mais

próximo de acontecer para tratamentos clínicos, especialmente o câncer. Nesse estudo

identificaram que partículas de 50 nanômetros de diâmetro podem funcionar como

aquecedores super potentes e precisos. Quando excitados numa freqüência específica com um

laser essas nanopartículas emitem calor suficientes para aquecer uma área 1000 vezes maior

do que ou seu diâmetro. Esse procedimento descobriu não só, a emissão de calor suficiente,

mas que era também muito preciso o que permite que as nanopartículas atinjam alvos pré-

determinados.

Mas para transportar essas nanopartículas de ouros, seriam preciso mecanismos como

biomarcadores, moléculas especiais construídas para identificar cada tipo de célula.

Para determinação da intensidade especifica de melhor rendimento, foi elaborado um

estudo de efeito térmico, os pesquisadores desenvolveram um método com uma fina película

de gelo e, em seguida a medição da quantidade de fusão que ocorreu quando as partículas

foram irradiadas. Usando espectroscopia Ranam os pesquisadores foram capazes de

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determinar qual das intensidades luminosas das partículas era mais eficiente na região

circundante ao derretimento do gelo. A partir daí conseguiram criar um modelo teórico gerado

a partir dos estudos, e os pesquisadores previram um geração de calor em função da

intensidade luminosa, deverá ser útil para desenvolver uma nanoescala térmica para um

possível tratamento como câncer terapêutica.

Até agora, estudamos as nanopartículas de ouro para elas se interagiram com células,

mas não especificamos quais tipos específicos de células interagem com ouro. O estudo do

pesquisador Shuming Nie, publicada em dezembro de 2008 pela “Journal Nature

Biotechnology” que trabalha no Departamento de Engenharia Biomédica na Georgia Tech e

Emory University,nos Estados Unidos.

Nesse estudo as nanopartículas de ouro estão revestidas com corantes que conseguem

identificar tumores ou células cancerígenas mais cedo e de forma menos invasiva por

enquanto nos estudos de animais. Estudo baseou em anticorpos com fragmentos de ScFv

conhecidos com côo peptídeos que se ligam em células cancerígenas.Quando iluminado por

um raio laser, o tumor é identificado pelo corante que devolve o sinal transmitido.Essa é uma

nova classe de agentes para a segmentação do tumor e de imagem na área de Nanotecnologia.

Figura 10. Um conjunto de nanopartículas do ouro 50 nanômetros no diâmetro criou umacratera muito maior na amostra do gelo, mostrada aqui.

Fonte: http://news.research.ohiou.edu/news/index.php?item=272

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O pesquisador Dr. Nie, desenvolveu uma luz emissora de cristais semicondutores

capazes de emitir luz conhecidos como “pontos quânticos” em detecção e tratamento de

câncer. Para a construção desses semicondutores, é utilizado partículas de ouro em suspensão

chamado ouro coloidal, tem uma enorme vantagem por ser totalmente atóxico para o

organismo. Além disso, as nanopartículas de ouro produzem um sinal mais forte e mais claro.

Sendo assim, o sinal refletido pelas nanopartículas é específico para cada corante utilizado.

O ouro coloidal já é utilizado em alguns tratamentos médicos. Mas, nos pontos

quânticos, a sua utilização em humanos tem problemas por conter cádmio, um metal pesado,

que deverá ter seus efeitos sobre os organismos.

No estudo do Dr. Nie é importante a detecção precoce do câncer, como ainda está

limitado a dimensão do tumor ou em quantidades relativamente pequenas de células. A

conclusão, mostra através de testes que é possível localizar tumores com uma profundidade de

1 a 2 centímetros abaixo da pele. Nessa localização é possível geração de imagens de forma

qualitativa e quantitativa que pode dar uma dimensão e pode ser localizado na cabeça,

pescoço e no pulmão.

Figura 11: Nova classes de corantes excitados por infravermelho.Fonte: http://www.rjrconsultores.com.br/nano/wm.pdf

20

7)Conclusão

A Nanotecnologia vem sendo vista como a próxima revolução industrial, trazendo

promessas de desenvolvimento em várias áreas, entre elas na medicina.

O Brasil vem investindo cada vez mais na área de Nanotecnologia, mais ainda sim o

desenvolvimento dessa área ainda está concentrada em algumas universidades e centros de

pesquisa. Apesar do desenvolvimento da Nanociência e Nanotecnologia no Brasil, se tratar de

uma revolução em sua infância, ainda é possível que o país participe ativamente e inove no

campo da nanotecnologia. É necessário, porém, haver uma mudança de mentalidade do

governo e dos empresários brasileiros.

Nos últimos anos, a nanomedicina vem sendo apontada como uma das grandes

esperanças da medicina e uma das promessas de que as descobertas no campo da

nanotecnologia promovam mais saúde e longevidade às pessoas.

Duas grandes áreas em desenvolvimento de Nanobiotecnologia são os

nanomedicamentos e nanopartículas, como Lipossomas e nanopartículas, respectivamente, e o

desenvolvimento dessas áreas prometem grandes avanços no diagnóstico e tratamento de

doenças. Espera-se que num futuro não distante, nanopartículas, nanomedicamento e

nanorrobôs estejam presentes no diagnóstico e tratamento de doenças, contribuindo assim

para o avanço da medicina.

21

Referências

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tecnológico. Disponível em: < http://cienciaecultura.bvs.br/pdf/cic/v60n2/a24v60n2.pdf>.

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