III. AVANÇOS TECNOLÓGICOS EM SAÚDE E MEDICINA III.1

III. AVANÇOS TECNOLÓGICOS EM SAÚDE E MEDICINA
III.1. Gerenciamento de Inflamação e Dor
Morfina
Utilizada desde o início do século XIX para diminuir a
sensação de dor, a morfina foi inicialmente extraída do
ópio cru. O farmacêutico húngaro Janos Kabay
revolucionou a produção de morfina na década de 1920
extraindo-a não só da cabeça da papoula nova, mas
tambem da palha seca da papoula. Um estudo em 1923
tentou determinar sua estrutura química como parte de
um esforço para sintetizar um analgésico potente sem
efeitos colaterais indesejáveis, tais como vício e
depressão respiratória. O entendimento de como o
extrato natural funciona no corpo humano permitiu que
uma versão sintética da morfina fosse desenvolvida e
porteriormente drogas mais seguras foram criadas, tais
como Nalorfina e Naloxona em 1961.
Ácido
acetilsalicílico
O túmulo de Janos
Kabay em
Budapeste, Hungria
Aspirina
Em 1890, o ácido salicílico era fabricado como um
antiinflamatório barato e eficaz para artrite reumatóide,
apesar dos seus efeitos colaterais desagradáveis (náuseas,
gastrite). O ácido acetilsalicílico (ou aspirina) foi sintetizado
em 1897 pelo químico alemão Felix Hoffmann, na Bayer, e
testada farmacologicamente por Heinrich Dreser. A
fabricação começou em 1899 e os primeiros comprimidos
foram vendidos em 1900. A aspirina logo se tornou popular
devido ao fato de ter muito menos efeitos colaterais do que
o ácido salicílico. A aspirina, o primeiro remédio a ser
produzido em escala industrial, ainda continua a ser
fabricado em grandes quantidades. Até meados da década
de 1980, ela foi consumida principalmente para tratamento
da dor-de-cabeça, quando foram descobertos seus efeitos
benéficos na prevenção de ataques cardíacos (como agente
antiplaquetar).
Cortisona
Na década de 1940, estudos do córtex da glândula
supra-renal identificaram certos hormonios naturais
(também chamados de esteróides) como tendo
propriedades antiinflamatórias. A Cortisona foi
inicialmente extraída da sua fonte natural em 1936,
sendo depois sintetizada em 1948 pelo americano
Lewis Hastings Sarett. Já no ano seguinte, ela começou
a ser fabricada em escala comercial devido ao seu
efeito milagroso no tratamento de artrite reumatóide.
Estudos clínicos subsequentes mostraram que ela não
cura outras formas de artrite e que causa efeitos
colaterais graves; mas tambem mostrou resultados
positivos no tratamento de asma e alergia. Estudos
complementares na síntese de esteróides levaram à
criação da prednisona, prednisolona e dexametasona
como agentes antiinflamatórios melhores e com menos
efeitos colaterais.
Lewis Hastings Sarett
Deformidade induzida
por inflamação das
juntas
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III.2. Agentes Psicoterapêuticos
Clorpromazina
Clorpromazina (Thorazine, Hibernal) foi usada
inicialmente para tratar a esquizofrenia em 1954, após
ser criado como um anti-alérgico anti-histamínico. Esse
novo tratamento mostrou-se muito eficaz na terapia
antipsicótica e iniciou a era moderna desse tipo de
terapia. O controle de doenças mentais por meio de
medicação logo suplantou os métodos de tratamento
anteriores, tais como shoque elétrico, choque de
insulina, lobotomia préfrontal (um tratamento cirúrgico
desconectando os lobos prefrontais) e ajudou a diminuir
a taxa de institucionalização em todo o mundo.
Pesquisas posteriores clarificaram o mecanismo
farmacológico da clorpromazina e serviu de base para o
desenvolvimento
de
muitas
outras
drogas
antipsocóticas, tais como Haloperidol e Olanzapine.
Imagens do filme Um estranho no Ninho
(1975), que retrata os efeitos desastrosos
da doença mental
O aparecimento da
depressão pós-parto
Antidepressivos tricíclicos
Em 1958, um estudo clínico da imipramina, um fármaco
que foi originalmente desenvolvido como um
antipsicótico, revelou suas propriedades como
antidepressivo. Sua terapêutica funciona afetando a
actividade
dos
neurotransmissores
(agentes
transmissores de estímulo) no cérebro. Os vários
fármacos dessa classe que foram posteriormente
desenvolvidos ficaram sendo conhecidos como
antidepressivos `tricíclicos’ e se tornaram padrão na
terapia antidepressiva.
Benzodiazepinas
Em 1959, Clordiazepóxido (Librium nos Estados Unidos,
Psicosedin no Brasil) marcou o início uma nova e
potente classe de agentes antiansiolíticos, os
benzodiazepínicos. Esse fármaco e os derivados que
rapidamente se seguiram substituiram os barbitúricos e o
meprobamato (um agente ansiolítico descoberto em
1950 que teve um sucesso modesto) e são considerados
um dos fármacos mais bem sucedidos atualmente. As
benzodiazepinas teem alta telerância e baixo risco além
de serem bem sucedidas como agentes hipnóticos,
relaxantes musculares e antiepiléptico.
Neurotransmissores no
cérebro
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III.3. Hormônios e Reguladores Hormonais
Insulina
Insulina, um hormônio protéico secretado por células especiais
do pâncreas, controla o nível de glicemia (glicose) no corpo. A
falta de insulina causa o desenvolvimento da diabetes tipo 1,
uma doença que foi considerada fatal até o início da década de
1920. Dois jovens médicos canadenses, Frederick Banting e
Charles H. Best, isolaram e purificaram um novo extracto
injetável do pâncreas bovino em 1921. O primeiro paciente foi
um menino moribundo de 14 anos de idade, que foi libertado do
hospital, após algumas semanas. A insulina foi fabricada a partir
de pâncreas bovinos pela Eli Lilly e Compania, em 1922. A
primeira insulina feita a partir de fontes humanas utilizando a
tecnologia de DNA recombinante foi produzida em 1982.
Frederick Banting e
Charles H. Best em uma
pintura
Testosterona
A testosterona é responsável pelo desenvolvimento dos órgãos
genitais masculinos e por características sexuais secundárias. É
uma hormona esteróide, estruturalmente similar ao colesterol. A
testosterona foi inicialmente sintetizada a partir do colesterol em
1935 para tratar doenças deficiências hormonais. Ela pode ser
fabricada por modificação química e microbiológica de materiais
prontamente disponíveis que ocorrem naturalmente.
Progestinas, estrogênios e contraceptivos orais
Na década de 1930, duas hormonas femininas foram isoladas e
produzidas de fontes naturais, a partir da urina de éguas grávidas e
de uma raiz doce (conhecida nos Estados Unidos com “Mexican
sweet root”). Tanto as progestinas (progesterona, hormônio
luteinizante) que manteem a gestação como os estrogênios
(hormonas foliculares) foram vistos como hormonas que afetam o
ciclo menstrual. Na década de 1950, foram produzidas versões
sintéticas dessas hormonas e seus efeitos na concepção e gravidez
humana foram estudados. Suas excelentes qualidades
anticoncepcionais levaram ao desenvolvimento dos contraceptivos
orais (comprimidos para o controle de natalidade) para mulheres.
Enovid, comercializado nos Estados Unidos em 1960, foi a primeira
pílula de controle de natalidade contendo uma mistura de
estrogênios e progestinas para maximizar a eficácia.
III.4. Agentes Gastro-intestinais
Evolução da terapia da úlcera
Em 1972, James Black, um farmacologista escocês, e seus colegas
na Smith, Kline e French explicaram os fundamentos fisiológicos da
produção excessiva de ácido no estômago. Este tipo de pesquisa
farmacêutica é agora conhecido como “projeto racional de fármacos”.
Em 1976, eles desenvolveram o fármaco Cimetidina (Tagamet), que
inibe a secreção ácida estomacal com mínimos efeitos colaterais. Seu
uso em larga escala diminuiu drasticamente a necessidade de cirurgia
para tratar úlceras gástricas. Tagamet logo se tornou o fármaco mais
frequentemente receitado em medicina.
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III.5. Testes Médicos e Diagnóstico de Enfermidades
Tecnologias de imagens médicas
Equipamentos médicos como máquinas de raios-X e scanners de MRI
(imagem de ressonância magnética), que foram revolucionários na época
de suas descobertas, agora fazem parte da rotina de diagnóstico e
cuidados médicos. Wilhelm Konrad Roentgen, o físico alemão que
descobriu os raios-X em 1895, produziu pela primeira vez uma imagem
dos ossos da mão de sua esposa. Em torno de 1900, todos os grandes
hospitais tinham máquinas de raios-X. A tecnologia de ressonância
magnética nuclear (RMN) foi usada para determinar estruturas químicas
na década de 1970 e scanners de imagem de ressonância magnética
foram aprovados para uso humano em 1985. Agentes de contraste
químico e emulsões especiais para as lâminas melhoraram a utilização do
diagnóstico de rays-X, varreduras de CT (tomografia de computador, por
meio da geração de imagens tridimensionais de raios-X) , MRI e imagens
de som ultra.
A mão trans-iluminated
da Sra.Roentgen
Isótopos médicos
A geração de imagens médicas tem recebido contribuições muito
importantes do uso de isótopos médicos para determinar a função de
órgãos internos, graças ao trabalho pioneiro de Georg Hevesy, o
húngaro que recebeu um prêmio Nobel (1943). Em 1935, Hevesy usou
nuclídeos radioativos para determinar o mecanismo metabólico do
fósforo. Compostos são rotulados com isótopos radioativos (como o
tecnécio-99 e o tálio-201) ou rádio-opacos (como compostos de bário e
iodo). Esses são, entao, monitorados através do organismo com
câmaras para detecção e raios gama que fornecem imagens úteis dos
órgãos para onde eles são transportados. As aplicações dos
diagnósticos médicos com isótopos incluem a detecção de tumores,
diagnóstico de doenças hepáticas e o teste de esforço para a função
cardíaca.
Desenvolvimento de testes químicos
Atualmente, podemos determinar condições médicas estudando
marcadores de doença ou resíduos de drogas que podem ser
quimicamente detectados no sangue, urina, fezes, saliva e suor. Testes
de laboratório, sofisticados instrumentos analíticos assistidos por
computador e testes caseiros, todas medem reações químicas
fundamentais. No início do século XIX, diagnósticos se baseavam na
observação de sintomas clínicos; se um paciente respondesse
positivamente a um tratamento de doenças específicas, então ele ou
ela deve ter a doença. Testes de diagnóstico começaram em 1882,
quando Paul Ehrlich observou que só a presença do bacilo tifóide
(conforme identificado por um certo corante) pode revelar um
diagnóstico de febre tifóide. Antes, o diagnóstico tinha como base a
cor da pele do paciente.
Evolução do acompanhamento pessoal
Kits simplificados de testes caseiros facilitam o acompanhamento pessoal.
Por exemplo, pacientes diabéticos antes tinham que visitar um laboratório
para determinar se havia açúcar em sua urina. Em 1941, os Laboratórios
Miles introduziram o primeiro teste caseiro de açúcar na urina. Embora
difícil de desenvolver, os testes de urina com imersão-e-leitura foram
finalmente introduzidas em 1956. Na década de 1960, o primeiro medidor
portátil de glicose no sangue, funcionando com bateria, foi introduzido para
funcionar com palitos químicas para detectar glicose, melhorarando
consideravelmente a qualidade de vida dos pacientes diabéticos. Nas
décadas de 1970 e 1980, foram introduzidos kits de diagnósticos caseiros
para sangue oculto nas feses, ovulação, gravidez e streptococcus.
III. AVANÇOS TECNOLÓGICOS EM SAÚDE E MEDICINA
III.6. Fármacos Para o Tratamento de Infecções
Salvarsan e Prontosil
O bacteriologista alemão Paul Ehrlich estudou as propriedades
antibacterianas dos compostos de arsênio e inventou o Salvarsan
em 1909 como um tratamento bem sucedido para a sífilis, uma
doença sexualmente transmissível e fatal. Essa estratégia foi
seguida por outros investigadores para encontrar compostos
activos que combatessem doenças infecciosas. O primeiro
fármaco da família das sulfas, o Prontosil, que tinha sido usado
anteriormente como um corante têxtil, foi descoberto em 1932
por químicos em busca de um fármaco antibacteriano que
podesse curar a infecção mortal estreptocócica, uma causa
comum da pneumonia crônica. Esta descoberta foi tão importante
que o bioquímico alemão Gerhard Domagk recebeu o Prêmio
Nobel de medicina em 1939 pelo seu trabalho nesta área. O
agente antibacteriano activo do Prontosil foi descoberto mais
tarde como sendo a sulfanilamida. Muitos outros antibióticos
foram criados a partir desse agente, incluindo a Sulfapiridina em
1938. Os fármaco da família das sulfas foram um grande sucesso
na redução da taxa de mortalidade da pneumonia lobar na
década de 1940 e salvou a vida de milhões. Sua importância
diminuiu apenas com o advento da era penicilina.
Alexander
Fleming
Penicillium notatum
Gerhard Domagk
Bactéria
Streptococcus
Prontosil
Penicilina
Em 1928, o bacteriologist escocês Alexander Fleming descobriu
uma substância potente que poderia matar bactérias, que ele
isolado de um fungo natural (Penicillium notatum). A Penicilina, um
fármaco baseado nessa substância natural, foi criada como parte
de um grande projeto desenvolvido durante a Segunda Guerra
Mundial em 1943; esse fármaco reduziu drasticamente as
infecções e amputações entre soldados feridos nos exércitos
britânicos e americanos durante a guerra. Essa penicilina natural
era tão cara e rara que tinha que ser reciclada da urina dos
pacientes tratados. Químicos tentaram um novo método de
síntese: fabricar artificialmente a substância natural em que a
droga se baseou. A estrutura química da penicilina foi determinada
pela pesquisadora britânica Dorothy Crowfoot Hodgkin na década
de 1940, o permitiu a sua síntese. Por volta de 1957, várias
empresas farmacêuticas sintetizaram e produziram esse fármaco
comercialmente. Seu sucesso marcou o início da era moderna da
terapia de antibióticos.
Zidovudina (AZT)
A Zidovudina (AZT) foi aprovada nos Estados Unidos
para o tratamento da infecção do
vírus da
imunodeficiência humana adquirida (HIV) em 1987.
Esse fármaco foi primeiramente sintetizado em 1964,
mas revelou-se ineficaz no tratamento quimioterápico
do cancer. Ele foi abandonado até 1986, quando sua
atividade contra o retrovírus foi descoberta por um
grupo de pesquisa americano. Os fármacos a base
de AZT e Análogos Nucleosídeos inibem a replicação
viral atacando enzimas virais específicas. Devido ao
rápido desenvolvimento de resistência por parte do
HIV, demonstrada com AZT, terapias com um único
fármaco não podem mais ser utilizada para tratar a
infecção por HIV.
Cristais de Zidovudina
Zidovudina
III. AVANÇOS TECNOLÓGICOS EM SAÚDE E MEDICINA
III.7. Gerenciamento Cardiovascular
Controle de batimentos cardíacos
A capacidade do anestésico local procaína de regular o
batimento cardíaco (também chamada de atividade antiarrítmica) foi descoberta na década de 1930. Este tipo de
tratamento farmacêutico é complexo e pode ser muito difícil de
tratar porque os fármacos que bloqueiam arritmia também
podem causar arritmia sob determinadas condições. A Procaína
foi o primeiro de muitos fármacos que eventualmente foram
aprovados para esta utilização. Ela inibe as proteínas da
membrana da célula, conhecidas como canais de sódio. A
Procaína foi seguida de inúmeras drogas, incluindo betaantagonistas e antagonistas do canal de potássio ou de cálcio.
Tratamento de falhas cardíacas
Os glicosídeos digitalicos, um grupo de
compostos que ocorrem naturalmente em
várias plantas, teem sido usados há séculos
para tratar falhas cardíacas. Depois que as
pesquisas identificaram o mecanismo pelo
qual eles aumentam a força das contrações
cardíacas, a Digoxina foi extraída de folhas da
Digitalis lanata e aprovada em 1954 tratar a
Fibrilação Atrial e a insuficiência cardíaca
congestive. Eventualmente, descobriu-se que
drogas anti-hipertensivas podem também ser
usadas para tratar a falha cardíacas.
Anticoagulantes sanguíneos
A Heparina, um produto natural isolado de fígados de animais, foi
primeiramente usada para prevenir trombose (coagulação do sangue)
durante uma transfusão de sangue em 1935 e logo se tornou o
anticoagulante mais comumente usado (também chamado de
afinador do sangue). Ela também impede a formação de coágulos
durante a cirurgia cardíaca e arterial. A Varfarina ou Warfarina
(Coumadin nos Estados Unidos, e Marevan no Brasil), um
anticoagulante oralmente ativo usado na prevenção de paradas
cardíacos bem como no tratamento de ataques cardíacos e de
trombose, foi aprovado nos Estados Unidos em 1955. Durante a
década de 1970, descobriu-se que mesmo depois de formados, os
coágulos podiam ser tratados com agentes trombolíticos. O uso da
atividade enzimática para dissolver coágulos sanguíneos levou à
Urokinase (1977), à streptokinase (1978) e, por meio de engenharia
genética usando a técnica de DNA recombinante, ao ativador de
plasminogênio de tecido humano, t-PA (1987).
Arterioschlerosis
Controle do nível de colesterol no sangue
A acumulação de depósitos de colesterol dentro artérias (arteriosclerose) é
uma grande causa de paradas e enfermidades cardíacas. A Lovastatina
(Mevacor), que controla os níveis de colesterol no sangue (atividade
hipolipemica) inibindo a tranformação de uma enzima crítica em mevalonato,
um passo limitante na cinética da biossíntese do colesterol, foi aprovada em
1987. Drogas posteriores e mais potentes, tais como Sinvastatina e
Atorvastatina, revolucionaram o tratamento de altos níveis de lipídios no
sangue (dislipidemias), sendo altamente eficaz e bem tolerado.
III. AVANÇOS TECNOLÓGICOS EM SAÚDE E MEDICINA
III.8. Quimioterapia de Câncer
Evolução da quimioterapia de câncer
A utilização de produtos químicos para tratar câncer
(quimioterapia de câncer) começou em 1942 com o uso
clínico de mostardas de nitrogênio por Louis S. Goodman e
Alfred Gilman. Fármacos que bloqueiam o ácido fólico
(chamado
de
antimetabólitos)
também
foram
desenvolvidas. A aminopterina (1947) foi eficaz contra a
leucemia, mas seus efeitos negativos nas células brancas
(leucócitos) levou rapidamente à sua substituição pelo
metotrexato. Na década de 1950, George Hitchings e
Charles Heidelberger desenvolveram o antimetabólico
mercaptopurina para tratar leucemia e fluorouracila para
tumores gastrointestinais e de mama.
Drogas citotóxicas
Drogas citotóxicas (ou drogas que são tóxicas para as células)
foram isoladas de plantas e inicialmente introduzidas na
quimioterapia de câncer em 1963. O princípio de funcionamento
desses medicamentos anticancerígenos é que as células com
rápida proliferação, tais como as neoplásicas (ou cancerígenas),
são mais suscetíveis a danos causados pelas drogas citotóxicas.
Variações incluem os alcalóides da vinca (vincristina e
vinblastina), isolados de plantas como o “periwinkle” ou a Vinca
Rosa Brasileira, e a podofilotoxina isolado da planta “American
mayapple” em 1970. O Taxol foi isolado de casca de árvore de
“yem” do pacífico (Taxus breviafolia) em 1971 e desenvolvido
para tratar câncer de mama avançado e câncer de pulmão no
início dos anos 90.
Tamoxifeno
O tamoxifeno, uma molécula sintética desenvolvida em 1971,
foi introduzida em 1977 para tratar o câncer de mama por
meio da diminuição do crescimento dos tumores dependentes
de estrogênio. Níveis elevados de estrogênio promovem a
proliferação de células no tecido da mama; este tipo de
quimioterapia bloqueia as hormonas naturais que podem
estimular o crescimento de células cancerosas. O Megestrol é
um derivado sintético de uma hormona esteróide natural, a
progesterona, que funciona de forma semelhante e é utilizada
no tratamento de tumores de mama recorrentes.
Imagem
mamográfica de
um tumor de
mama
O acompanhamento
pessoal dos seios
promove o
diagnóstico precoce
III. AVANÇOS TECNOLÓGICOS EM SAÚDE E MEDICINA
III.9. Novos Materiais no Tratamento Médico
Prótese de membros e dispositivos médicos
As modernas próteses de membros e órgãos, substituição
de juntas, lentes de contacto, dispositivos auditivos, e
biomaterials (que são construídos de plásticos especiais e
outros materiais de alta tecnologia) foram todos
produzidos por meio de química. Manipulando e criando
novas estruturas moleculares, químicos e engenheiros
desenvolveram novos materiais médicos que são
resistentes, flexíveis e duradouros. Alguns desses
dispositivos médicos incluem o rim artificial de 1945, as
próteses de válvulas do coração da década de 1950 e a
implantação cirúrgica de um coração artificial permanente
em 1982. Lentes de contato plásticas foram introduzidas
em 1956, e lentes de contato bifocal macias foram
refinadas em 1985.
Válvulas de
coração
artificiais
Coração
artificial
Equipamento médico
A química é usada na fabricação de quase todos
os dispositivos médicos de plástico e de vinil,
atualmente usados em hospitais e clínicas de
saúde. Os equipamentos médicos de hoje
devem ser suficientemente resistentes para uso
diário enquanto que, ao mesmo tempo, ajudam a
criar um ambiente limpo, estéril e livre de
gérmen. Muitos procedimentos médicos de rotina
utilizam equipamentos de diagnóstico de última
geração, estetoscópios, bandagens e outros
tecidos novos, seringas, instrumentos cirúrgicos,
sacos para sangue e materiais plásticos que são
produzidos através de química. Até mesmo
fraldas
descartáveis
conteem
polímeros
higroscópicos, que impedem a inflamação da
pele sensível dos bebês.
Desinfetantes e alvejantes
A química torna possível a limpeza da sua casa, o combate a
mofos e fungos, e a remoção de manchas. No início da década
de 1900, os químicos se concentraram no controle eficaz de
bactérias, bem como na limpeza de roupas e superfícies
residenciais. Em 1913, pesquisadores desenvolveram uma
fórmula para alvejantes com preço acessível e fácil de usar.
Atualmente, alvejante é uma mercadoria doméstica comum e um
desinfectante eficaz que elimina bilhões de germes e bactérias. O
cloro também é uma arma poderosa contra doenças causadas
por vírus e bactérias em lares, hospitais e outros lugares. Ignatius
Semmelweis, um ginecologista húngaro, introduziu o hábito de
lavar as mãos com uma solução aquosa de cloro no seu
departamento em 1847.