tensão sinal -8

Dispositivos Eléctricos
Administração de Medicamentos via
Transdérmica por Iontoforese
Alexandre Ribeiro - 69886
André Pinheiro - 69866
Pedro Parreira - 70111
Palavras Chave


Iontoforese
Electromotive Drug Administration (EDA)
1
Introdução
Hoje em dia, um dos principais desafios da engenharia aplicada à medicina,
nomeadamente da engenharia biomédica, é o desenvolvimento de dispositivos
eléctricos que permitam métodos de diagnóstico e tratamento dos pacientes de uma
forma mais fácil, rápida, prática e barata.
Deste modo, torna-se essencial a aposta na investigação dedicada ao
desenvolvimento destes dispositivos e de novas técnicas, para que os cuidados de
saúde possam ser disponibilizados à população de forma mais abrangente e acessível.
Actualmente, uma das formas mais utilizadas para o tratamento é a
administração de fármacos por via oral ou intravenosa. No entanto, surgiram há já
alguns anos diferentes métodos que permitem que estas substâncias possam ser
aplicadas de forma não invasiva e de um modo muito mais localizado, evitando assim
alguns problemas como o desperdício de seringas, que não podem ser reutilizadas por
motivos de higiene e requerendo uma menor quantidade de fármaco utilizado.
A maior parte desses métodos recorrem ao processo de iontoforese.
A Iontoforese é o processo de passagem de uma corrente eléctrica de baixa
intensidade através de uma membrana biológica ou artificial para que se dê o
transporte de moléculas com ou sem carga.
2
Descrição
Características do dispositivo
Um dos circuitos utilizados para se dar o processo de iontoforese, que foi tido
como referência para o trabalho (e pode ser visto no artigo 3. Da bibliografia), é até
algo simples do ponto de vista electrónico, sendo constituído por:
Componentes do circuito:
 Transformador
o Previne que existam picos de valores mais elevados na corrente (picos de
corrente)
 Fonte de corrente constante
 Gerador de ondas de corrente
 Voltímetro e amperímetro
o Medição da tensão aos terminais da bateria, informando quando será
necessária a sua troca. Medição da intensidade de corrente administrada
Todos estes constituintes irão servir para aplicar a tensão que levará a que se dê o
processo de iontoforese, como será explicado ao longo do trabalho, bem como para
monitorizar os próprios componentes do aparelho, garantindo que este não provocará
qualquer dano ao utilizador.
Mecanismos envolvidos na administração transdérmica
Pele
A pele apresenta-se como uma barreira física e química que possui funções
como a protecção do organismo contra a perda de líquidos e contra a invasão
indesejada de microrganismos e outras substâncias exteriores, inclusive a água. Desta
forma, a pele (especificamente a parte superior da mesma, que se encontra
queratinizada) é um dos maiores obstáculos à administração de fármacos de forma
transdérmica.
No entanto estes são capazes de penetrar na mesma no organismo graças a
três caminhos principais:
 Folículos pilosos e glândulas sebáceas;
 Ductos sudoríferos;
 Através da própria pele (caminho intersticial).
Uma vez no organismo, as substâncias passam para a circulação através dos
capilares sanguíneos que irrigam as glândulas e a pele.
Repulsão eléctrica
A repulsão eléctrica caracteriza-se como sendo o fenómeno de afastamento de
duas cargas eléctricas de mesmo sinal. Ou seja, iões de valência positiva serão
repelidos pelos ânodos e os iões de valência negativa serão repelidos pelos cátodos,
afastando-se da superfície da pele e aproximando-se do local pretendido.
3
Fluxo Electro-osmótico
Durante a aplicação da corrente eléctrica verifica-se um fluxo de água do ânodo
para o cátodo. Isto permite um transporte de fármacos ionizados dissolvidos na
solução doadora. Nas condições normais da pele o pH tende a ser entre os 3 e 4 (ou
seja, uma maior presença de iões H3o+), o que facilita a penetração de iões negativos
e dificulta a penetração de iões positivos.
Penetração Transdérmica por Iontoferese
Uma estimativa da quantidade de iões que são introduzidos através da pele,
por unidade de tempo, pode ser dada pela equação:
Q T×I
=
t Z×F
Em que T é o tempo de aplicação (em segundos); Z é o número de valência do
ião; I é a intensidade da corrente (em amperes); e F é a constante de Faraday. [1]
A partir desta equação é fácil tirar a conclusão de que a quantidade de iões que
atravessa a pele aumenta com o aumento da amplitude da corrente e do tempo que
esta está a ser aplicada. Por outro lado também concluímos que quanto maior for o
número de valência do ião, menor será a quantidade transferida.
Tendo isso em conta, não podemos aumentar a amplitude da corrente
indiscriminadamente, visto que isso tem consequências graves.
Por isso temos de ter em consideração a densidade de corrente que é aplicada.
Segundo a literatura, as relações amplitude-tempo recomendadas variam entre os 20 e
os 100 mA.min, sendo que a Food and Drugs Administration (FDA) sugere 80 mA.min
para aplicações na iontoferese.
Desta forma são previstas doses de 0,1 a 1 mA por unidade de área do
eléctrodo, esta medida em centímetros quadrados (cm2), sendo os valores de 0,3 a 0,5
mA/cm2 é mais descrita em estudos humanos.
Isto, por sua vez, levanta outro problema. Como o tamanho do eléctrodo tem
de ser compatível com a área alvo, para que o tratamento será eficaz, a densidade de
corrente pode tomar valores que causam irritabilidade ou mesmo queimaduras na
pele do paciente.
Logo, os cálculos devem ser feitos a começar pela densidade de corrente,
considerando o valor de 0,5 mA/cm2. A amplitude não deve ultrapassar os 5 mA e o
tempo de aplicação deve ter em conta o limite de 100 mA.min.
Aplicações Terapêuticas
A Iontoforese apresenta-se como uma forma eficiente de administrar compostos
activos em zonas localizadas. Como anteriormente referenciado, a Iontoforese
apresenta vantagens significativas em relação a outros tipos de administração de
fármacos, tais como o reduzido risco de infecção por ser não invasivo, a possibilidade
de minimizar efeitos secundários pela capacidade de administrar localmente e o
processo ser indolor. Assim, não é de admirar que o uso da iontoforese tem vindo a
aumentar nas áreas da Fisioterapia, Medicina Dentária e Dermatologia, onde é comum
a administração de fármacos em pontos específicos do corpo [2].
4
De seguida, ir-se-á referir as principais substâncias utilizadas em tratamentos
médicos cuja administração por Iontoforese tem vindo a ser cada vez mais vulgar, bem
como algumas doenças que podem ser tratadas por sessões periódicas de Iontoforese.
Vasodilatação – Alguns compostos, como a histamina, aumentam o calibre dos
vasos sanguíneos, sendo aplicados por este processo para combater algumas doenças
como Hipertensão Arterial ou doença de Raynaud, que causa vasoespasmos [3].
Anestesia – A Lidocaína é um anestésico local bastante usado no tratamento da
arritmia cardíaca, sendo usado muitas vezes em casos de Taquicardia e Fibrilhação
Ventriculares. É usado também em pequenas cirurgias, como as dentárias. Como o seu
efeito é local, a sua aplicação pode ser feita por iontoforese.
Diagnóstico de Fibrose Cística – A Fibrose Cística é uma doença genética recessiva
que afecta as secreções das glândulas exócrinas, levando a que o muco produzido no
corpo seja muito viscoso, obstruindo a passagem de ar nas vias respiratórias ou
comprometendo o funcionamento do aparelho digestivo. A doença é diagnosticada
pelos elevados níveis de Cloro e Sódio no suor. A aplicação de pilocarpina por
iontoforese no corpo leva a um aumento intenso da actividade das glândulas
sudoríparas, permitindo a análise do suor e posterior diagnóstico da doença [3].
Tratamento de Hiperidrose – A Hiperidrose é uma doença que se caracteriza pela
excessiva produção de suor. Desde os anos 50 que o tratamento da Hiperidrose palmar
e plantar por Iontoforese é feito. É utilizada água mineralizada cujos iões bloqueiam as
glândulas sudoríparas.
Figura 1 e 2 – Iontoforese no tratamento de Hiperidrose
Anti-inflamatórios – Os Corticoesteróides têm um potente efeito antiinflamatório. São os fármacos cuja administração por iontoforese é mais comum a
nível de Fisioterapia, já que existem sob a forma de sais solúveis em água, sendo a
molécula corticoesteróide electricamente negativa.
Para além destes, destacam-se outros compostos administrados por iontoforese,
tais como a epinefrina, que induz a vasoconstrição, e catiões de Prata, utilizados no
tratamento de pacientes com Osteomielite, uma inflamação óssea [3]. Deve-se
salientar também o facto de a Iontoforese constituir um tratamento experimental na
Oftalmologia, levando à entrada de antibióticos no olho.
5
Caso Especial - A Iontoforese Reversa
A título de curiosidade, faremos uma breve referência a
um dispositivo utilizado na detecção de níveis de glicose
elevados que utiliza o processo inverso ao relatado até este
momento – a Iontoforese Reversa.
Tal como o nome sugere, a Iontoforese Reversa consiste
na remoção de moléculas do corpo por aplicação de uma
corrente eléctrica. É utilizada no GlucoWatch®, que é um
relógio de pulso constituído por um detector de níveis de
Figura 3 - Dispositivo
glicose.
utilizado para a realização
Ao aplicar uma de Iontoforese reversa
baixa
corrente
eléctrica, este dispositivo leva a que se
produza suor pelo fluxo de fluidos intersticiais
em direcção à pele. A locomoção deste fluxo
na presença de um campo eléctrico deve-se à
existência de catiões que são atraídos pela
carga negativa do ânodo do dispositivo
(fenómeno de Electroosmose). Existindo um
fluxo deste fluido, as moléculas neutras, como
a glicose, são transportadas em direcção à
Figura 4- Processo da Iontoforese
pele, podendo ser detectadas pelo aparelho.
Factores que influenciam a transferência por iontoforese
Propriedades do fármaco
Concentração – Tal como em outros tipos de administração, regra geral, um
aumento da concentração do fármaco aumenta o fluxo de transferência.
Valência e massa do ião – Catiões (ou aniões) monovalentes e pequenos, como
o caso do sódio (Na+, massa molar de 23 gr/mol), possuem uma maior permeabilidade
que iões polivalentes e grandes, como por exemplo o Zinco (Za2+, massa molar de 65
gr/mol). Este facto é evidenciado pela equação apresentada anteriormente sobre a
penetrabilidade dos iões.
pH – Mudanças no pH da solução pode resultar na diminuição de iões do
fármaco, sendo que isso levará a uma menor transferência do mesmo.
Propriedades de corrente eléctrica
Como verificado anteriormente, é possível aplicar correntes de amplitude
diferente em intervalos diferentes de tempo para transferir a mesma quantidade de
fármacos. Estes valores também podem ser conjugados para obter uma eficácia
máxima, média, ou mínima, dentro dos mesmos limites impostos.
Também há relatos de aplicação de correntes alternadas com o objectivo de
evitar a polarização da pele e diminuir o risco de lesão para o paciente, embora ainda
não tenha sido confirmado.
6
Variáveis biológicas
pH – O pH da pele é um factor importante na penetração iónica da pele, devido
à mudança da carga eléctrica dos poros. Se a pele possuir um pH entre os 3 e 4 não
conduz iões devido ao facto de se tornar isoeléctrica.
Para um pH superior a 4, os poros tornam-se negativos e, consequentemente,
mais permeáveis a iões positivos, sendo que quando o pH é abaixo dos 3, ocorre o
contrário: os poros tornam-se positivos e aumenta a permeabilidade a iões negativos.
Fluxo sanguíneo – Uma experiência levada a cabo por Cross e Roberts permitenos tirar a conclusão de que, segundo uma experiência levada a cabo com ratos, o
fluxo sanguíneo tem um importante contributo para a absorção de iões.
A pele - A impedância da pele depende de sua espessura, do grau de hidratação
celular e do número de glândulas sudoríparas e folículos pilosos, que são vias de baixa
impedância em relação ao estrato córneo, estrutura que confere à pele a maior parte
da resistência à passagem de corrente eléctrica.
Idade – Em geral, as crianças possuem a pele mais permeável do que os idosos.
No entanto não foi possível averiguar se a idade é de facto um factor decisivo em
humanos.
7
Conclusão
A iontoforese constitui uma alternativa para potencializar a transferência de
substâncias ionizáveis, garantindo níveis de concentração superiores à difusão passiva
não facilitada pela corrente eléctrica, suficientes para desencadear os efeitos
terapêuticos desejados. Como é uma tecnologia que oferece uma administração de
fármacos segura, não invasiva e localizada, é natural que a sua popularidade e
utilização tenha vindo a aumentar.
A evolução dos dispositivos tem sido feita no sentido de tornar portáteis, uma
vez que alguns destes aparelhos se destinam à administração de fármacos de forma
periódica.
Apesar de ser esperado um aumento da utilização de dispositivos de
administração de fármacos por iontoforese, é necessário que se continue a realizar,
por um lado, estudos que demonstrem a capacidade de penetração de vários fármacos
até aos tecidos-alvo, levando a que haja aumento do espectro de fármacos cuja
administração por iontoforese é mais favorável, por outro, estudos que permitam
saber para cada fármaco quais os custos de administração por iontoforese,
comparando com outros métodos.
8
Bibliografia
1. Makoto KANEBAKO ; Toshio INAGI ; Kozo TAKAYAMA ; Transdermal Delivery of
Indomethacin by Iontophoresis; Biol. Pharm. Bull. 25; 779—782;
2. Oliveira, A. S. ; Guaratini, M. I. ; Castro, C. E. S. ; FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
PARA IONTOFORESE
3. P.Connolly; I.Camilleri; C.T.S. Ching; A Portable and Programmable
lontophoresis Device for Transdermal Drug Delivery and Transdermal
Extraction
http://www.iontoforese.com/
http://pelenow.blogspot.com/
http://www.nead.unama.br/site/bibdigital/pdf/artigos_revistas/143.pdf
[1] - Remington: the science and practice of pharmacy. Lippincott Williams & Wilkins,
2005. 44; 883;
[2] BISSCHOP. G.E; BISSCHOP F. COMANDRÉ.; Eletrofisioterapia.; São Paulo: Santos,
2001.
[3] COSTELO, C.T; JESEKE, A H.; Iontophoresis: Aplications in Transdermal medication
delivery. [S. l.: s.n.], 2000. p. 554-63.
9