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Olá galera, tudo bem com vocês??

Hoje vamos falar mais um pouco sobre a nanotecnologia.

Vimos semana passada que a nanotecnologia é uma ciência multidisciplinar que desenvolve dispositivos e sistemas com dimensão nanométrica, apresentando diversas aplicações em diferentes áreas como na saúde.

Dentro da área da saúde, a nanotecnologia vem sendo incorporada na indústria farmacêutica, em aplicações biomédicas, em diagnóstico e tratamento de patologias como o câncer, doenças cardiovasculares e infecções (1). Ainda, nas duas últimas décadas tem-se registrado um aumento significativo no desenvolvimento e comercialização de produtos nanobiotecnológicos como nanocarreadores na área médica (2).

O interesse da utilização de dispositivos e sistemas com dimensão manométrica (nanocarreadores) está diretamente ligado aos benefícios, tais como: a rapidez e sensibilidade quando utilizada para o diagnóstico de doenças, o direcionamento alvo-especifico no caso de veiculação de vacinas, a vetorização e a liberação prologada e controlada de fármacos (3).

Os nanocarreadores são dispositivos que servem como transportadores de fármacos e podem ser obtidos a partir de diferentes materiais, podendo apresentar arranjos estruturais variados a partir de diferentes matérias primas (3). Entre os principais nanocarreadores, podem ser citados as nanopartículas poliméricas, nanopartículas lipídicas sólidas, nanoemulsões, lipossomas, dendrímeros, micelas, nanotubos de carbono e nanopartículas metálicas (4).

A escolha do tipo de nanocarreador depende de alguns fatores, tais como: a farmacocinética, o comportamento frente às barreiras biológicas e ligação com o alvo-especifico. Outros fatores importantes estão direcionados à composição e tamanho da partícula, distribuição do tamanho e grau de aglomeração (3). O estudo desses fatores e a abordagem de síntese têm sido aplicados na administração das propriedades físico-químicas, resultando na estabilidade, encapsulamento e liberação controlada de fármacos. Portanto, a escolha do material para a obtenção de nanopartículas pode ser considerada a chave para alcançar os objetivos desejados, incluindo a entrega eficaz do fármaco (5).

Nanopartículas poliméricas (NPs)

As NPs são sistemas coloidais, compostos por polímeros naturais ou sintéticos, com tamanhos geralmente entre 60 e 200 nm (3). De acordo com a metodologia empregada na sua obtenção, as NPs adquirem estruturas internas diferentes, sendo classificadas em nanocápsulas em que o fármaco pode estar dissolvido no núcleo e/ou adsorvido na parede polimérica e nanoesferas, que não possuem óleo, e são contituídas por uma matriz polimérica, onde o fármaco pode ficar armazenado ou adsorvido (3). 

A estrutura das NPs e o local em que o composto ativo se localiza se adsorvido na superfície ou não, dependerão do método de obtenção utilizado e das características do composto ativo (3).

Propriedades como diâmetro reduzido, direcionamento sítio-específico, biocompatibilidade e biodegradabilidade das NPs, têm estimulado sua investigação conferindo a estas estruturas elevada potencialidade para a veiculação de compostos ativos (6).

Os polímeros empregados nas formulações de NPs podem ser sintéticos ou naturais.  Os polímeros naturais têm sua utilização reduzida em relação aos polímeros sintéticos, por conta da limitação de manipulação das suas propriedades físico-químicas. A vantagem dos polímeros sintéticos está relacionada especialmente com suas propriedades de degradabilidade e compatibilidade em meio biológico, além de apresentarem elevada pureza em comparação aos polímeros naturais (7).

Nanopartículas lipídicas

Os lipídeos vêm sendo usado para formação de nanoestruturas e é um tipo de nanocarreador para liberação de fármacos bem versátil para o campo da biomedicina. Esses lipídeos nanoestruturados têm sido usados ​​para o tratamento de várias doenças, incluindo cardiovascular e cerebrovascular, e são considerados um tratamento padrão para o último, devido à sua capacidade em cruzar a barreira hematoencefálica.

Esses carreadores à base de lipídios podem ser divididos em várias categorias, dependendo de suas propriedades físico-químicas e do método usado para durante a síntese. Os principais carreadores baseados em lipídios incluem:

 1) niossomas, que são estruturas lamelares automontadas que compreendem surfactantes não iônicos e colesterol (8,9);

2) transferossomos, que são semelhantes aos niossomas e aos lipossomas e consistem em um bicamada lipídica criada por uma matriz lipídica que é estabilizada por uma variedade de surfactantes (10);

3) lipossomas, que são vesículas esféricas criadas por uma bicamada lipídica de fosfolipídios (11,12);

4) nanopartículas lipídicas sólidas que consistem em um núcleo lipídico sólido à temperatura ambiente e corporal (13);

5) os carreadores lipídicos nanoestruturados, cujo núcleo compreende uma fase lipídica líquida dentro da fase lipídica sólida (14).

Nanoemulsões

Nanoemulsão (NE) consiste em sistemas dispersos entre dois líquidos imiscíveis, sendo essa dispersão muito fina composta por uma fase de óleo e uma fase aquosa, com tamanho de gota, com tamanho médio inferior a 200 nm; em função do seu tamanho característico, as nanoemulsões (NEs) são transparentes ou translúcidas, e possuem estabilidade contra a sedimentação. Esses sistemas em escala nanométrica podem ser considerados uma derivação das Emulsões, Microemulsões ou Macroemulsões, tradicionalmente desenvolvidas pela área farmacêutica (15).

As NEs são obtidas, aplicando-se altas intensidades de agitação para dispersar uma fase líquida ou aquosa, fundida em um dispersante quente a uma fase oleosa constituída, geralmente, por óleo essencial, adicionando tensoativo, e com resfriamento subsequente para obter o núcleo sólido (16).

As nanoemulsões são dispersões finas que são compostas por uma fase de óleo e uma fase aquosa. As mesmas têm o tamanho referente de uma gota de água, sendo utilizada como referência uma escala manométrica. A partir do seu tamanho característico, as nanoemulsões são transparentes ou até translúcidas, bem como possuem estabilidade contra sedimentação (17).

Ademais, as nanoemulsões são muito utilizadas como veículos nas indústrias cosmética, farmacêutica e de alimentos. Estas apresentam vantagens como a veiculação de ativos tanto hidrofílicos como lipofílicos na mesma formulação, além de possibilitarem o controle de aspectos sensoriais adaptados às necessidades da via de administração para as quais se destinam (18).

Dendrímeros

Dendrímeros, também conhecidos como arboróis ou moléculas em cascatas, são polímeros tridimensionais obtidos por síntese orgânica, com seus estudos sendo impulsionados no final da década de 1970, liderados pelos pesquisadores Fritz Vogtle e Donald Tomallia. Os dendrímeros possuem diversas funções, como na área de ligantes por afinidade, agentes de imagem, como nanocarreador entre diversas outras aplicações. Eles são divididos estruturalmente em três partes, núcleo funcional, ramificadores e grupos terminais, onde ao longo do tempo esses polímeros foram evoluindo ganhando mais ramificações, com suas gerações sendo divididas pelo seu tamanho, variando de g1 (geração um) até g10(geração 10). Como pode ser representado na imagem abaixo:

Micelas

Micelas polimérica são formadas por estruturas em bloco anfifílicos que contém copolímeros. Essas micelas são formadas por uma estrutura esferoidal com núcleo hidrofóbico protegido por um manto de grupo hidrofílicos. Essas NPs medem em média mais de 100 nm e são usados para o fornecimento de fármacos apolares, sua superfície hidrofílica protege do sistema reticulo endotelial. Tem alta versatilidade, acúmulo de droga, um excelente sistema de entrega devida a sua estabilidade por causa da sua fisiologia, possui uma grande capacidade de carga e taxa lenta de dissolução(19).

Esquema representativo dos componentes da Micela polimérica. Fonte ResearchGate

Nanotubos de carbono

Nanotubos de carbono é uma nanopartícula de comprimento de 1 a 100nm, organizadas de forma cilíndrica dispostas em camadas de grafites, cobertos em uma ou ambas as extremidades por uma buckyball e de estruturas ocas, semelhante a uma gaiola. São classificados principalmente em duas configurações: nanotubos de parede única (SWNTs) e nanotubo de paredes múltiplas (MWNTs), além desses os fulerenos C60 também é bem utilizado. Essa sua forma diferenciada traz uma estabilidade para que sejam usados como portadores estáveis de fármacos, e vem mostrando uma boa capacidade no direcionamento de drogas. Os fulereno, principalmente, vem mostrando uma capacidade antioxidante e antimicrobiano. Os nanotubos de carbono vêm sendo utilizados principalmente no tratamento de câncer (19).

Esquema representativo de diferentes alótropos de carbono; a) grafite; b) diamante; c) fulereno; d) nanotubo de carbono de parede simples; e) nanotubo de parede múltipla; f) grafeno    Fonte: SciELO

Nanopartículas metálicas

Nanopartículas metálicas são utilizadas para entrega de fármacos e biossensores. Diversos metais vem sendo estudado, embora as de prata e ouro sejam os mais utilizados atualmente. Essas nanopartículas são termodinâmicamente instáveis e quando grandes, perdem suas propriedades, tornando importante o uso de aditivos para estabilizar os sistemas, tais como açúcares, peptídeos, proteínas e DNA. Essas NPs trazem uma grande versatilidade sendo utilizada em entrega ativa de bioativas, bioensaios e imagens (20).

Referencias

1. PARVEEN, S.; MISRA, R.; SAHOO, S.K. Nanoparticles: a boon to drug delivery, therapeutics, diagnostics and imaging. Nanomed-Nanotechnol. 2012; 8:147-166.
2. YE, F. et al. (Biodegradable polymeric vesicles containing magnetic nanoparticles, quantum dots and anticancer drugs for drug delivery and imaging. Biomaterials. 2014; 35: 3885–3894.
3. DUNCAN, D.; GASPAR, R. Nanomedicine(s) under the Microscope. Molecular. Pharmaceutics. 2011; 8:2101–21.
4. CHENA, Y.; LO, C. L.; LIN, Y. F.; HSIUE, G. H. Rapamycin encapsulated in dual-responsive micelles for cancer therapy. Biomaterials. 2013; 34 (4):1115–27.
5. PANDITA D,  KUMAR S,  LATHER V. Hybrid poly(lactic-co-glycolic acid) nanoparticles: design and delivery prospectives. Drug Discov Today. 2015; 20(1): 95-104.
6. ZOU P, STERN ST, SUN D. PLGA/liposome hybrid nanoparticles for short-chain ceramide delivery. Pharmaceutical research. 2014;31(3):684-693
7. MORA-HUERTAS, C.E.; FESSI, H.; ELAISSARI, A. Polymer-based nanocapsules for drug delivery. International Journal of Pharmaceutics. 2010; 385(1-2):113-42.
8. RAJERA R, NAGPAL K, SINGH SK, MISHRA DN. Niosomes: A Controlled and Novel Drug Delivery System. Biol Pharm Bull. 2011; 34 : 945–953. doi: 10.1248 / bpb.34.945. 
9. AG SELECI D, SELECI M, WALTER JG, STAHL F, SCHEPER T. Niosomes as nanoparticulares drogas transportadoras: Fundamentos e aplicações recentes. J Nanomater. 2016; 2016 doi: 10.1155 / 2016/7372306. 
10. CHAURASIA S, DOGRA SS. European Journal of Ejpmr Transfersomes: Novel Approach for Intranasal Delivery. Eur J Pharm Rev Artic Eur J Pharm Med Res Med Res. 2017; 4 : 192–203. European Journal of Ejpmr. 
11. PATTNI BS, CHUPIN VV, TORCHILIN VP. Novos desenvolvimentos na entrega de medicamentos lipossomais. Chem Rev. 2015; 115 : 10938–10966. doi: 10.1021 / acs.chemrev.5b00046.
12. SAWANT RR, TORCHILIN VP. Desafios no desenvolvimento de terapias lipossomais direcionadas. AAPS J. 2012; 14 : 303–315. doi: 10.1208 / s12248-012-9330-0. 
13. EZZATI NAZHAD DOLATABADI J, OMIDI Y. Nanocarriers sólidos à base de lipídios como fármacos direcionados eficientes e sistemas de entrega de genes. TrAC – Trends Anal Chem. 2016; 77 : 100–108. doi: 10.1016 / j.trac.2015.12.016.
14. BELOQUI A, ÁNGELES SOLINÍS M, RODRÍGUEZ-GASCÓN A, ALMEIDA AJ, PRÉAT V. Portadores de lipídios nanoestruturados: sistemas de entrega de drogas promissores para clínicas futuras. Nanomedicine Nanotechnology, Biol Med. 2016; 12 : 143–161. doi: 10.1016 / j.nano.2015.09.004.
15. BRUXEL, F. et al. Nanoemulsões como sistemas de liberação parenteral de fármacos. Química Nova. v.35, n.9, p.1827-1840, 2012.
16. ASSIS, L.M. et al. Revisão: características de nanopartículas e potenciais aplicações em alimentos. Brazilian Journal Of Food Technology. v.15, n.2, p.99-109, 2012.
17. PORTO, A.S.; ALMEIDA, I.V.; VICENTINI, V.E.P. Nanoemulsões formuladas para uso tópico: estudo de síntese e toxicidade. Revista Fitos, v. 14, n. 4, p. 513-527, 2020.
18. FERNANDES, C. et al. FIRST REPORT ON CHEMICAL COMPOSITION AND BIOLOGICAL PROPERTIES OF VOLATILE OIL FROM Psidium firmum O. BERG LEAVES. Química Nova, 2021.
19. Bhatia, Saurabh (2016). Natural Polymer Drug Delivery Systems || Nanoparticles Types, Classification, Characterization, Fabrication Methods and Drug Delivery Applications. , 10.1007/978-3-319-41129-3(Chapter 2), 33–93. doi:10.1007/978-3- 319-41129-3_2
20. KUMAR, M.S.; DAS, A.P. Emering nanotechonology based strategies for diagnosis and therapeutics of urinary tract infections: a review. Advances in Colloid and Interface Science 2017, 249: 53-65.