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3 Figura 1: Desenho esquemático do funcionamento de um microscópio de tunelamento. Fonte: http://www.ced.ufsc.br/men5...
4primeiro PhD em Nanotecnologia do mundo em 1991, no Massachusetts Institute ofTechnology (MIT). Nos dias atuais a N...
52) Os Conceitos de Bottom Up e Top Down A síntese de nanomateriais é geralmente pensada em termos de processos de T...
63) Nanotecnologia no Brasil De acordo com Martins (2004), a Nanotecnologia é hoje um dos principais focos dasativid...
74) Nanotecnologia e Economia De acordo com Bunshan (2004) a Nanotecnologia já é um negócio que cada vez maisatrai m...
8 Dados do Ministério da Ciência e Tecnologia mostram que no Brasil, entre 2002 e2005, as redes de pesquisa envolver...
95) Nanomedicina Ghanem (2006) define a Nanomedicina como “uma área da pesquisa biomédica quetem por objetivo empreg...
106) Aplicações da Nanotecnologia Em 1959, o físico americano Richard Feynman durante uma palestra na SociedadeAmeri...
11entre dois eletrodos. Quando aplicamos uma corrente elétrica, temos a emissão de uma luzbrilhante. Atualmente, é aplicad...
12 (II)Nanomaterial É a possibilidade de controlar com precisão a morfologia de dimensão nanométricadas sub...
13projeto GENOMA (é toda a informação hereditária de um organismo que está codificada emseu DNA ou, em alguns vírus, no RN...
14 Essa descoberta foi feita por Alec Baghan em 1961, durante um estudo defosfolipídios e coagulação sanguínea. Ess...
15 Em 1971, o pesquisador Gregoriadis utilizou uma forma de sistema carregador de fármacos, e desde então os Lip...
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17 Experiências recentes mostram que nanopartículas de ouro revestidas com algunscorantes conseguem identificar tumo...
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207)Conclusão A Nanotecnologia vem sendo vista como a próxima revolução industrial, trazendopromessas de desenvolvim...
21ReferênciasARTIGOS E ENSAIOS. A Nanotecnologia: Da saúde para além do determinismotecnológico. Disponível em: < http://c...
22MINISTÉRIO DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA. Relatório de Nanotecnologia do Ministérioda Ciência e Tecnologia. Disponível em <htt...
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Nanotecnologia Aplicada à Medicina

Trabalho para a disciplina de Engenharia de Dispositivos e Materiais Avançados
Published on: Mar 3, 2016
Published in: Technology      
Source: www.slideshare.net


Transcripts - Nanotecnologia Aplicada à Medicina

  • 1. 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
  • 2. 1Índice 011)Introdução 022)Os Conceitos de Bottom Up e Top Down 053)Nanotecnologia no Brasil 064)Nanotecnologia e Economia 075)Nanomedicina 096)Aplicações da Nanotecnologia 10 I – Nanoeletrônica 10 II – Nanomateriais 12 III – Nanomedicina 127)Conclusão 208)Referências 21
  • 3. 21) Introdução A Nanociência e a Nanotecnologia têm por objetivo a compreensão e o controle damatéria em escala nanométrica e o conhecimento da natureza na organização da matériaátomo por átomo, molécula por molécula, bem como a construção de estruturas e novosmateriais a partir de átomos e moléculas. O prefixo nano tem origem grega e significa “anão”, o que de fato caracteriza bem omundo da Nanotecnologia, que por definição engloba todo tipo de desenvolvimentotecnológico dentro da escala nanométrica, geralmente entre 0,1 e 100 nanômetros; incorpora aprodução e aplicação de sistemas físicos, químicos e biológicos em escalas que variam desdeátomos individuais ou moléculas até dimensões submétricas, assim como a integração denanoestruturas resultando em sistemas maiores. Um nanômetro equivale a um milionésimo deum milímetro ou a um bilionésimo de um metro. As propriedades da matéria em escala nanométrica não são necessariamente similaresàs propriedades da matéria em escalas maiores: na escala nanométrica, as leis da MecânicaQuântica começam a valer. Por isso, a Nanotecnologia torna-se por um lado um desafio paraos cientistas, mas constitui-se também numa grande oportunidade para o desenvolvimento denovos materiais com propriedades e funcionalidades antes impossíveis de serem atingidas. O campo da Nanotecnologia nasce de investigações ao longo dos anos 70 e 80 deespécies reativas, como átomos livres e partículas reativas, acopladas com novas técnicas einstrumentos, 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 emoléculas, utilizando-se uma agulha microscópica na qual se aplica uma tensão elétrica.
  • 4. 3 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 éatravés 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, quandopesquisadores americanos escreveram o logotipo IBM ao posicionarem átomos de xenôniosobre uma superfície de níquel. Desde então, o domínio científico e tecnológico da escalananométrica está passando por um surto de crescimento graças a novas ferramentas depesquisa e a desenvolvimentos experimentais e teóricos. Disto resultam novos produtos eprocessos industriais em um ritmo extremamente acelerado. Estão surgindo classesinteiramente novas de dispositivos e sistemas micro e nanofabricados. Esta nova situaçãoparece indicar um novo salto da civilização tecnológica, porque oferece oportunidadescientíficas e industriais que eram impensáveis, até agora (Martins, 2004). Alguns consideram o físico Richard Feynman o primeiro a fazer uma explanaçãotécnica da Nanotecnologia, em famosa palestra de 1959 na reunião anual da SociedadeAmericana de Física "Theres plenty of room at the bottom” (há mais espaços lá embaixo),mas foi o engenheiro Kim Eric Drexler quem definiu as possibilidades com maiorabrangência e definição de detalhes em suas obras, além de compreender as implicações daNanotecnologia e buscar informar o público sobre seus desafios. Drexler obteve o título de
  • 5. 4primeiro PhD em Nanotecnologia do mundo em 1991, no Massachusetts Institute ofTechnology (MIT). Nos dias atuais a Nanotecnologia vem surgindo associada a diversas áreas doconhecimento humano, como: física, engenharia mecânica, biotecnologia, medicina,construção civil, na química, sendo usada no desenvolvimento de materiais e dispositivos, taiscomo sensores, chips, computadores, memórias, polímeros. A Nanotecnologia é um dos assuntos mais discutidos na atualidade, devido àimportância que o setor passou a ter na produção industrial. Mais de 500 produtos paraconsumo já incorporam algum tipo de benefício por conta da Nanotecnologia aplicada. Ouniverso de possibilidades criado é tão amplo que a Nanotecnologia já é considerada pormuitos a 5ª Revolução Industrial.
  • 6. 52) 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 apartir 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 demicrofabricação de matérias inorgânicos, como litografia por exemplo. A aproximação Bottom Up seria a fabricação de uma estrutura maior a partir desubunidades menores. No caso de nanomateriais, essas subunidades são de dimensõesnanométricas, podendo assim fazer com que a estrutura apresente características totalmentediferentes se comparado com uma estrutura feita de maneira íntegra. Quase todas asmacroestruturas biológicas e muitas estruturas biogênicas são feitos pela aproximação bottomup. Verifica-se também a aproximação bottom up em materiais inorgânicos, como porexemplo estruturas encontradas em corais, casca de ovo, e em conchas, como é o caso domolusco Abalone, que produz sua concha com carbonato de cálcio, organizado em camadasde 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
  • 7. 63) Nanotecnologia no Brasil De acordo com Martins (2004), a Nanotecnologia é hoje um dos principais focos dasatividades de pesquisa, desenvolvimento e inovação em todos os países industrializados. Existe hoje uma produção científica significativa no Brasil, nos temas de manipulaçãode 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), sãocitados 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 deapresentarem grandes perspectivas de geração de novos produtos e aplicações em diversasáreas, estão atualmente limitadas ao meio acadêmico, em algumas universidades e centros depesquisa que realizam pesquisa e desenvolvimento de técnicas de fabricação, análise eaplicações em dispositivos eletrônicos, sensores, peneiras, canais para fluídica e membranas.
  • 8. 74) Nanotecnologia e Economia De acordo com Bunshan (2004) a Nanotecnologia já é um negócio que cada vez maisatrai mais investimento, em todo o planeta, devido ao seu enorme potencial de aplicação nosmais variados setores industriais e ao impacto que seus resultados podem dar aodesenvolvimento tecnológico e econômico. Pallone (2006) cita que atualmente existem no Brasil mais de 500 pesquisadorestrabalhando com os temas da Nanociência e Nanotecnologia, espalhados por todo o territórioe envolvendo diversas áreas do conhecimento. O governo federal está atento a essemovimento e tem concretizado seu interesse na criação de linhas de fomento: financiou aconstituição de redes de pesquisa e vem ampliando os recursos ano a ano. O Plano Plurianual2004-2007 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 programanacional de Nanociência e Nanotecnologia, do MCT, e Alaor Silvério Chaves, coordenador deNanociência de um dos 17 Institutos do Milênio, também do MCT. Entre 2001 e 2007 o Brasil investiu cerca de R$ 150 milhões em Nanotecnologiaatravés de ações do Programa Nacional de Nanotecnologia (PNN), fundos setoriais,subvenção econômica (aplicação de recursos públicos não-reembolsáveis em empresas) eeditais. Anualmente, Estados Unidos e Japão gastam cerca de U$ 1 bilhão. Os maiores investidores em Nanotecnologia são o Japão e os Estados Unidos. Emboranão se saiba exatamente o montante de investimentos do setor privado, o envolvimento degrandes corporações americanas, como a Xerox, IBM e a HP, e das megaempresas japonesasindicam que as aplicações pelo setor privado são superiores ao do setor público. Nesses países, o setor privado e público investem em áreas distintas daNanotecnologia. O setor privado, especialmente as empresas de alta tecnologia, temdirecionado seus esforços para a miniaturização dos componentes eletrônicos, ou seja, nacorrida para gerar sistemas computacionais de maior desempenho e mais compactos. Emboraalgumas empresas, como a Hewlett-Packard, Kodak e Xerox, já invistam em pesquisas dedesenvolvimento de dispositivos moleculares, a Nanotecnologia molecular, para se tornarcompetitiva, ainda depende do investimento do Estado.
  • 9. 8 Dados do Ministério da Ciência e Tecnologia mostram que no Brasil, entre 2002 e2005, as redes de pesquisa envolveram 300 pesquisadores, 77 instituições de ensino epesquisa e 13 empresas, além de publicar mais de mil artigos científicos e depositar mais de90 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 dascompetências nacionais. Entre 2002 e 2005 as redes envolveram 300 pesquisadores, 77instituições de ensino e pesquisa, 13 empresas, além de publicar mais de 1000 artigoscientíficos e depositar mais de 90 patentes. Em 2004, a implementação das ações do Programa “Desenvolvimento da Nanociênciae Nanotecnologia”, no âmbito do PPA 2004 – 2007, focadas na geração de patentes, produtose 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 oCNPq investiu US$10 milhões em equipamentos para técnicas de crescimento na área desemicondutores. Até então, o termo Nanotecnologia era pouco utilizado. Em 2001, o governobrasileiro reconhece a importância da Nanotecnologia para o País e inicia ações focadas naárea, com a criação de 4 redes nacionais.
  • 10. 95) Nanomedicina Ghanem (2006) define a Nanomedicina como “uma área da pesquisa biomédica quetem por objetivo empregar os avanços da Nanotecnologia para melhorar a saúde”. A aplicaçãomais avançada da Nanotecnologia que poderia alterar o curso da medicina para sempre, seriaa introdução de nanorrobôs altamente inteligentes como substitutos dos atuaismacrocirurgiões. Tais robôs não seriam maiores do que uma simples célula de bactéria epoderiam operar em nanoescala, manipulando moléculas, até mesmo átomos. ANanomedicina vem auxiliada pela Nanobiotecnologia, que seria a Nanotecnologia aplicada àsciências da vida. As pesquisas referentes á nanofármacos e nanorrobôs se devem aodesenvolvimento da Nanobiotecnologia. De acordo com STEINMETZ (2006), a Nanomedicina, originada pela fusão damedicina com a Nanotecnologia, tem como fundamento o desenvolvimento de ferramentas,tecnologias e terapias, que irão tratar doenças em diversos níveis e estágios, e não maisatravés da prescrição de medicamentos ou realização de cirurgias, mas sim, reorganizando efazendo reparos nos nossos próprios átomos. De acordo com Ghanem (2006), a Nanotecnologia aplicada á medicina poderiafornecer novas formulações e novas rotas para liberação de drogas em regiões do corpo antesinacessíveis, desta forma, ampliando seu potencial. Sensores minúsculos que detectamdoenças no corpo, muito antes das ferramentas diagnósticas existentes, e explodem o tamanhodas moléculas implantadas para liberar as medicações salvadoras de modo preciso onde sejamnecessárias, estão entre as áreas de pesquisas promissoras. Elas poderiam caçar tumorescancerígenos e destruí-los, eliminar qualquer vírus do HIV encontrado, ou seja, aspossibilidades são infinitas. Entre as possíveis aplicações da Nanomedicina estão tratamentos de problemascardiovasculares, diabetes, mal de Alzheimer, eliminação de pedra nos rins etc. Mas aoncologia parece ser uma das áreas mais promissoras para a nova tecnologia, tanto que elapromete ser a primeira área em que as aplicações clínicas devem ocorrer. Por exemplo,estudos com nanopartículas magnéticas mostram eficazes para serem utilizados como agentescontrastantes para melhorar a localização de câncer, utilizando as técnicas de imagem porressonância magnética. .
  • 11. 106) Aplicações da Nanotecnologia Em 1959, o físico americano Richard Feynman durante uma palestra na SociedadeAmericana de Física disse: "Os princípios da física, pelo que eu posso perceber, não falamcontra a possibilidade de manipular átomo por átomo. Não seria uma violação da lei, é algoque, teoricamente, pode ser feito, mas que na prática, nunca foi levado a sério porque somosgrandes de mais". Três décadas depois essa idéia começou a tomar formas da Nanotecnologia ou daNanociência, que são novas abordagens à investigação e desenvolvimento com objetivo decontrolar a estrutura fundamental e comportamental da matéria em nível de átomos e demoléculas. Com os domínios dessas ciências multidisciplinares temos a possibilidade decompreender melhor novos fenômenos e de criarmos novas propriedades que podem serusadas em pequenas escalas com grandes funcionalidades. Há pesquisa e produção em escalananométrica (escala atômica) em diversas áreas como medicina, eletrônica, ciência dacomputação, física, química, biologia e engenharia dos materiais. Dentro de grandes áreas de pesquisas podemos desenvolver uma investigação e umdesenvolvimento com um futuro promissor, construindo uma nova base de conhecimentorespeitando todos os princípios éticos, trazendo a representação por imagens, manipulação emescala atômica, a automontagem, as relações biológicas estruturais como ferramentas deinformáticas cada vez mais poderosas. Essas mudanças estruturais das propriedades das matérias podem influenciarfortemente nas suas propriedades físicas e químicas em grande escala. Outro grande desafioconsiste em aumentar potencialmente os métodos de fabricação na indústria. Para estudar aNanotecnologia iremos dividi-la em três grandes áreas: (I)Nanoeletrônica Também, conhecida com eletrônica molecular, foi um desenvolvimento quase quenatural devido à ultra-alta compactação e miniaturização, principalmente para as tecnologiasde informação e computação em escalas significativamente pequenas, permitindo amanipulação de quantidades de informação extremamente grandes associadas a rápidasvelocidades 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
  • 12. 11entre dois eletrodos. Quando aplicamos uma corrente elétrica, temos a emissão de uma luzbrilhante. 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 em futuras aplicações PSOC (fonte de alimentação no chip) Fonte: http://www.suframa.gov.br/minapim/news/images/img_artigo/mst_111.3.jpg
  • 13. 12 (II)Nanomaterial É a possibilidade de controlar com precisão a morfologia de dimensão nanométricadas substâncias ou em particular para produzir materiais nanoestruturados. Os instrumentosutilizando nanomaterial facilitaram medições e manipulação de estruturas ultrapequenas. Osmicroscópios 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=ptFigura 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 biologiapara poder manipular sistemas vivos ou construir materiais biologicamente em escalananométrica ou a nível molecular. O estudo com sistemas genéticos, o maior exemplo é o
  • 14. 13projeto GENOMA (é toda a informação hereditária de um organismo que está codificada emseu DNA ou, em alguns vírus, no RNA). A Nanobiotecnologia foi usada no projeto de identificação e mapeamento de cerca de80 mil genes que se achava existir no DNA das células do corpo humano, para poderdeterminar os quase 3 bilhões de bases químicas que o compõe. Foi usada também paraarmazenar essa informação em bancos de dados e desenvolver ferramentas para analisar e porconseqüência simplificar métodos de diagnósticos de doenças, melhoria de tratamentosterapêuticos, tornando-os mais eficientes e menos invasivos; e para promover novos sensores,conhecidos como bionanosensores (ou biosensores) para a investigação e para implementaçãode novas técnicas de diagnósticos. Agora podemos explicar dois temas desse trabalho que iremos mostrar, o primeiro sãoos Lipossomas que foram criados na década de 60, porém, com o avanço da tecnologia e daNanotecnologia começaram ser construídos de forma mais especificas para cada uma das suasutilizações; e segundo caso, seria o estudo de nanopartículas de ouro até o uso para tratamentode câncer. 1. Lipossomas: Os Lipossomas (corpo gorduroso) são vesículas esféricas artificiais de tamanhovariável (20nm a vários micrômetros de diâmetro), que podem ser produzidas comfosfolipídios naturais e colesterol. Os lipídeos mais utilizados na formulação dos lipossomassão os que apresentam uma forma cilíndrica como fosfatidilcolinas, fosfatidilserina,fosfatidilglicerol e esfingomielina que tendem a formar uma bicamada estável em soluçãoaquosa. Sendo as fosfatidilcolinas as mais utilizadas para estudos, pois apresentam umagrande 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 acadeias 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 radicaishidrofílicos agrupados formando complexos hidratados. O comprimento e saturação dascadeias lipídicas influenciam diretamente na temperatura de transição de fase (Tc). Logo,diferentes das membranas formados por diferentes tipos de lipídeos podem mostrar diferentesníveis de fluidez na mesma temperatura.
  • 15. 14 Essa descoberta foi feita por Alec Baghan em 1961, durante um estudo defosfolipídios e coagulação sanguínea. Esse estudo mostrou que quando os fosfolipídioscombinam-se com a água formam imediatamente uma esfera de bicamada, isso ocorre porqueenquanto uma ponta da molécula é solúvel em água, a outra é hidrofóbica, ou seja , repulsão àágua. Os Lipossomas podem conter uma única bicamada lipídica ou múltiplas bicamadas emtorno de compartimentos aquoso interno e, portanto, são classificados em unilametar emultilametar. Com isso, os Lipossomas têm sidos usados com grandes possibilidades deempregabilidade em modelos de membranas celulares na biologia e bioquímica, comotransportadores de cosméticos, de aditivos alimentares e farmacologia. Suas grandes vantagens são as:  Biodegradabilidade;  Baixa toxicidade;  Possibilidade de dissolver: substâncias lipofílicas (bicamadas lipídicas) ousubstâncias hidrofílicas (armazenada no seu interior);  Possibilidade de direcionar o local;  Possibilidade de controlar a velocidade de liberação de um determinadofármaco;  Importante agente inibidor contra um infectante; Figura 8: Estrutura de um Lipossomo Fosfolipídico, muito utilizada em liberação controlada de fármacos. Fonte: http://www.fapepi.pi.gov.br/novafapepi/sapiencia5/pesquisa2.php
  • 16. 15 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.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 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
  • 17. 16 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 osLipossomas. Sendo o pioneiro dos medicamentos lisossômicos a serem introduzidos foi oDoxorrubicina(Doxil/Caelix) em 1995 para o tratamento do Sarcoma de Kaposi associado aostratamento da Adis. E nos dia de hoje, já contamos com outras formulações lipossômicasempregado 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 indústriados cosméticos. 2. Nanopartículas de ouro
  • 18. 17 Experiências recentes mostram que nanopartículas de ouro revestidas com algunscorantes conseguem identificar tumores internos mais cedo e de forma eficiente e maisdetalhada, de forma rápida e menos invasiva. O Profº Drº Warren Cahn, e seus colegas da Universidade de Toronto, investigaramformas e tamanhos de nanopartículas de ouro capazes de relacionar-se com células. Asinvestigações estudaram casos de nanopartículas variando de 14 nanômetros até 74nanômetros de diâmetros e também variando sua forma (tubos, anéis, esferas, etc ). E partir disso, puderam verificar que cada tipo de forma foi absorvida por diferentescélulas. E puderam verificar que as células de tamanho de 50 nanômetros de diâmetro erammais 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 melhoresresponderam à produção de calor, no mínimo maiores que o dobro do seu tamanho. Aspartículas de formas esféricas foram mais eficazes do que a do tipo tubos. Na mesma forma, acolocação de proteínas na superfície nas nanopartículas de ouro mostrou-se mais eficiente naabsorção dessas. Imagine uma partícula capaz de produzir calor numa área 1000 vezes maior do que ose próprio diâmetro. Essa combinação pode ser o futuro do combate ao câncer, podendoidentificar 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 ProfºDrº Hugh Richardson em 2006, conseguiram mostrar que essa realidade está cada vez maispróximo de acontecer para tratamentos clínicos, especialmente o câncer. Nesse estudoidentificaram que partículas de 50 nanômetros de diâmetro podem funcionar comoaquecedores super potentes e precisos. Quando excitados numa freqüência específica com umlaser essas nanopartículas emitem calor suficientes para aquecer uma área 1000 vezes maiordo 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 comobiomarcadores, moléculas especiais construídas para identificar cada tipo de célula. Para determinação da intensidade especifica de melhor rendimento, foi elaborado umestudo de efeito térmico, os pesquisadores desenvolveram um método com uma fina películade gelo e, em seguida a medição da quantidade de fusão que ocorreu quando as partículasforam irradiadas. Usando espectroscopia Ranam os pesquisadores foram capazes de
  • 19. 18determinar qual das intensidades luminosas das partículas era mais eficiente na regiãocircundante ao derretimento do gelo. A partir daí conseguiram criar um modelo teórico geradoa partir dos estudos, e os pesquisadores previram um geração de calor em função daintensidade luminosa, deverá ser útil para desenvolver uma nanoescala térmica para umpossível tratamento como câncer terapêutica.Figura 10. Um conjunto de nanopartículas do ouro 50 nanômetros no diâmetro criou uma cratera muito maior na amostra do gelo, mostrada aqui. Fonte: http://news.research.ohiou.edu/news/index.php?item=272 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 dopesquisador Shuming Nie, publicada em dezembro de 2008 pela “Journal NatureBiotechnology” que trabalha no Departamento de Engenharia Biomédica na Georgia Tech eEmory University,nos Estados Unidos. Nesse estudo as nanopartículas de ouro estão revestidas com corantes que conseguemidentificar tumores ou células cancerígenas mais cedo e de forma menos invasiva porenquanto nos estudos de animais. Estudo baseou em anticorpos com fragmentos de ScFvconhecidos com côo peptídeos que se ligam em células cancerígenas.Quando iluminado porum raio laser, o tumor é identificado pelo corante que devolve o sinal transmitido.Essa é umanova classe de agentes para a segmentação do tumor e de imagem na área de Nanotecnologia.
  • 20. 19 Figura 11: Nova classes de corantes excitados por infravermelho. Fonte: http://www.rjrconsultores.com.br/nano/wm.pdf O pesquisador Dr. Nie, desenvolveu uma luz emissora de cristais semicondutorescapazes de emitir luz conhecidos como “pontos quânticos” em detecção e tratamento decâncer. Para a construção desses semicondutores, é utilizado partículas de ouro em suspensãochamado ouro coloidal, tem uma enorme vantagem por ser totalmente atóxico para oorganismo. 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 pontosquânticos, 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 estálimitado a dimensão do tumor ou em quantidades relativamente pequenas de células. Aconclusão, mostra através de testes que é possível localizar tumores com uma profundidade de1 a 2 centímetros abaixo da pele. Nessa localização é possível geração de imagens de formaqualitativa e quantitativa que pode dar uma dimensão e pode ser localizado na cabeça,pescoço e no pulmão.
  • 21. 207)Conclusão A Nanotecnologia vem sendo vista como a próxima revolução industrial, trazendopromessas de desenvolvimento em várias áreas, entre elas na medicina. O Brasil vem investindo cada vez mais na área de Nanotecnologia, mais ainda sim odesenvolvimento dessa área ainda está concentrada em algumas universidades e centros depesquisa. Apesar do desenvolvimento da Nanociência e Nanotecnologia no Brasil, se tratar deuma revolução em sua infância, ainda é possível que o país participe ativamente e inove nocampo da nanotecnologia. É necessário, porém, haver uma mudança de mentalidade dogoverno e dos empresários brasileiros. Nos últimos anos, a nanomedicina vem sendo apontada como uma das grandesesperanças da medicina e uma das promessas de que as descobertas no campo dananotecnologia promovam mais saúde e longevidade às pessoas. Duas grandes áreas em desenvolvimento de Nanobiotecnologia são osnanomedicamentos e nanopartículas, como Lipossomas e nanopartículas, respectivamente, e odesenvolvimento dessas áreas prometem grandes avanços no diagnóstico e tratamento dedoenças. Espera-se que num futuro não distante, nanopartículas, nanomedicamento enanorrobôs estejam presentes no diagnóstico e tratamento de doenças, contribuindo assimpara o avanço da medicina.
  • 22. 21ReferênciasARTIGOS E ENSAIOS. A Nanotecnologia: Da saúde para além do determinismotecnológico. Disponível em: < http://cienciaecultura.bvs.br/pdf/cic/v60n2/a24v60n2.pdf>.Acesso em 22 de novembro de 2008.BATISTA, Cinthia Meireles; CARVALHO, Cícero M. Barros de; MAGALHÃES NereideS.S. Lipossomas e suas aplicações terapêuticas. Revista Brasileira de CiênciasFarmacêuticas, Pernambuco, v.43, n.12, p.166-178, 2007. Disponível em :<http://www.scielo.br/pdf/rbcf/v43n2/02.pdf>. Acesso em 27 de novembro de 2008.BUSHAN, Barat. (Ed). Springer Handbook of Nanotechnology. First Edition, New York,Springer Verlag, 2004.CENTER FOR RESPONSIBLE NANOTECHNOLOGY. Introdução á nanotecnologia. Oque é a nanotecnologia? Disponível em:<http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/nanotecnologia_responsavel/introducao_nanotecnologia.htm>. Acesso em 27 de novembro de 2008.GHANEM, Hussein; GHANEM, Mohamed. Possíveis aplicações dos nanorobôs na medicinasexual: um artigo de revisão. Arquivos H-Ellis, 2006. Disponível em <http://www.arquivoshellis.com.br/revista/03_011106/03_revista_011106_01.asp>. Acesso em02 de Dezembro de 2008.LAUBACHER, Sarah. Gold Nanoparticles Emit Intense Heat. In: Research News.Disponível em: < http://news.research.ohiou.edu/news/index.php?item=272>. Acesso em 20de novembro de 2008.MARTINS, Paulo R. Nanotecnologia, Sociedade e Meio Ambiente No Brasil: Perspectivas eDesafios. II Encontro da ANPPAS 26 á 29 de maio de 2004. Indaiatuba, São Paulo, Brasil.Disponível em <http://www.anppas.org.br/encontro_anual/encontro2/GT/GT09/paulo_martins.pdf>. Acessoem 02 de Dezembro de 2008.
  • 23. 22MINISTÉRIO DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA. Relatório de Nanotecnologia do Ministérioda Ciência e Tecnologia. Disponível em <http://www.mct.gov.br/upd_blob/0008/8075.pdf>.Acesso em 25 de novembro de 2008.NATIONAL CANCER INSTITUTE. Characterizing Gold Nanoparticles. Disponível em: <http://nano.cancer.gov/news_center/nanotech_news_2006-04-10a.asp>. Acesso em 22 denovembro de 2008.PALLONE, Simone; JORGE, Wanda. Brasil aposta na nanociência e nanotecnologia.Inovação Uniemp , Campinas, v. 2, n. 1, 2006 . Disponível em:<http://inovacao.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1808-23942006000100002&lng=es&nrm=iso>. Acesso em 28 de Novembro de 2008.STEINMETZ, Maiquel (2006). Nanotecnologia. Anais da 1ª Jornada Científica da Unibratec,Pernambuco. Disponível em <http://www.unibratec.com.br/jornadacientifica/>. Acesso dia 25de novembro de 2008.THE WHISTLE. Scientists enlisting gold in cancer fight. Disponível em:<http://www.whistle.gatech.edu/archives/08/jan/28/gold.shtml>.Acesso em 24 nov.2008

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