APLICAÇÕES GERAIS E PERPECTIVAS DA NANOTECNOLOGIA NA ÁREA DA SAÚDE

 

A nanotecnologia modifica a estrutura molecular dos materiais para criar objetos inteligentes.

APLICAÇÕES DA NANOTECNOLOGIA

Nanotecnologia: uma pequena solução para grandes problemas

Partículas invisíveis que combatem as células cancerígenas, microprocessadores mais rápidos que consomem menos energia, baterias 10 vezes mais duráveis ou painéis solares que rendem o dobro. Estas são apenas algumas das muitas aplicações da nanotecnologia, uma disciplina com todos os ingredientes para se tornar uma nova revolução industrial.

A nanotecnologia e seu universo microscópico oferecem possibilidades gigantescas para a ciência e a indústria contemporâneas. Trata-se de um campo que floresceu entre os anos 60 e 80, cresceu fortemente nas últimas duas décadas com um mercado global em expansão, cujo valor será superior a 125 bilhões de dólares nos próximos cinco anos, segundo o relatório Global Nanotechnology Market (por Component and Applications) da Research & Markets que apresenta previsões para 2024.

O QUE É A NANOTECNOLOGIA?

É um ramo tecnológico que manipula a estrutura molecular dos materiais para alterar suas propriedades intrínsecas a fim de obter outras com aplicações revolucionárias. É o caso do grafeno — carbono modificado mais duro que o aço, mais leve que o alumínio e quase transparente — ou as nanopartículas que são usadas nas áreas da eletrônica, da energia, da biomedicina e inclusive na área de defesa.

Em 1959 o ganhador do prêmio Nobel e físico americano Richard Feynman foi o primeiro a falar sobre as aplicações da nanotecnologia no Instituto Tecnológico da Califórnia (Caltech). O século XXI trouxe a consolidação, a comercialização e o apogeu de uma área que inclui a microfabricação, a química orgânica ou a biologia molecular. Só nos Estados Unidos, por exemplo, foram investidos mais de 18 bilhões de dólares entre 2001 e 2013 através da NNI (National Nanotechnology Iniciative) para que esse setor se transforme em motor de crescimento econômico e competitividade.

A nanotecnologia, de perto.

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TIPOS DE NANOTECNOLOGIA

Os diferentes tipos de nanotecnologia são classificados de acordo com seu modo de proceder (top-down ou bottom-up) e da natureza do meio em que trabalham (seca ou úmida):

• Descendente (top-down)

Os mecanismos e as estruturas são miniaturizados em escala nanométrica — com um tamanho de 1 a 100 nanômetros —. É o mais frequente até hoje, especialmente no campo da eletrônica.

• Ascendente (bottom-up)

Começa com uma estrutura nanométrica — uma molécula, por exemplo — e através de um processo de montagem ou automontagem se cria um mecanismo maior do que o inicial.

• Nanotecnologia seca

É usada para fabricar estruturas em carbono, silício, materiais inorgânicos, metais e semicondutores que não funcionam com umidade.

• Nanotecnologia úmida

Baseia-se em sistemas biológicos presentes em um ambiente aquoso — incluindo material genético, membranas, enzimas e outros componentes celulares —.

EXEMPLOS E APLICAÇÕES DA NANOTECNOLOGIA

As aplicações da nanotecnologia e os nanomateriais abrangem todos os tipos de setores industriais. O mais comum é encontrá-los nas seguintes áreas:

  Eletrônica

Os nanotubos de carbono estão a ponto de substituir o silício como material para fabricar microchips e dispositivos menores, rápidos e eficientes, assim como nanofios quânticos mais leves, condutores e resistentes. As propriedades do grafeno o convertem no candidato ideal para o desenvolvimento de telas flexíveis sensíveis ao toque.

  Energia

Um novo semicondutor projetado pela Universidade de Quioto permite fabricar painéis solares que duplicam a quantidade de luz solar convertida em corrente elétrica. A nanotecnologia também reduz os custos, produz turbinas eólicas mais fortes e leves, melhora o desempenho dos combustíveis e, graças ao isolamento térmico de alguns nanocomponentes, pode economizar energia.

  Biomedicina

As propriedades de alguns nanomateriais os tornam ideais para melhorar o diagnóstico precoce e o tratamento de doenças neurodegenerativas ou do câncer. São capazes de atacar as células cancerígenas de forma seletiva sem prejudicar as restantes células saudáveis. Algumas nanopartículas também foram utilizadas para melhorar produtos farmacêuticos, como os protetores solares.

  Meio ambiente

A purificação do ar com íons, a purificação de águas residuais com nanobolhas ou os sistemas de nanofiltração para metais pesados são algumas de suas aplicações positivas para o meio ambiente. Também existem nanocatalisadores para que as reações químicas sejam mais eficientes e poluam menos.

  Alimentação

Trata-se de um campo onde poderiam ser usados nanobiossensores para detectar a presença de patógenos nos alimentos ou nanocompostos para melhorar a produção de alimentos uma vez que aumenta a resistência mecânica e térmica, assim como diminui a transferência de oxigênio nos produtos embalados.

  Têxtil

A nanotecnologia possibilita o desenvolvimento de tecidos inteligentes que não mancham nem amarrotam, assim como de materiais mais resistentes, leves e duradouros para fabricar capacetes para motociclistas ou equipamento esportivo.

A NANOTECNOLOGIA NO FUTURO

O futuro da nanotecnologia vislumbra luzes e algumas sombras no horizonte. Por um lado, se espera um crescimento global do setor impulsionado por avanços tecnológicos, maior apoio governamental, aumento do investimento privado e a crescente demanda de dispositivos menores, entre outros. No entanto, os riscos ambientais, sanitários e de segurança da nanotecnologia, além das preocupações relacionadas à sua comercialização poderiam dificultar a expansão desse mercado.

Os Estados Unidos, o Brasil e a Alemanha liderarão a indústria nanotecnológica em 2024, com uma presença significativa no Top 15 de países asiáticos como Japão, China, Coreia do Sul, Índia, Taiwan e Malásia. O setor de cosméticos galgará posições e arrebatará o terceiro lugar da biomedicina em um ranking que será liderado, tal como agora, pelos setores eletrônico e energético.

Fonte:https://www.iberdrola.com/inovacao/aplicacoes-da-nanotecnologia

Aplicações e perspectivas da nanotecnologia na saúde

A nanotecnologia e os nanomateriais são elementos centrais para a inovação e solução de problemas na área da saúde.

Resumo

Novos dispositivos de diagnóstico, terapias de precisão e materiais avançados são progressos recentes da nanotecnologia à disposição da medicina e do cuidado com a saúde humana. Neste artigo, apresentamos algumas aplicações e perspectivas da nanotecnologia no desenvolvimento de dispositivos de diagnóstico portáteis e vestíveis, materiais funcionais para máscaras de proteção e remediação de águas contaminadas, bem como a produção de medicamentos e vacinas a partir de nanopartículas funcionalizadas. Com o auxílio da ciência intensiva de dados, as ferramentas de controle e manipulação da matéria na nanoescala são fortemente potencializadas, acelerando a descoberta de novos materiais e tecnologias inovadoras para saúde, na direção da sustentabilidade e do bem-estar social.

Introdução

Quase vinte anos se passaram desde a implementação no país das primeiras iniciativas de financiamento e políticas públicas voltadas para a nanotecnologia. [1,2] Seguindo uma tendência mundial, o Brasil investiu, embora mais timidamente que os países desenvolvidos, no potencial transformador da nanotecnologia como fator estratégico para o desenvolvimento da indústria e aumento de sua competitividade. O resultado foi o estabelecimento dos alicerces da nanotecnologia no país, sobretudo na forma de grupos de pesquisa em universidades e centros de pesquisa, de redes de cooperação (por exemplo, Institutos Nacionais), no Sistema Nacional de Laboratórios em Nanotecnologias (SisNANO) – um sistema de laboratórios estratégicos e associados abertos e de caráter multiusuário – e o surgimento de pequenas empresas de base tecnológica. [2,3] Atualmente, novos desafios estão postos para a nanotecnologia, vista como uma das principais ferramentas indutoras do desenvolvimento sustentável. Energia acessível e limpa, água potável e saneamento, proteção ambiental, e sobretudo a melhoria da saúde e do bem-estar social são algumas questões de onde se espera grande centralidade da nanotecnologia na elaboração de soluções. [4,5]

O progresso da humanidade é marcado pela capacidade de manipular, transformar e dar função aos materiais. A compreensão, controle e utilização da matéria na escala atômica e molecular, i.e., em dimensões entre 1-100 nm, é chamada de nanotecnologia. [2,3] Devido a essa relação com a matéria na sua forma mais fundamental, a nanotecnologia é capaz de oferecer soluções disruptivas aos problemas da sociedade, e não apenas melhorias incrementais a tecnologias existentes. [4] A nanotecnologia se relaciona com múltiplas áreas do conhecimento, como física, química, biologia, computação e humanidades no que se refere a seus aspectos regulatórios e de impactos éticos, sociais e econômicos. Essas características são consideradas essenciais para a promoção da inovação e geração de novos produtos. [2] Novas tecnologias para diagnóstico, métodos de proteção e de tratamentos como medicamentos e vacinas são algumas das aplicações da nanotecnologia para a melhoria da saúde. Quando combinadas com a ciência intensiva de dados (por exemplo, para a predição de desempenho de um novo nanomaterial), as ferramentas da nanotecnologia são significativamente potencializadas, permitindo acelerar o desenvolvimento tecnológico, reduzir custos e tempo de produção e impactos econômicos e ambientais (Figura 1).

 

Figura 1. Nanotecnologia a favor da saúde (diagnóstico, proteção e tratamento) e ciência intensiva de dados para acelerar novas descobertas e inovações
(Imagem por Adalberto Fazzio)

  

Nanotecnologia para novos dispositivos de diagnóstico

Estima-se que 70% das decisões médicas se baseiam em resultados de exames laboratoriais, cujas despesas chegam até 25% dos custos com diagnósticos no país. [6] Além disso, todo o processo, desde a requisição de um exame, deslocamento do paciente para sua realização, e nova consulta para a tomada de decisão pelo médico solicitante, é laborioso e demorado. A nanotecnologia é uma forte aliada no desenvolvimento de ferramentas de diagnóstico complementares aos tradicionais exames laboratoriais, como dispositivos portáteis (Point of Care) e vestíveis (Figura 2). Estes dispositivos permitem descentralizar, simplificar e acelerar a testagem de pacientes, especialmente o processo de triagem de doenças ou automonitoramento da condição de saúde do indivíduo (por exemplo, controle do índice glicêmico). Novos dispositivos de diagnóstico é um mercado que movimenta atualmente bilhões de dólares ao ano, [7] cuja finalidade é disponibilizar à população e profissionais da saúde novas ferramentas para a prevenção de doenças e seu agravamento, encurtando tempo, distâncias, e os custos de toda cadeia do processo de diagnóstico.

Figura 2: Dispositivos de diagnóstico portáteis e vestíveis.
(Imagem por Adalberto Fazzio)

 

A importância de novas de tecnologias de diagnóstico ficou evidente durante a emergência sanitária da Covid-19, pela necessidade de dispositivos portáteis e baratos para a identificação de casos suspeitos da doença e rápida tomada de decisões, como o isolamento social. Além dos dispositivos portáteis, uma tecnologia emergente são os sensores e biossensores vestíveis, que podem ser incorporados diretamente sobre a pele (ou integrados à roupa, acessórios), capazes de enviar e receber dados pela internet para o monitoramento da saúde em tempo real.[8,9]

Dispositivos de diagnóstico portáteis e vestíveis devem possuir características como fácil operação por usuários não treinados, rápida e seletiva de detecção da espécie de interesse (vírus, biomarcadores etc.), precisão e confiabilidade, baixo custo e miniaturização. No caso dos vestíveis, somam-se ainda características como biocompatibilidade, baixo consumo de energia, e conectividade. É justamente na perseguição a essas características que a nanotecnologia tem viabilizado o desenvolvimento científico-tecnológico, por meio do fornecimento de novos materiais funcionais (nanopartículas, nanofios, nanotubos, materiais 2D, etc.) e técnicas de manipulação da matéria na nanoescala. Por exemplo, bioreceptores – biomoléculas como enzimas e anticorpos capazes de reconhecer um biomarcador de uma dada doença – são entidades de dimensão nanométrica fundamentais para conferir seletividade aos dispositivos. [10] No Brasil, muitos esforços têm sido empregados no desenvolvimento de dispositivos para o diagnóstico de doenças negligenciadas, como a dengue, [11,12] Zika, [13] leishmaniose [14] e doença de Chagas, [15] além de biossensores para a identificação precoce do câncer, [16,17] e dispositivos para a detecção da covid-19 [18–20] empregando nanomateriais funcionais.

 

Nanotecnologia para proteção da saúde

Máscaras e tecidos especiais contendo diferentes tipos de nanomateriais vem sendo desenvolvidos para a proteção da saúde. A pandemia de covid-19 demandou novos tipos de máscaras de proteção visando reduzir a propagação do vírus. Nanopartículas de prata e cobre, grafeno, nanodiamantes e nano-TiO2 podem adicionar funções especiais aos tecidos de máscaras como propriedades fotocatalítica, fototérmica, antimicrobiana, e super-hidrofobicidade, melhorando a eficiência de filtração de partículas dispersas no ar (aerossóis) [21] e a proteção ao indivíduo (Figura 3). [22]

 

“A nanotecnologia é uma forte aliada no desenvolvimento de ferramentas de diagnóstico complementares aos tradicionais exames laboratoriais, como dispositivos portáteis e vestíveis.”

 

Uma questão importante é o destino das máscaras de proteção e tecidos especiais contendo nanotecnologia. Seu descarte como lixo comum provavelmente irá gerar “nano-resíduos” (a exemplo dos microplásticos) que podem produzir consequências ambientais preocupantes, pois a alta relação superfície/volume de nanomateriais induz um aumento dramático na sua reatividade e toxicidade, com implicações danosas sobre saúde humana e ao meio ambiente. Portanto, é fundamental desenvolver estudos integrados de ciclo de vida dos produtos da nanotecnologia e seus aspectos de segurança desde a fabricação até uso e descarte, um conceito denominado de safe-by-design, capaz de mitigar ou prevenir potenciais efeitos ecotoxicológicos de maneira proativa e responsável. [23]

Figura 3. Máscaras de proteção facial contendo nanomateriais para melhoria na eficiência de filtração associado com novas propriedades catalíticas, fototérmicas e superhidrofobicidade (efeitos antimicrobiano e auto-limpante).
(Imagem por Adalberto Fazzio)

 

Igualmente importante à proteção da saúde e com consequências ambientais é a qualidade da água. Segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS), uma em cada três pessoas não tem acesso à água de qualidade, ocasionando inúmeras doenças e diminuição da longevidade. A vantagem dos nanomateriais para remediação de águas são sua elevada área superficial e versatilidade química para a adsorção e degradação de poluentes como corantes, agroquímicos, metais pesados, microrganismos, entre outros. Para isso, nanoargilas, nanopartículas magnéticas e nanomateriais de carbono, como nanotubos, grafeno e carvões ativos nanoestruturados, têm se mostrado poderosos candidatos na descontaminação de águas. [24] Sistemas híbridos orgânico-inorgânicos têm sido desenvolvidos para aumentar a seletividade e capacidade de adsorção de poluentes e microrganismos. Por exemplo, a modificação de carvões ativos com nanopartículas de prata e magnéticas é uma estratégia promissora para a simultânea filtração e inativação de bactérias. Nanomateriais com propriedades fotocatalíticas (ex., TiO2, ZnO, Ag) podem ser usados para degradar poluentes orgânicos empregando radiação solar ou UV artificial para a purificação de águas via fotocatálise.

A utilização de recursos naturais abundantes no país é estratégica para uma nanotecnologia sustentável e competitiva no cenário mundial, como o grafite mineral, biomassa e resíduos agroindustriais. Nesse contexto, é possível vislumbrar um cenário onde novos nanomateriais funcionais derivados das principais atividades econômicas do país (ex. agropecuária e mineração) podem ser racionalmente aproveitados, considerando aspectos de economia circular, remediação ambiental e mitigação da ecotoxicidade, para aplicações que visem a melhoria qualidade de vida e preservação da saúde, em harmonia com a proteção ambiental. [25,26]

 

Nanotecnologia para tratamentos, medicamentos e vacinas

Devido ao seu tamanho nanométrico, nanopartículas podem interagir diretamente com biomoléculas e células para modular diferentes funções fisiológicas no combate a patologias e para a produção de vacinas. A esse conjunto de possibilidades que a nanotecnologia oferece dá-se o nome de nanomedicina. Diversas nanopartículas estão sendo engenheiradas para fins terapêuticos. [27] Sistemas para transporte de fármacos (drug delivery) possuem potencial para: i) melhorar a estabilidade química e solubilidade de fármacos, ii) promover sua penetração em membranas celulares, barreiras biológicas e tecidos, iii) prolongar o tempo de circulação do fármaco na corrente sanguínea, iv) reduzir seus efeitos colaterais e de toxicidade e v) personalizar o tratamento clínico de cada indivíduo.

Apesar do grande potencial de inovação na prática terapêutica, apenas cerca de 20 medicamentos derivados da nanotecnologia foram aprovados para uso clínico pela agência americana Food and Drug Administration (FDA).[27] Existe um longo caminho para o desenvolvimento de nanofármacos, que se inicia com as etapas de síntese, funcionalização e caracterização das nanopartículas, seguido dos ensaios in vitro (cultura de células) e in vivo (animais) e somente após autorização de comitês de ética e agências reguladoras, são realizados os experimentos clínicos com humanos. Nanopartículas para fins terapêuticos se dividem em quatro classes principais: lipídicas, poliméricas, inorgânicas e de carbono, que são tipicamente planejadas para serem administradas pelas vias oral, nasal, dérmica e intravenosa (Figura 4).

Figura 4. Principais classes de nanopartículas desenvolvidas para tratamentos, medicamentos e vacinas considerando as diferentes vias de administração em humanos.
(Imagem por Adalberto Fazzio)

 

Por exemplo, o tratamento de tumores está no centro das atenções para aplicações envolvendo nanopartículas. No Brasil, estudos clínicos estão em andamento com um novo nanofármaco para imunoterapia (OncoTherad®), desenvolvido na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), para o tratamento de pacientes com câncer de bexiga. [28] Avanços também tem sido obtido utilizando nanopartículas lipídicas, poliméricas, inorgânicas e de carbono para tratamentos de doenças tropicais negligenciadas como malária, dengue, leishmaniose, leptospirose, tuberculose e outras. [29,30] Entretanto, a nanomedicina personalizada ainda é um grande desafio, e nesse sentido nanopartículas podem ser estrategicamente funcionalizadas para atuarem de maneira seletiva, e agindo diretamente sobre células tumorais de indivíduos doentes sem causar danos em células sadias. Avanços significativos nesta área dependerão de um profundo entendimento e controle das nanobiointerações entre nanomateriais e biossistemas dentro do microambiente fisiológico. É necessário avançarmos na direção de uma melhor caracterização de nanobiointerfaces considerando aspectos físico-químicos e biológicos de maneira integrada, como a formação de biocoronas, estabilidade coloidal, internalização celular, biodistribuição, toxicidade e manutenção da eficiência terapêutica desejada.[31,32]

Ainda no campo da nanomedicina, vacinas a base de nanopartículas lipídicas para transporte de mRNA foram eficazes e seguras para indução de resposta imunológica contra o novo coronavírus em seres humanos. Desde então, outros tipos de nanomateriais (por exemplo, sílica, nanoemulsões, nanotubos, nanoargilas, partículas virais, partículas poliméricas, etc.) estão sendo empregados para atuarem como adjuvantes na produção de vacinas e imunobiológicos. [33] É importante salientar que todos os nanomateriais para fins terapêuticos deverão necessariamente passar por testes nanotoxicológicos validados, seguindo normas técnicas e protocolos padronizados, para garantia do seu uso clínico com segurança. No Brasil, a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa) é a responsável pela aprovação de produtos e dispositivos médicos, incluindo produtos de base nanotecnológica.

 

Ciência intensiva de dados

A modelagem teórica (i.e., dinâmica molecular, teoria do funcional da densidade – DFT) permite elucidar parâmetros críticos dos nanomateriais para estudar seus efeitos nas propriedades de interesse. Por outro lado, técnicas de aprendizado de máquina e inteligência artificial são usadas para avaliar conjuntos de dados de nanomateriais para encontrar padrões e correlações entre propriedades físico-químicas e suas aplicações, muitas vezes indetectáveis por outros tipos de análises. [34–36] Nesse sentido, abordagens computacionais utilizando ciência intensiva de dados para modelagem e predição de estrutura/propriedade possui enorme potencial para desenvolver o uso e a aplicação da nanotecnologia na área da saúde. [37]

 

“É fundamental desenvolver estudos integrados de ciclo de vida dos produtos da nanotecnologia e seus aspectos de segurança desde a fabricação até uso e descarte, um conceito denominado de safe-by-design.”

 

No campo do desenvolvimento de dispositivos de diagnóstico, a ciência intensiva de dados tem atuado majoritariamente na análise de dados produzidos por sensores e biossensores. [38,39] Sensores e biossensores podem produzir uma grande quantidade e variedade de dados a partir de sua operação. Por exemplo, o monitoramento de uma única espécie de interesse (por exemplo, um biomarcador) pode produzir sinais de saída do sensor (como corrente elétrica, potencial elétrico, impedância elétrica, etc.) multidimensionais. [40] Além disso, sensores e biossensores podem ser multiparamétricos, i.e., um mesmo dispositivo pode produzir mais de um sinal de saída, ou ainda, pode monitorar mais de uma espécie analítica simultaneamente. [41] Conjuntos de sensores (arrays) do tipo nariz e língua eletrônica, inespecíficos a qualquer espécie presente na amostra em análise, são capazes de produzir um sinal característico (fingerprint) dessa amostra, podendo diferenciar indivíduos sadios e doentes [16] ou ainda identificar determinada doença entre um conjunto possíveis patologias. [42] A ciência intensiva de dados para diagnóstico vem sendo empregada sobretudo para a visualização e processamento de dados, principalmente em aplicações de diagnóstico por imagem, [43] mas também através técnicas de aprendizado de máquina para otimização da resposta de sensores e biossensores. [39,39]

É importante ressaltar que o sucesso do uso de aprendizado de máquina para essa finalidade depende fortemente da qualidade dos dados coletados, que por sua vez está atrelada à confiabilidade dos sensores e biossensores empregados. Assim, cabe à nanotecnologia fornecer as soluções de desempenho para esses dispositivos. Também nesse caso a ciência intensiva de dados pode ser uma forte aliada através do design ou descoberta de materiais para sensores e biossensores. [38,39] Por exemplo, a mineração de dados da literatura pode auxiliar a escolha dos melhores materiais e protocolos existentes para uma dada aplicação, por exemplo, receptores químicos ou bioreceptores com alta afinidade para com um dado analito. [38,39] Pode-se ainda minerar dados de propriedades físicas e químicas para alimentar modelos teóricos e ferramentas computacionais (como DFT, dinâmica molecular, etc.) buscando projetar novos materiais para um novo sensor. [44]

De maneira análoga ao desenvolvimento de dispositivos, métodos computacionais também contribuem com vários aspectos na síntese de nanopartículas para medicamentos. Os atuais algoritmos de inteligência artificial, aprendizado de máquina e simulações atomísticas fornecem ferramentas para prever o tamanho e a carga das nanopartículas, eficiência de encapsulamento de fármacos, interações com membranas biológicas e biofluidos, cinética de liberação de drogas e perfil toxicológico. [45,46] A classificação do paciente é uma questão importante que poderá ser aprimorada com uso de ciência intensiva de dados para personalizar de maneira ideal o regime de tratamento. Considerando os grandes volumes de dados oriundos dos sensores e terapias surge a “teranóstica”, onde terapia e diagnóstico se conectam para uma medicina de precisão com foco no indivíduo. [45,46] Para isso, será essencial a implementação do conceito FAIR data (Findable, Accessible, Interoperable and Reusable) capaz de promover uma nanotecnologia fortemente orientada por dados (data-driven) e com impactos positivos no campo da saúde. [47,48]

 

“Para que nanotecnologia possa ser colocada efetivamente a favor da saúde são essenciais mais políticas públicas e investimentos que fomentem a ciência fundamental e inovação tecnológica, através de parceiras entre empresas, universidades, hospitais e centros de pesquisa.”

 

Conclusões e perspectivas

A nanotecnologia e os nanomateriais são elementos centrais para inovação e solução de problemas na área da saúde. Para que nanotecnologia possa ser colocada efetivamente a favor da saúde são essenciais mais políticas públicas e investimentos que fomentem a ciência fundamental e inovação tecnológica, através de parceiras entre empresas, universidades, hospitais e centros de pesquisa. Aspectos de segurança, toxicidade e avaliação de riscos de nanomateriais são necessários para uma inovação segura e sustentável, e precisam ser considerados durante o desenvolvimento, uso e descarte dos nanomateriais (safe-by-design). Normas técnicas e protocolos internacionais harmonizados precisam ser estabelecidos associados com a utilização de ferramentas de gestão de dados e inteligência artificial para acelerar estes desenvolvimentos, reduzindo custos e tempo. Espera-se que a ciência intensiva de dados ajude na identificação dos principais parâmetros para modelagem e predição do desempenho de materiais e dispositivos, visando novas tecnologias em diagnósticos, proteção e tratamentos, em última instância favorecendo a medicina personalizada para a melhoria na qualidade de vida com sustentabilidade. [5,34]

 

Agradecimentos

Agradecemos a Anderson Souza Volto (LNNano/CNPEM) pela elaboração das figuras, e aos Institutos Nacionais de Ciência, Tecnologia e Inovação (INCTs) em Nanomateriais de Carbono (NanoCarbono), em Materiais Complexos Funcionais (INOMAT) e em Eletrônica Orgânica (INEO), e ao Sistema Nacional de Laboratórios em Nanotecnologias (SisNANO/MCTI).

 

Capa. Partículas de prata e sílica recobertas com ampicilina tornam-se seguras para células humanas e mortais para microrganismos resistentes (imagem: Mateus Borba Cardoso)
(Imagem: Mateus Borba Cardoso, CNPEM)

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Rafael Furlan de Oliveira

Rafael Furlan de Oliveira é doutor em ciência e tecnologia de materiais pela Universidade Estadual Paulista (UNESP). Foi pesquisador visitante na University of Bangor, País de Gales, na Università degli studi di Modena & Reggio-Emilia e no Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostruturatti na Itália, e pós-doutorado no Institut de Science et d'Ingénierie Supramoléculaires, Universitè de Strasbourg, França. Atualmente é pesquisador líder da Divisão de Dispositivos do Laboratório…

Diego Stéfani Teodoro Martinez

Diego Stéfani Teodoro Martinez é doutor em química pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) com estágio no Centre for BioNano Interactions na University College Dublin (UCD), Irlanda. Foi pesquisador visitante na University of Birmingham (UoB), Inglaterra. É membro afiliado da Academia Brasileira de Ciências. Atualmente é pesquisador líder da Divisão de Nanobiotecnologia do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM).

Adalberto Fazzio

Adalberto Fazzio é professor titular aposentado do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (USP), membro da Academia Brasileira de Ciências (ABC), fellow do The World Academy of Sciences (TWAS). Foi reitor da Universidade Federal do ABC – (UFABC) e diretor da Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Atualmente é diretor da Ilum Escola de Ciência do CNPEM.

Fonte:https://revistacienciaecultura.org.br/?artigos=a-nanotecnologia-na-saude

• 5 aplicações da nanotecnologia na medicina

 

O avanço da nanotecnologia tem trazido diversos benefícios para o setor de saúde. Diversas aplicações da nanotecnologia na medicina vem ganhando espaço e regulamentação e, com isso, são cada vez mais utilizadas e aceitas. 

De acordo com uma pesquisa realizada pela Grand View Research o valor do mercado global de nanomateriais foi estimado em 8 bilhões de dólares em 2020. A expectativa é que haja uma expansão de 14,1% até 2028.

Nanomateriais são materiais que contenham partículas com um comprimento entre 1 e 100 nanômetros. Podendo ser até 10.000 vezes menores do que a espessura de um cabelo humano.

A nanotecnologia na medicina é uma das tecnologias que mais tem a capacidade de trazer transformações para o setor. Embora ainda seja uma área em constante pesquisa, os benefícios da nanotecnologia na medicina ampliam os campos de atuação e impactam diretamente nos tratamentos. 

Além disso, a nanotecnologia na área da saúde traz soluções para o setor, mas também permite que pesquisas sejam comprovadas. Dessa maneira, é preciso que os profissionais estejam sempre atentos às mudanças e às novidades para se manterem atualizados.   

Mas, o que é a nanotecnologia na área da saúde? É explicando isso que vamos começar este artigo. Confira a seguir e logo depois vamos falar sobre alguns exemplos de nanotecnologia na medicina.

O que é nanotecnologia na área da saúde?

Nanotecnologia é a ciência que estuda a manipulação da matéria em um nível atômico ou molecular.  São processos e equipamentos que manipulam ou exploram materiais à nanoescala, com dimensão inferior a 100 nm (nanômetro – equivale a um bilionésimo de 1 metro). 

Eles são praticamente invisíveis ao olho nu. Sendo assim, são capazes de interagir com nossas células mais profundas, através de métodos como injeção direta na corrente sanguínea ou ingestão de comprimidos. Dessa forma, quando falamos sobre o que é nanotecnologia na área da saúde, quer dizer que ela serve para desenvolver ferramentas ou solucionar problemas do setor. 

Ou seja, ela serve para trazer mais bem-estar às pessoas com as aplicações da nanotecnologia na medicina, que vamos citar logo a seguir. Resumindo, a nanotecnologia na medicina está relacionada a pesquisas científicas aplicadas àquelas tecnologias que não são possíveis de serem vistas a olho nu e são operadas a partir de processadores microscópicos.

Aplicações da nanotecnologia na medicina: 5 exemplos

1. Desenvolvimento de medicamentos

Uma das importantes aplicações da nanotecnologia na medicina está relacionada com a área farmacêutica. Com a utilização da nanomedicina é possível criar nanorobôs para o desenvolvimento de medicamentos. 

Além disso, outra aplicação da nanotecnologia na medicina que está relacionada a medicamentos é a utilização de nanorobôs para transportar nanomateriais dentro do corpo humano. 

Com a ajuda de nanorobôs, o medicamento é levado até o ponto exato onde ele precisa estar, podendo, inclusive, reduzir efeitos colaterais de determinados medicamentos e aumentará significativamente os benefícios obtidos por meio dos medicamentos.

2. Tratamento para câncer

Com essa precisão dos nanorobôs, o paciente que está em tratamento de câncer se beneficia sofrendo menos efeitos. Geralmente, os tratamentos de quimioterapia e radioterapia causam muitos efeitos colaterais em várias partes do corpo. Além disso, atingem não somente as células cancerígenas, mas também as saudáveis.  

Com os nanorobôs, eles agem diretamente nas células cancerígenas e alcançam estruturas mais profundas que com os tratamentos tradicionais não seria possível ou seria necessário um método mais invasivo. 

Veja no vídeo abaixo sobre uma pesquisa que analisou o efeito de nanopartículas em células tumorais: 

 

3. Microssondas na corrente sanguínea

Outra aplicação da nanotecnologia na medicina são as microssondas. Elas atuam na reparação de células e de outros organismos dentro da corrente sanguínea..

4. Diagnósticos 

A nanotecnologia na medicina também está presente nos diagnósticos. Hoje em dia é possível, por meio de injeções na corrente sanguínea ou de pílulas, por exemplo, coletar informações mais precisas para realizar diagnósticos, intervenções e tratamentos menos invasivos e mais eficientes.

Com nanomateriais coletando informações de dentro do corpo do paciente é possível identificar uma doença e obter uma análise mais rápida e mais precisa também.

Além disso, também é possível acompanhar mais de perto a presença de doenças preexistentes e monitorar a eficácia de intervenções. A nanotecnologia permitirá um diagnóstico muito mais preciso e precoce de inúmeros tipos de patologias.

Leia também: Quais os principais impactos da LGPD na saúde?

5. Produção de equipamentos médicos

A nanotecnologia na área da saúde também está presente na produção de equipamentos médicos. A nanoprata é um dos materiais que vêm sendo utilizados. Ela está presente em seringas, bisturis e em outros itens e impede que haja grande proliferação de microorganismos e, por conta disso, oferece mais segurança.

Além disso, com equipamentos mais modernos e com a utilização da nanotecnologia, as cirurgias tornam-se menos invasivas, acelerando, por exemplo, a recuperação do paciente. 

Agora que você já viu alguns exemplos de nanotecnologia na medicina, já dá para se ter uma noção dos seus benefícios também, não é mesmo? Mas, para ficar ainda mais claro, listamos os principais, confira a seguir. 

Quais os benefícios da nanotecnologia na medicina?

Assertividade nos diagnósticos

A nanotecnologia na medicina permite criar dispositivos que coletam dezenas de dados do organismo das pessoas, com muito mais informações, é possível ter um diagnóstico muito mais preciso. 

Além disso, também permite um acompanhamento de doenças preexistentes com mais rigor. Dessa maneira, ela oferece um tratamento mais assertivo, além de monitorar a eficácia de determinadas intervenções, por exemplo.

Segurança nas prescrições

Com a precisão do diagnóstico, as prescrições também se tornam mais seguras e assertivas com as necessidades do tratamento. Isso também oferece mais eficiência aos tratamentos.

Redução do tempo de tratamento

A aplicação da nanotecnologia na medicina forma uma cadeia de benefícios. Por exemplo, quando o diagnóstico se torna mais preciso, o tempo do tratamento também é reduzido. Além disso, esse tempo pode ser ainda menor com essa tecnologia também sendo utilizada na produção dos medicamentos. 

Tudo isso oferece mais qualidade de vida aos pacientes e também contribui para seu bem-estar. A redução dos custos também é significativa, já que o tratamento é mais assertivo e reduz-se a necessidade de ficar dias e dias internado, fazendo a utilização de diversos medicamentos. 

Agora que já vimos alguns exemplos de nanotecnologia na medicina e seus benefícios é possível compreender com mais clareza sua importância para a saúde da humanidade, não é mesmo? 

Vimos que o avanço da tecnologia já trouxe diversos benefícios e vai continuar trazendo. Ferramentas do dia a dia que são criadas com a ajuda da tecnologia, como prescrição digital, por exemplo, facilitam bastante. 

 

Fonte: https://blog.memed.com.br/aplicacoes-nanotecnologia-medicina/