Nanomedicina: Aplicação da nanotecnologia na medicina

Nanomedicina: Aplicação da nanotecnologia na medicina
Mariana Cardoso Paulino Lima1; Paulo Roberto Queiroz2
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Biomédica, aluna do Programa de Pós-Graduação em Vigilância Sanitária, pelo Instituto de Estudos Farmacêuticos
e Universidade Católica de Goiás, GO. E-mail: [email protected]
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Biólogo. Doutor em Biologia Animal pela Universidade de Brasília – UnB. Docente do Programa de Pós-Graduação
em Vigilância Sanitária, pelo Instituto de Estudos Farmacêuticos e Universidade Católica de Goiás, GO. E-mail:
[email protected]
RESUMO
Com o rápido e contínuo crescimento e evolução da tecnologia, os novos aparelhos, produtos e
materiais estão se tornando cada vez menores e mais eficazes. Assim é o caso da nanotecnologia
e sua aplicação da medicina – a nanomedicina, que vem influenciando diversas áreas na saúde, e
possibilitando novas e melhores formas de diagnóstico, tratamento, prevenção e até mesmo a cura
de várias doenças. Nano é o prefixo utilizado para designar uma parte de um bilhão, ou seja, um
nanômetro (1 nm) corresponde ao bilionésimo de um metro (1,0x10-9 m). Vale ressaltar que o
nanômetro é uma medida importante, porque é a partir daí que os dispositivos produzidos
pelo homem começam a se igualar às máquinas biológicas naturais do organismo, tais como,
DNA, R N A , r i b o s s o m o , h e m á c i a , p r o t e í n a , e n t r e o u t r o s . A l é m d e revolucionar
positivamente a medicina e a saúde, a nanomedicina também o faz em outros setores importantes
para a sociedade como o meio ambiente, o trabalho, a vida social, entre outros. Contudo, assim
como em diversas tecnologias, ainda há controvérsias e riscos que podem ser atribuídos ao uso da
nanomedicina e que devem ser solucionados para que o uso das nanoestruturas tenha um efeito
potencial 100% benéfico e eficaz para a sociedade.
Palavras-chave: nanômetro; tecnologia; nanoestruturas.
ABSTRACT
With the continued rapid growth and evolution of technology, new devices, products and
materials are becoming increasingly smaller and more efficient. Such is the case of
nanotechnology and its application in medicine - the nanomedicine, which has influenced many
areas in health, and enabling new and better ways to diagnose, treat, prevent and even cure many
diseases. Nano is a prefix used to designate a part of a billion, that is, a nanometer (1 nm)
corresponds to a billionth of a meter (1.0 x 10-9 m). It is noteworthy that a nanometer is one
important measure, because it is from there that the man-made devices begin to match the body's
natural biological machines, such as DNA, RNA, ribosome, erythrocytes, protein, among others.
In addition to positively revolutionize medicine and health, nanomedicine is also important in
other sectors of society such the environment, work, social life, among others. However, as with
many technologies, there are still controversies and risks that may be attributable to the use of
nanomedicine and that must be resolved so that the use of nanostructures has a potential effect
100% effective and beneficial to society.
Keywords: nanometer; technology; nanostructures.
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1. INTRODUÇÃO
Com o contínuo e rápido avanço da tecnologia, os equipamentos, aparelhos, instrumentos,
materiais e produtos que atualmente fazem parte do cotidiano da população como, por exemplo,
computadores, máquinas fotográficas, telemóveis, tomógrafos, mamógrafos, estão se tornando
cada vez menores em dimensão e mais eficazes em suas capacidades (FIGUEIREDO, 2009).
Assim é o caso da nanotecnologia, que na sua escala nanométrica vem influenciando diversos
campos do meio científico, entre os mais comumente destacados, o da medicina e o da saúde
(AMORIM, 2007). Foi a partir desse entendimento que surgiu a aplicação da nanotecnologia na
medicina – a nanomedicina (AMORIM, 2007; PIRES, 2008).
Em sentido lato, a nanomedicina corresponde ao uso de processos de diagnóstico, de
tratamento e de prevenção de doenças e de lesões traumáticas, aliviando a dor, preservando e
melhorando a saúde humana, por meio do uso de nanoferramentas que atuam ao nível celular ou,
mesmo, molecular (FIGUEIREDO, 2009).
Ou seja, esse novo campo científico pretende ampliar a capacidade de diagnosticar
doenças em seu estágio inicial, bem como, tratar individualmente cada célula que apresenta
algum tipo de disfunção e ainda aperfeiçoar equipamentos médicos e cirúrgicos; portanto, com a
manipulação átomo a átomo, cria-se a possibilidade de alterar a estrutura da própria matéria ao
nível nanométrico (AMORIM, 2007).
Nano é o prefixo utilizado para designar uma parte de um bilhão, ou seja, um nanômetro
(1 nm) corresponde ao bilionésimo de um metro (1,0x10-9 m) (GHANEM, 2006; AMORIM,
2007). Vale ressaltar que o nanômetro é uma medida importante, porque é a partir daí que os
dispositivos produzidos pelo homem começam a se igualar às máquinas biológicas naturais
do organismo, tais como, DNA, R N A , r i b o s s o m o , h e m á c i a , p r o t e í n a , e n t r e o u t r o s
( P I R E S , 2008).
O marco inicial da nanotecnologia frequentemente é relacionado à palestra proferida na
universidade da Califórnia, em 29 de Dezembro de 1959, du r a n t e o E n c o n t r o A n u a l d a
Sociedade Americana de Física no Instituto de Tecnologia da Califórnia, realizada por Richard
Feynman – prêmio Nobel de física em 1965, intitulada There is plenty of room at the bottom, que
quer dizer “Há muito espaço lá embaixo” (AMORIM, 2007; PIRES, 2008). Nela, o físico ressalta
a importância de se explorar o mundo, naquele momento desconhecido, da escala molecular,
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atômica e subatômica. E sugeriu que um dia seria possível manipular a matéria átomo por átomo
e, dessa forma, poder-se-ia condensar todos os volumes da enciclopédia britânica num espaço
equivalente a cabeça de um alfinete (AMORIM, 2007).
Feynman prevê que esses nanomateriais produzirão novos processos e mecanismos de
aplicação de novos fármacos, menos agressivos e invasivos e mais eficazes, em que a atividade
de vigilância de um conjunto de nanorobôs permitirá melhorar significativamente a qualidade de
vida dos seres humanos (FIGUEIREDO, 2009).
As idéias lançadas em 1959 começaram a tomar corpo na década de 80, mais
especificamente em 1981 com a criação, pela IBM de Zurich, da Scanning tunneling microscope
(microscópio de varredura por tunelamento), já que esse instrumento tem a capacidade de mapear
e manipular objetos de escala nanométrica (SIQUEIRA-BATISTA et al., 2010).
A partir desse marco tecnológico empresas, laboratórios e centros de investigação vêm
desenvolvendo uma quantidade significativa de nanomáquinas, nanorobôs e nanoestruturas
capazes de eliminar, com a ausência de efeitos colaterais, as células malignas, ou realizar o
diagnóstico e participar na cura de patologias como diabetes, osteoporose, Alzheimer ou
Parkinson (FIGUEIREDO, 2009).
Os avanços da biologia molecular e da nanorobótica contribuem para as descobertas da
nanomedicina que já tem sucesso em alguns casos, como os efeitos positivos de nanopartículas e
nanorobôs dentro do corpo humano. Caso haja compreensão e aceitação da sociedade diante
dessa nova tecnologia, esta poderá gerar inúmeros empregos e, consequentemente, reduzir a
pobreza e a marginalização, além de promover saúde e longevidade às pessoas e preservar o meio
ambiente, podendo até reverter a situação de degradação ambiental em que se encontra o mundo
atual (INVERNIZZI, 2007).
Assim como em diversas tecnologias ainda há controvérsias e riscos que podem ser
atribuídos ao uso da nanomedicina e que devem ser solucionados para que o uso das
nanoestruturas tenha um efeito potencial 100% benéfico para a sociedade.
A nanotecnologia, assim como a nanomedicina poderão revolucionar positivamente a
medicina, a saúde e, até mesmo, outros setores importantes para a sociedade como o meio
ambiente, o trabalho, a vida social, entre outros. Mas, para isso, será necessário identificar,
avaliar e tentar solucionar os riscos inerentes a esses processos para que a consequente mudança
não afete negativamente as pessoas. Portanto, à medida que os cientistas e pesquisadores vão
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adquirindo mais conhecimento sobre como compreender e produzir estruturas a uma escala
molecular ficarão mais aptos a explicar os mecanismos das doenças, a diagnosticá-las
precocemente, a preveni-las e a combatê-las para que futuramente os resultados observados
sirvam de base para novas pesquisas relacionadas a esse processo e, consequentemente, seus
estudos científicos possam beneficiar a sociedade como um todo.
Sendo assim, o objetivo desse trabalho foi descrever as aplicações da nanotecnologia na
medicina, discutindo pontos relevantes associados a esta, seus riscos e benefícios.
2. METODOLOGIA
O presente trabalho é uma pesquisa qualitativa, de natureza analítico-descritiva e com
análise da bibliografia formal, discursiva e concludente sobre a aplicação da nanotecnologia na
medicina, seus riscos e benefícios.
Com esse propósito foi realizada uma revisão bibliográfica utilizando-se periódicos
disponíveis em bases de dados, bibliotecas virtuais e sítios da rede mundial de computadores. As
principais bases de dados utilizadas foram o Portal de Periódicos da CAPES, da Literatura Latino
Americana em Ciência da Saúde (LILACS), Scientific Eletronic Library Online (SciELO),
Science Direct, Revista Brasileira de Ciências Farmacêuticas, Sociedade Brasileira para o
Progresso da Ciência (SBPC), Ciência & Saúde Coletiva, Jornal da Ciência, Tecnologia e
Empreendedorismo e em outras fontes de dados.
O período da pesquisa foi de Maio a Julho de 2011. A busca foi feita por meio das palavras
chaves sobre nanotecnologia e a medicina a ela associada, encontradas nos títulos e nos resumos
das publicações. Estas foram analisadas e classificadas de acordo com as idéias e posições sobre
a nanomedicina.
3. DESENVOLVIMENTO
3.1. O QUE É A NANOTECNOLOGIA E A NANOMEDICINA?
A nanotecnologia é uma área nova da ciência que tem o objetivo de manipular estruturas
muito pequenas como átomos e moléculas (Figura 1), tornando possível a criação de sistemas
nanométricos funcionais, cuja concepção não seria possível utilizando a tecnologia convencional
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(PIRES, 2008). O prefixo “nano” está associado a uma medida de escala nanométrica; e o termo
“tecnologia” (tecno: "técnica, arte, ofício"; logia: "estudo") é um termo que envolve o
conhecimento técnico e científico e as ferramentas, processos e materiais criados e/ou utilizados a
partir de tal conhecimento (COSTA, 2008, 2009; MARQUES, 2009). Como um exemplo
comparativo, pode ser utilizada a espessura de um cabelo, o qual pode variar entre 60 e 90
micrômetros (a milésima parte de um milímetro), o que dá, em nanômetros, 60.000 nm a 90.000
nm. Ou seja, um nanômetro é quase 100.000 vezes menor que a espessura de um cabelo. Usando
ainda um outro termo de comparação: um glóbulo vermelho mede 7 a 8 micrômetros (7.000 a
8.000 nanômetros) (GHANEM, 2006; BARBOSA, 2008).
FIGURA 1: Comparação entre a escala de tamanhos dos seres vivos e da nanotecnologia. Fonte: Portal do
Ministério da Ciência e Tecnologia.
A nanomedicina é a aplicação da nanotecnologia na medicina e tem como objetivo curar,
prevenir, diagnosticar ou tratar doenças utilizando-se partículas, nanorobôs e outros elementos
nanométricos (PIRES, 2008). Há, ainda, um campo pertencente à nanomedicina que permitirá, de
forma estratégica e promissora, o tratamento de diversas doenças: a nanoterapia (MELO et al.,
2010). A nanomedicina surge da necessidade de se caracterizar os efeitos únicos que as
nanopartículas apresentam sobre os sistemas biológicos e de explorar esses efeitos para fins
médicos (BARBOSA, 2008).
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3.2. PROMESSAS DA NANOMEDICINA
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 (GHANEM, 2006; AMORIM, 2007; INVERNIZZI, 2007).
Além de apresentar a possibilidade de ampliar a capacidade de diagnosticar doenças em
seu estágio inicial, tratar individualmente células patológicas e aperfeiçoar equipamentos médicos
e cirúrgicos a nanomedicina pode, inclusive, para alguns autores, criar numerosos empregos,
principalmente porque essa é uma ciência que exige uma interdisciplinariedade conjunta, ou seja,
a inter-relação de diversas profissões/áreas (AMORIM, 2007; INVERNIZZI, 2007; TRÉGOUËT,
2007).
Contar com um sistema de diagnóstico mais eficaz permite a capacidade de respostas mais
rápidas diante das doenças. Além de aumentar o número de novos tratamentos, a nanomedicina
permitirá um controle diferente da saúde dos pacientes (GHANEM, 2006; PIRES, 2008).
Segundo um relatório de prospectiva otimista, obtido a partir de cientistas conhecedores
da nanotecnologia, em 2025 haverá a possibilidade de injetar, no corpo humano, nanosistemas
autônomos que, ao mesmo tempo, poderão analisar e diagnosticar as alterações em nível celular
e, logo após, elaborar as nanoterapias essenciais à cura de doentes. Essas previsões foram
apresentadas na conferência de 2007, NSTI Nanotech, em Santa Clara (Califórnia, EUA). Os
resultados apresentados mostraram que as nanotecnologias poderiam favorecer a regeneração das
células nervosas (TRÉGOUËT, 2007).
O primeiro método, desenvolvido na Universidade de Miami (EUA), utiliza
nanopartículas magnéticas (MNPs) a fim de criar uma tensão mecânica que estimula o
crescimento e o alongamento dos axônios dos neurônios. O segundo método proposto pela
Universidade da Califórnia utiliza nanofibras alinhadas contendo um ou vários fatores de
crescimento e servindo de matriz bioativa para o crescimento de células nervosas. Os
pesquisadores californianos desenvolveram uma tecnologia que permite depositar nanofibras
alinhadas na mesma direção e torná-las bioativas pela adição de fatores de crescimento.
Utilizando-se esse método, ou pesquisadores conseguiram crescer 4 milímetros de neurônios de
rato em 5 dias de cultura, ao longo dessa matriz (TRÉGOUËT, 2007).
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Portanto, essas pesquisas, mesmo que em fase inicial, estão abrindo novas perspectivas
terapêuticas para o tratamento de lesões cerebrais e de doenças degenerativas graves, como o Mal
de Parkinson e o Mal de Alzheimer. Há muitos pesquisadores que estão investindo no
desenvolvimento de células e organelas artificiais, como os glóbulos vermelhos, batizados como
respirócitos, capazes de fornecer mais oxigênio por unidade de volume do que os glóbulos
vermelhos naturais e, ao mesmo tempo, lidarem com o dióxido de carbono liberado pelas células.
Com base nesses estudos, há a previsão de que essas nanoestruturas sejam capazes de prevenir
doenças antes mesmo delas se manifestarem atuando, em permanência, como um exército de
nanosensores e nanomanipuladores programados para vigiarem as células, detectando pequenas
alterações celulares e removendo toxinas, e realizar cirurgias moleculares, reparando e
revitalizando células ou organelas celulares. Outras nanoestruturas dedicar-se-ão ao
prolongamento do tempo de vida útil das células, retardando o seu envelhecimento por meio da
vigilância e da reparação do DNA celular (FIGUEIREDO, 2009).
Dentro da nanotecnologia e da nanomedicina estão inseridos os nanocristais, os
nanodispositivos (nanorobôs e os nanotubos), os nanovetores e as nanopartículas (de silício, de
ouro ou de óxido de ferro) (TRÉGOUËT, 2007).
3.2.1. Nanocristais
Os nanocristais são semicondutores que apresentam propriedades de fluorescência muito
superiores às dos fluoróforos naturais tradicionais. Eles podem ser programados para se tornarem
“faróis”, produzindo fluorescência ao atingir determinadas células (GRUHIER, 2007;
FIGUEIREDO, 2009). Ou então, uma vez ligados às células de tecidos ou órgãos podem ser
programados a emitir uma radiação específica somente quando a célula sofrer uma transformação
não prevista, podendo sinalizar, portanto, diferentes fases de um processo biológico ou
biomédico, emitindo consequentemente, cores diversas. As suas dimensões nanométricas e as
suas propriedades fluoróforas podem ainda ser utilizadas para auxiliar a administração localizada
de fármacos e ao monitoramento de nanorobôs no organismo (FIGUEIREDO, 2009).
Outros tipos de nanocristais, como os metálicos, também poderão ser utilizados para
eliminar tumores por indução da morte térmica celular. Quando estão no interior das células,
sobre influência de um campo magnético, os nanocristais absorvem a radiação eletromagnética
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incidente elevando, consequentemente, a temperatura do tecido tumoral até que as células
malignas sejam destruídas, em um processo parecido com a termólise. Nas duas hipóteses, as
partículas que não são incorporadas às células são excretadas pela urina ou por filtração
sanguínea, sem gerar efeitos colaterais. Os pontos quânticos, que são uma nova classe (em fase
mais avançada) de nanocristais semicondutores, representam um fator importante para a
nanomedicina. Eles são responsáveis pelo confinamento dos elétrons, fazendo com que a sua
energia seja quantizada, ou seja, só possa tomar um conjunto discreto de valores. Esses pontos
também podem ser chamados de átomos artificiais, pois o processo de quantização de energia é
igual ao dos átomos naturais. Entretanto, os níveis de energia desses nanocristais são
determinados pelo tamanho e pela forma do cristal e dependem dos materiais semicondutores
usados (FIGUEIREDO, 2009).
3.2.2. Nanorobôs
A partir da década de noventa, um número significativo de empresas, laboratórios,
indústrias e centros de investigação procuram desenvolver uma grande quantidade de
nanomáquinas, nanorobôs e nanoestruturas capazes de eliminar células malignas sem efeitos
colaterais, ou mesmo de fazer diagnóstico e participar da cura de patologias como diabetes,
osteoporose, Alzheimer ou Parkinson (FIGUEIREDO, 2009).
Com o surgimento da nanotecnologia a nanomedicina tem investido na criação de robôs
que sejam semelhantes ou que exerçam praticamente a mesma função de máquinas biológicas
como as hemácias, as proteínas, as moléculas de ATP, a mitocôndria, o DNA, entre várias outras.
Com base nesse princípio, os nanorobôs poderiam ser injetados no corpo humano por via oral ou
intravenosa e assim identificar e destruir células cancerosas ou infectadas por vírus. Além disso,
poderiam regenerar tecidos e fazer uma infinidade de outras atividades que os medicamentos
atuais não conseguem ou demoram a conseguir (GHANEM, 2006; PIRES, 2008).
A capacidade desses nanorobôs seria imensurável. Seriam capazes de gravar e relatar
todos os sinais vitais do corpo humano incluindo temperatura, pressão, composição química e a
atividade do sistema imunológico (Figura 2). Tudo isso dentro do próprio corpo e em todas as
partes do corpo. Esses nanodispositivos poderiam ainda entrar nas células e destruir, eliminar
vírus e bactérias que estejam causando danos ao organismo (GHANEM, 2006; PIRES, 2008).
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Como os nanodispositivos são pequenos, espera-se que eles consigam não só viajar pelo
interior dos vasos sanguíneos, mas também por minúsculos capilares, distribuindo oxigênio a
tecidos anêmicos, removendo obstruções de vasos e placas em células cerebrais. E, ainda,
poderiam transportar medicamentos, quando se fizessem necessários, a células específicas
(GHANEM, 2006; PIRES, 2008).
FIGURA 2: Nanorobô na circulação sanguínea e interagindo com eritrócitos. Fonte: Pires (2008).
3.2.2.1. Nanoímãs
Embora o nanoímã seja um nanorobô simples, também é muito interessante. Ele pode
transportar drogas quimioterápicas até as células tumorais específicas sem comprometer as
células saudáveis. Isso é possível por meio da manipulação dos nanoímãs por um campo
magnético exterior ao corpo (Figura 3). Além disso, ainda há a possibilidade de fazer com que
essas partículas vibrem, dissipando calor nas células tumorais associadas provocando sua lise
(LACAVA; MORAIS, 2003; PIRES, 2008).
FIGURA 3: Arte mostra que os magnetos podem ser usados como guias para células em direção a áreas específicas
do corpo humano. Fonte: Isaude (2009).
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Os nanoímãs também podem ser chamados de nanopartículas magnéticas, que além das
aplicações já citadas, há ainda outras aplicações, como a possibilidade de associá-las a anticorpos
monoclonais, moléculas feitas sob medida para reconhecer e se ligar às células tumorais. A
ligação de partículas magnéticas às células tumorais eleva o nível de sensibilidade em exames de
ressonância magnética promovendo, assim, um diagnóstico mais precoce de metástases tumorais,
sendo que, dessa forma, é possível a detecção de metástases com menos de 1 mm de diâmetro,
fato impossível atualmente (LACAVA; MORAIS, 2003).
3.2.2.2. Nanotubos
Existe uma matéria-prima chamada de nanotubos que são estruturas usadas por
nanotecnólogos na produção, inclusive, dos nanorobôs (Figura 4). São filamentos ultrafinos,
compostos por átomos de carbono, mais resistentes que diamantes e flexíveis como teias de
aranha. A utilização de nanotubos permite elevar a precisão de exames e cirurgias,
principalmente nesse último campo. Há vários benefícios, a começar pela perda de sangue que
seria imensuravelmente menor. Segundo alguns estudos com hemácias, há a possibilidade de
utilização de sangue sintético quando esses nanotubos são usados (PIRES, 2008).
FIGURA 4: Nanotubo de carbono. Subestruturas hexagonais de átomos de carbono formam "folhas" que podem ser
ennroladas em cilíndros ocos e que formam os nanotubos. Modificada. Fonte: Pires (2008).
Os métodos de síntese, purificação e pós-processamento produzem nanotubos com
diferentes características físicas e utilização em várias áreas. A projeção de uso abrangente deles
possibilita a compreensão de seus possíveis efeitos nocivos. Suas propriedades sugerem possível
acúmulo na cadeia alimentar e alta persistência (HELLAND et al., 2008).
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As
características
físicas
e
químicas
inerentes
dos
nanotubos
de
carbono,
(funcionalização, revestimento, comprimento e estado de aglomeração) estão relacionadas à
absorção, distribuição, metabolismo, excreção e toxicidade, em organismos e, também, são
influenciadas por condições ambientais externas durante a produção, uso e eliminação de
nanotubos de carbono. Portanto, as etapas de exposição caracterizadas podem ser úteis e
importantes em estudos toxicológicos (HELLAND et al., 2008).
3.2.4. Nanovetores e Nanopartículas
Os nanovetores e as nanopartículas (de silício, de ouro ou de óxido de ferro) podem trazer
muitas esperanças, principalmente na luta contra o câncer (TRÉGOUËT, 2007).
Alguns testes preliminares com nanopartículas magnéticas capazes de identificar e se ligar
a determinadas células, para as quais foram funcionalizadas, parece confirmar a possibilidade do
uso de nanopartículas magnéticas, portadoras de agentes quimioterapêuticos, no combate ao
câncer. De acordo com os resultados apresentados, estas partículas podem ser conduzidas, com o
auxílio de campos magnéticos, até as regiões do organismo nas quais se encontra o tumor,
atuando sobre as células malignas sem danificar os tecidos vizinhos. Atualmente, as quantidades
de agentes quimioterapêuticos usadas podem gerar uma forte ação tóxica sobre o organismo,
porém, utilizando-se o método citado o efeito dos agentes quimioterapêuticos poderá ser
maximizado requerendo, portanto, quantidades mínimas de fármacos. Além disso, quando essas
nanopartículas estiverem presentes no interior das células cancerígenas, elas poderão promover
um importante aumento na sensibilidade de exames de diagnóstico, tais como, a tomografia de
ressonância magnética, possibilitando assim, a identificação de tumores ou metástases tumorais
com dimensões muito inferiores ao milímetro. Ainda hoje, só se consegue diagnosticar tumores
com dimensões de alguns milímetros, o que já é um problema, visto que com esse tamanho eles
já se apresentam muitas vezes em avançada fase metastática sendo, consequentemente, muito
mais difícil de combater o câncer. Ainda há a possibilidade de se utilizar estas nanopartículas
para destruir as células cancerígenas por meio de campos magnéticos, que irão gerar a agitação
das partículas magnéticas instaladas no interior das células provocando, assim, o aumento da
temperatura no meio celular, causando a sua morte térmica (FIGUEIREDO, 2009).
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3.2.5. Nanomedicamentos
Os nanomedicamentos são moléculas capazes de transportar o fármaco para a célula ou
órgãos específicos ou, até mesmo, permitir que o medicamento seja liberado aos poucos no
organismo (UNIVERSIA, 2005). Eles apresentam diversas atuações, sendo que uma delas é o seu
uso associado à fisiologia da pessoa idosa, tendo como principal motivação a redução das reações
adversas e a redução da toxicidade dos fármacos. Com a liberação gradativa do fármaco pela
estimulação de sensores que o excretam em resposta a uma determinada alteração, o número de
doses administradas torna-se reduzido, ou seja, a quantidade de fármaco livre no organismo
diminui e, consequentemente, as reações adversas. Ainda dentro desse mesmo processo, a droga é
liberada a partir de uma taxa pré-determinada ao longo de um período definido de tempo. É
importante ressaltar que geralmente, essas taxas de liberação independem das condições
ambientais, como o pH. Esses sistemas, portanto, podem liberar drogas durante longos períodos
de tempo, de dias até anos (MELO et al., 2010).
Com a modernização e a grande procura das cirurgias minimamente invasivas, que
resultam em um menor desconforto para os pacientes e em uma recuperação mais rápida, é
importante produzir sistemas de imagem que identifiquem de forma mais precisa e específica o
local onde deverá ser feita a intervenção cirúrgica. A redução da dimensão das câmaras e a
visualização de tecidos por meios da imaginologia molecular poderão trazer grandes progressos à
detecção de casos patológicos e às técnicas cirúrgicas (BARBOSA, 2008).
Ao ingerir um medicamento, parte dele será diluída e depois degradada até atingir o
órgão-alvo, mas é difícil de adquirir uma liberação dirigida e controlada, principalmente quando
isso é fundamental em algumas situações nas quais o fármaco possa ter um efeito nocivo sobre
outros órgãos ou tecidos, como no caso dos agentes antitumorais. A fabricação de sistemas de
encapsulamento de fármacos não é algo recente, porém a possibilidade de modificar a superfície
do material de encapsulamento, incluindo novas funcionalidades químicas, permite que o
material seja especificamente reconhecido pelas células alvo passando, portanto, “despercebido”
em outras partes do corpo (BARBOSA, 2008).
Os nanofármacos possuem a finalidade de vencer barreiras biológicas como a
permeabilidade das células e realizar a entrega dos medicamentos diretamente no local
determinado, característica chamada de Drug Delivery (AMORIM, 2007; PIRES, 2008). Os
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lipossomas são um exemplo desse tipo de processo, uma vez que, as suas estruturas
hidrossolúveis e lipossolúveis são capazes de depositar o medicamento diretamente nas células
alvo, por meio de absorção, endocitose, permeação ou fusão com a membrana celular
(PIMENTEL et al., 2007; PIRES, 2008; MARQUES, 2009; MELO et al. ,2010).
3.3. RISCOS DA NANOMEDICINA
Como toda nova tecnologia, apesar dos diversos benefícios, sempre há algum risco
associado. Assim também é o caso da nanomedicina e da nanotecnologia.
Um dos maiores entraves ao uso destas nanoestruturas é a sua fraca biocompatibilidade
(GHANEM, 2006; FIGUEIREDO, 2009). Portanto, será fundamental garantir que elas não
sofram ataques dos leucócitos do sistema imunológico. Outra situação seria se elas fossem
reconhecidas pelos glóbulos brancos como um corpo estranho, sendo então fagocitadas anulando,
assim, a sua funcionalidade. Para solucionar esse problema, seria essencial adicionar às estruturas
revestimentos especiais e funcionalidade extra para evitar ou retardar as reações imunológicas
(FIGUEIREDO, 2009).
Outra questão que deveria ser avaliada com certa precaução seria a comunicação dos
nanorobôs com os sistemas de apoio externos, como os computadores e outras máquinas, e a
intercomunicação entre eles. Os nanorobôs têm a finalidade de enviar e receber mensagens para
assegurar o controle e o acompanhamento de suas ações. Cada robô terá uma função específica e
deverá se comunicar, quimicamente, assim como as células também se comunicam (GHANEM,
2006; FIGUEIREDO, 2009).
As nanopartículas, por sua vez, são constituídas de características físico-químicas que
facilitam sua dispersão na atmosfera, nas águas, nos solos e nos sistemas vivos e, de forma
semelhante, dificultam sua remoção por técnicas habituais de filtração, tendo tais evidências
efeitos imprevisíveis e inesperados; de fato, há novas constatações sobre a presença de
nanopartículas no fígado de animais utilizados em experimentos, as quais podem se dispersar
pela cadeia alimentar (SIQUEIRA-BATISTA et al., 2010).
Os riscos de possíveis efeitos cancerígenos dos nanotubos de carbono e das nanopartículas
(AMORIM, 2007), bem como sobre os perigos de contaminação do meio ambiente e em
trabalhadores que manipulam produtos derivados da nanotecnologia, são apresentados e
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discutidos em vários artigos. No ano de 2005 um artigo publicado na revista Environmental
Health Perspectives (EHP) por Oberdörster (2005), apresentou uma revisão sobre várias
pesquisas em que se discutiam a toxicidade da nanotecnologia, tanto comprovadamente, como
hipoteticamente (AMORIM, 2007). Segundo esses estudos, os nanotubos de carbono são
altamente perigosos, pois possuem alta condutividade elétrica e grande área de superfície.
Portanto, além do paciente, os profissionais de saúde e o meio ambiente, de forma mais
abrangente, também poderão sofrer as consequências da nanomedicina e da nanotecnologia
(AMORIM, 2007).
3.3.1. Valores éticos, sociais, econômicos e culturais relacionados à nanomedicina
Além de a nanomedicina apresentar riscos de cunho sanitário, também apresenta valores
conflitantes com as questões éticas, sociais, econômicas e culturais.
Dentro dos dilemas éticos, com o aparecimento da nanotecnologia e da nanomedicina
poderá haver um aumento da desigualdade social, deterioração das exportações tradicionais e
riscos para trabalhadores de laboratórios e da indústria (INVERNIZZI, 2007).
Os efeitos dos nanomedicamentos e nanopartículas ainda apresentam-se no campo das
incertezas e imprevisibilidades por se tratar de uma tecnologia nova e sobre a qual não há
definições governamentais e normatizações científicas específicas para a pesquisa e
comercialização desses produtos (AMORIM, 2007).
Uma das questões éticas mais frequentemente descritas tem a ver com eventuais efeitos
adversos de materiais ou superfícies “nanoestruturadas”, assim como seu possível impacto na
saúde pública e ambiental, a médio e longo prazo. Embora a nanotecnologia permita realizar a
criação de nanopartículas de materiais biodegradáveis e biocompatíveis, ela apresenta riscos
potenciais de toxicidade das nanoestruturas (natureza do polímero e concentração administrada) e
um grau de imprevisibilidade e incerteza de seus efeitos colaterais. Esses por sua vez, resultantes
da interação de materiais ou superfícies nanoestruturadas nos sistemas biológicos, podem trazer
consequências danosas ao sistema genético humano (AMORIM, 2007; COSTA, 2008, 2009),
podendo gerar sérios riscos para pacientes e trabalhadores de laboratórios e de indústrias que,
involuntariamente ou acidentalmente, entrem em contato com nanoestruturas. Isso porque
segundo pesquisadores da universidade de Rice, nos EUA, esses nanomateriais podem penetrar
14
no corpo humano de diferentes modos, sendo que o contágio é mais provável de ocorrer no
pulmão e poderia rapidamente se deslocar para outros órgãos vitais por meio da circulação
sanguínea (AMORIM, 2007).
Segundo alguns autores, há também uma dificuldade de se estabelecer uma fronteira clara
entre fins “terapêuticos” e “não terapêuticos”. O “human enhancement” é um processo
relacionado ao uso de nanoprodutos para fins não terapêuticos, mas com o intuito de promover
alterações em um corpo humano saudável para aumentar capacidades e desempenhos, gerando
assim, uma situação de privilégio em relação aos demais. Um exemplo disso seria no caso dos
atletas que atualmente usam certos medicamentos para aumentar sua capacidade física,
estimulando a velocidade de corrida e a resistência como no caso do doping. Mediante o uso de
nanodispositivos, esse doping ficaria invisível nos testes e isso iria de encontro com as condições
de acesso equitativo e a justiça. As alterações físicas do cérebro (para aumentar a capacidade de
inteligência) ou o uso de um “nanochip” que permitiria uma vigilância ou até um “controle
remoto” do comportamento humano também poderiam ocorrer com a vigência e a legitimidade
da nanotecnologia e da nanomedicina. As situações descritas abrem hipóteses de implicações na
identidade pessoal e social do ser humano, trazendo para debate também problemas de natureza
filosófica e moral, tais como, as definições de “normalidade”, “ser natural” e “artificialização da
natureza” (COSTA, 2008, 2009).
A aplicação da nanotecnologia e da nanomedicina, portanto, pode ultrapassar o limiar dos
fins terapêuticos, podendo assim se contrapor aos direitos humanos fundamentais, tais como,
dignidade, privacidade de dados pessoais, ou valores de justiça e equidade (COSTA, 2008, 2009).
Ainda dentro das questões éticas e sociais, e também culturais e econômicas, há uma
grande crítica, principalmente por parte dos ambientalistas, sobre os perigos potenciais de
toxicidade da nanotecnologia e seus efeitos danosos ao meio ambiente e à saúde da população.
Um desses efeitos que poderia fornecer uma ameaça à sociedade seria se alguns nanorobôs autoreplicantes saíssem do controle e inundassem a terra com uma “gosma cinzenta” (metáfora criada
por BilL Joy, cientista-chefe da Sun Microsystems); seriam “nanorobôs malignos”. Apesar dessa
hipótese não representar um perigo real, essa idéia está sendo constantemente usada tanto por
alguns jornais como por algumas ONGs (AMORIM, 2007).
3.3.2. Nanomedicina e Vigilância Sanitária
15
Segundo Amorim (2007), as pesquisas de novos medicamentos devem seguir os trâmites
legais, definidos por agências reguladoras como FDA e ANVISA e essas instituições, por sua vez,
determinam que para um novo medicamento seja comercializado passe por testes pré-clínicos
(estudos em laboratório e em animais) e testes clínicos (em seres humanos).
Contudo, a produção de nanomedicamentos ainda é uma tecnologia nova e incerta e não
há definições governamentais e normatizações científicas específicas para a pesquisa e a
comercialização desses produtos. Consequentemente, as diversas reações, tanto de ataque como
de defesa, poderão ser evidenciadas (AMORIM, 2007).
A lógica de procedimento que se traduz no “princípio da precaução” e no “cálculo” dos
riscos versus benefícios será aplicada no caso da comercialização futura de nanofármacos ou
nanosistemas com o intuito de administrar medicamentos de forma localizada (por exemplo,
nanopartículas magnéticas encapsuladas em lipossomas) (COSTA, 2008, 2009).
Segundo Invernizzi (2007), já existem cosméticos com nanopartículas no mercado, mas as
empresas não as divulgam para que as ONGs não interfiram. Com esse medo, que alguns
fabricantes possuem, principalmente por se tratar de uma tecnologia nova e recente, a informação
pública se torna ausente e, consequentemente, o princípio da publicidade é automaticamente
prejudicado havendo, portanto, o não reconhecimento do direito dos movimentos sociais de
expressar suas opiniões sobre tecnologias, suas implicações e potenciais riscos.
A partir de pesquisas e experiências antigas com diversas outras tecnologias, diferentes
grupos sociais reivindicaram uma maior informação e participação pública pela adoção de
medidas de precaução e regulamentação (INVERNIZZI, 2007).
Atualmente, é importante ressaltar a necessidade dos governos fornecerem regulação
eficiente para assegurar a eficácia e a segurança dos medicamentos antes da concessão dos seus
registros. Para essa situação, alguns estudos foram realizados, utilizando-se da comparação de
duas formulações de liberação controlada de doxorrubicina lipossomal preguilado disponíveis no
Brasil a fim de se demonstrar como a nanoencapsulação pode modificar a biodisponibilidade de
um fármaco. A atividade farmacocinética foi observada em camundongos isogênicos e não
isogênicos. O parâmetro Área sob Curva (AUC) foi utilizado para comparar a cinética entre as
formulações. Ainda foram avaliados o diâmetro das nanopartículas, a morfologia dos lipossomas
e a composição da bicamada lipídica (SIVS, 2010).
16
Os resultados desses experimentos identificaram fortes inconsistências em todos os
parâmetros, levando a diferentes AUC gerando, portanto, uma variação nos dados obtidos.
Embora sejam vendidos no Brasil oficialmente como intercambiáveis, os fármacos não são
bioequivalentes. Tais distinções podem provocar um impacto direto sobre a cardiotoxicidade do
produto, afetando assim a eficácia e a segurança dos medicamentos. Os testes físico-químicos e
de bioequivalência, portanto, demonstraram não ser suficientes para garantir uma cópia segura de
nanomedicamentos. O registro não apresenta base em evidências científicas e não há legislação
específica para regulamentá-lo, nos casos de seu uso para supostas cópias de nanomedicamentos
inovadores, promovendo riscos para os pacientes e médicos e um grave problema de
farmacovigilância (SIVS, 2010).
4. PERSPECTIVAS FUTURAS
Apesar das dificuldades, a nanotecnologia ainda possibilitará outros benefícios para a
saúde e o meio ambiente.
4.1. A NANOTECNOLOGIA E A SAÚDE
A síntese da nanoengenharia juntamente com a manipulação de sistemas biológicos
possibilitará (SIQUEIRA-BATISTA et al., 2008):
a) Produção de nanomateriais, fase de interseção com sua área de investigação;
b) Realização de exames diagnósticos em nanoescala, como nanorastreadores de agentes
infecciosos;
c)
Implementação
de
modalidades
terapêuticas,
especialmente
no
caso
do
nanoensapsulamento de fármacos – já em uso, por exemplo, para patologias infecciosas por
fungos e protozoários –, para a utilização de nanopartículas magnéticas com a finalidade de tratar
o câncer – guiadas à região do tumor por meio de nanoímãs – e para a criação de
nanodispositivos “inteligentes” / nanorobôs, dentre outros;
d) Produção de técnicas de prevenção, por meio da fabricação de imunobiológicos –
principalmente vacinas –, já estando em investigação de imunoprofilaxia para leishmaniose e
tuberculose.
17
As aplicações associadas à nutrição humana são também muito variadas. A utilização de
nanopartículas como antioxidantes, de sistemas “inteligentes” para a absorção de ingredientes
ativos e funcionais e de embalagens contendo nanossensores para detecção de microrganismos
e/ou toxinas, estão entre as metas mais promissoras no âmbito da ciência da nutrição
(SIQUEIRA-BATISTA et al., 2010).
Outra possibilidade de aplicação é na preparação de nanocosméticos, na realização de
nanocirurgias, nas perspectivas no sentido de neuroproteção e de regeneração neural, em sua
maioria se referindo, ainda, a usos vindouros. Neste contexto, é igualmente produtivo o
desenvolvimento de atividades interdisciplinares, incluindo as ciências da natureza, da saúde e as
humanas (SIQUEIRA-BATISTA et al., 2010).
4.2. A NANOTECNOLOGIA E O MEIO AMBIENTE
Embora não haja uma definição clara sobre a utilização e a regulamentação da
nanotecnologia no meio ambiente e as influências daquela sobre este ainda serem recentes,
alguns benefícios poderão ser observados (SIQUEIRA-BATISTA et al., 2010):
a) Detecção e monitoramento da poluição, por meio da preparação de nanosensores, mais
sensíveis e mais específicos, para a identificação e o acompanhamento ambiental de poluentes –
orgânicos e inorgânicos –, com aplicabilidade, por exemplo, na análise dos níveis de poluentes
em alimentos e em outros produtos de consumo humano;
b) Tratamento da poluição, devido à importante propriedade de absorção de diversas
substâncias – como metais e compostos orgânicos –, pela grande área superficial das
nanopartículas; tem sido relatado, igualmente, a utilização de nanopartículas magnéticas e de
nanotubos de carbono para a dessalinização da água; ademais, é pensável, a longo prazo, que
nanorobôs sejam capazes de atuar na descontaminação ambiental;
c) Profilaxia dos agravos à poluição, destacando-se o uso de nanomateriais catalíticos – os
quais aumentam a eficiência e a seletividade de processos industriais –, competindo, assim, para
um maior aproveitamento de matérias-primas, com pequeno gasto de energia e menor produção
de resíduos indesejáveis.
18
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A nanomedicina pode revolucionar positivamente a medicina e a saúde da sociedade atual,
entretanto os seus riscos e efeitos colaterais, que podem estar associados aos nanodispositivos e
nanoestruturas utilizadas nessa nova área tecnológica, devem ser identificados e solucionados,
para que ao invés de beneficiar, a nanomedicina não provoque danos irreversíveis aos pacientes
usuários, aos profissionais de saúde, aos trabalhadores e ao meio ambiente. Para isso, será
necessário que diversas áreas, como da medicina, da engenharia, da computação, da física, da
química, da matemática, entre outras, trabalhem em equipe para chegar a concretizar um sonho
não tão distante.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AMORIM, Tade-Ane. Quão seguro é seguro o suficiente? Controvérsias científicas e a
construção da idéia da segurança dos nanomedicamentos. UFSC – Universidade Federal
de Santa Catarina, 2007.
BARBOSA, Mário. Nanomedicina não é tão pequenina que não se pode ver! Jornal da
Ciência, Tecnologia e Empreendedorismo. 19 de Janeiro de 2008.
BRASIL. Ministério da Ciência e Tecnologia. Comparação entre a escala de tamanhos dos
seres
vivos
e
da
nanotecnologia.
Figura
1.
Disponível
em:
<http://w.mct.gov.br/index.php/content/view/5035.html>. Acesso em: 10 de Maio de 2011.
COSTA, Helena Silva. Nanomedicina e questões éticas perspectivas. Revista da Faculdade
de Letras, série de Filosofia. Série II, Vol. 25-26, 2008-2009 - Porto : Faculdade de Letras
da Universidade do Porto.
FIGUEIREDO, José. Nanomedicina: ficção ou realidade? Universidade do Algarve. CNA –
Centro para automação em nanobiotecnologia. 04 de Dezembro de 2009. Disponível em:
<http://www.observatoriodoalgarve.com/cna/opinioes_ver.asp?opiniao=683> Acesso em: 15
de Maio de 2011.
GHANEM, Hussein & Mohamed. Possíveis aplicações dos nanorobôs na medicina sexual:
um artigo de revisão. Volume 03 - Número 1 - Setembro / Outubro – 2006. Disponível em:
<http://www.imbiomed.com.mx/1/1/articulos.php?method=showDetail&id_articulo=45119&
id_seccion=2859&id_ejemplar=4569&id_revista=98>. Acesso em: 20 de Junho de 2011.
GRUHIER, Fabien. Nanomedicina: revolução no mundo da saúde. LQES – Laboratório de
Química do Estado Sólido. França, Paris. 02 de Março de 2007.
19
HELLAND, Aasgeir et al. Reviewing the environmental and human health knowledge base
of carbon nanotubes. Ciência & Saúde Coletiva. 13(2):441-452, 2008.
INVERNIZZI, Dra. Noela. Visões do futuro: nanociência e nanotecnologia no Jornal da
Ciência. Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC). Paraná, 2007.
ISAUDE. Nanoímãs podem guiar células-tronco para tecidos danificados. Disponível em:
<http://www.isaude.net/pt-BR/noticia/1868/ciencia-e-tecnologia/nano-imas-podem-guiarcelulas-tronco-para-tecidos-danificados>. Acesso em: 13 de Setembro de 2011.
LAÇAVA, Zulmira & MORAIS, Paulo. Nanobiotecnologia e Saúde. UnB – Universidade
de
Brasília.
08
de
Setembro
de
2003.
Disponível
em:
<www.comciencia.br/reportagens/nanotecnologia>. Acesso em: 17 de maio de 2011.
MARQUES, Inês Redondeiro. Novos sistemas terapêuticos nanotecnológicos.
Universidade Fernando Pessoa – Faculdade de ciências da saúde. Porto, 2008-2009.
MELO, Aline Ribeiro Leal de et al. Terapêutica com nanomedicamentos: um olhar para o
envelhecimento. UNIPÊ – Centro Universitário de João pessoa, 2010.
PIMENTEL, Lúcio Figueira et al. Nanotecnologia farmacêutica aplicada ao tratamento da
malária. Revista Brasileira de Ciências Farmacêuticas. São Paulo, Vol. 43, n. 4, out./dez,
2007.
PIRES, Leonardo Bispo. A nanotecnologia na busca do tratamento de doenças através da
nanomedicina - Tratamentos eficazes de saúde para as próximas décadas. Universidade
Federal da Bahia – Salvador/BA, 2008.
SIQUEIRA-BATISTA, Rodrigo et al. Nanociência e nanotecnologia como temáticas para
discussão de ciência, tecnologia, sociedade e ambiente. Ciência & Educação. Vol. 16, n. 2,
p. 479-490, 2010.
SIVS – Sociedade Interamericana de vigilância sanitária. SIVS apresenta preocupações em
farmacovigilância de nanomedicamentos no Encontro Anual DIA. 14 de Junho de 2010.
Disponível
em:
<http://www.sivs.org/pt/conteudo/noticia/309-sivs-apresenta-preocupacoes-emfarmacovigilancia-de-nanomedicamentos-no-encontro-anual-dia.html>. Acesso em: 20 de Junho de 2011.
TRÉGOUËT, René. As nanotecnologias: novo motor da revolução tecnológica. Boletim
Eletrônico RT Flash Lettre 436. Junho de 2007.
UNIVERSIA. Nanomedicamentos. 26 de Julho de 2005. Disponível em:
<http://noticias.universia.com.br/cienciatecnologia/noticia/2005/07/26/469691/nanomedicam
entos.html>. Acesso em: 28 de Maio de 2011.
20