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UFRJ

NANOTECNOLOGIA

Fundamentos, Aplicações e Oportunidades

Faculdade de Farmácia - UFRJ Departamento de Medicamentos

Laboratório de Desenvolvimento GalênicoLADEG

Profa Elisabete P. Santos

Profa Elisabete P. SantosProfa Elisabete P. Santos UFRJUFRJ

Um Um nanomaterialnanomaterial éé um material com uma ou mais dimensões um material com uma ou mais dimensões na escala na escala nanomnanoméétricatrica. (pelo menos com uma dimensão < 100 . (pelo menos com uma dimensão < 100 nmnm).).

1 nm 20 cm 12 000 Km

A NANOPARTÍCULA é para uma BOLA de futebol como a BOLA é para a TERRA

Nanotecnologia

NanotecnologiaNanotecnologiaNanotecnologia

NANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIA

Como os nanomateriais estão atingindo o mundo atual?


B. G. Zanetti-Ramos & T. B. Creczynski-Pasa - Rev. Bras. Farm., 89(2) 2008

Quando aplicada às ciências da vida recebe o nome de

Nanobiotecnologia


Formas variadas aplicadas a Industria Farmacêutica e Cosméticos:

Emulsões múltiplas e inversas, Micro e nanogéis,

Nanopartículas poliméricas biodegradáveis,Nanopartículas Lipídicas sólidas,

Lipossomas, Ciclodextrinas,

etc.

A nanobiotecnologia pode ser, portanto, definida como o estudo, processamento, fabricação e desenho de dispositivos orgânicos, nanomateriais para atuação biológica ou biomateriais, nos quais pelo menos um componente funcional possui tamanho nanométrico.

Áreas importantes da nanobiotecnologia incluem:

Nanomedicina (biologia molecular e genética),

Física-médica (diagnóstico),

Nanofármacos (fármacos encapsulados),

Nanocosmética (encapsulação de ativos)

Nanobiotecnologia

NanobiotecnologiaNanobiotecnologiaNanobiotecnologia

NanotecnologiaNanobiotecnologia

Medicina

Engenharias

Informática Ciências dos

Materiais

Biologia

Química

Física

NANOBIOTECNOLOGIA É MULTIDISCIPLINAR

NanobiotecnologiaNanobiotecnologia

NanopartNanopartíículasculas podem ser divididas em dois grupo: podem ser divididas em dois grupo:

NanopartNanopartíículasculas lláábeisbeis –– desintegramdesintegram--se quando aplicadasse quando aplicadassobre a pele sobre a pele Ex: Ex: lipossomaslipossomas, , microemulsõesmicroemulsões, , nanoemulsõesnanoemulsões

NanopartNanopartíículasculas insolinsolúúveis veis –– Ex: Ex: TiOTiO22, , fulerenosfulerenos

Manipulação da matéria em escala nanométrica( 1 a 100 nm)

O quadrado preto visto dentro de cada foto engloba a áreaampliada na foto seguinte

Quão pequeno é um nanômetro? Esta seqüência de imagens nos leva cada vezmais fundo na estrutura da matéria, da pele da mão aos átomos do DNA. A margem de cada imagem é 10 vezes menor do que a margem da imagem anterior.

Imagens do livro clássico Powers of Ten (Potências de dez), de Philip e Phylis Morrison,

Nanobiotecnologia

Sistemas de Liberação Controlada

Os sistemas de liberação oferecem inúmeras vantagens quando comparadosa outros de dosagem convencionais, tais como:

I. Maior eficácia terapêutica, com liberação progressiva e controlada do ativo.

II. Diminuição significativa da toxicidade e maior tempo de permanência na

circulação.III. Natureza e composição dos veículos, além de proteção contra mecanismos de instabilidade e decomposição do ativo (inativaçãoprematura).

IV. Administração segura, sem reações inflamatórias locais.

V. Diminuição do número de doses devido à liberação progressiva,

VI. Possibilidade de direcionamento a alvos específicos.

Nanobiotecnologia

Nanocosmético

Formulação cosmética que veicula ativos ou outros ingredientes nanoestruturados e que apresenta propriedades superiores quanto a sua performance em comparação com produtos convencionais

Fonte: Fronza, T.; Guterres, S.; Pohlmann, A.; Teixeira, H. Nanocosméticos – Em direção ao estabelecimento de marcos regulatórios. UFRGS, 2007

NANOCOSMNANOCOSMÉÉTICATICA

Pequenos ativos: Pequenos ativos: Grandes soluGrandes soluçções ou Grandes problemas?ões ou Grandes problemas?

NANOCOSMNANOCOSMÉÉTICOSTICOS

Uso de Uso de NanocosmNanocosmééticosticos

PartPartíículas metculas metáálicas para aumento de brilho em maquiagens;licas para aumento de brilho em maquiagens;

NanoemulsõesNanoemulsões para cabelos mais hidratantes;para cabelos mais hidratantes;

ProteProteçção de ativos contra a degradaão de ativos contra a degradaçção, (ão, (encapsulamentoencapsulamento da da vitamina C) ; vitamina C) ;

LiberaLiberaçção em camadas mais profundas da pele de ativos antião em camadas mais profundas da pele de ativos anti--rugas;rugas;

Melhoria da textura do creme e formaMelhoria da textura do creme e formaçção de um filme mais ão de um filme mais eficiente de protetores solar, (eficiente de protetores solar, (nanopartnanopartíículasculas de dide dióóxido de zinco). xido de zinco).


Evolução do Mercado Cosmético

Fonte: Abihpec

Vários fatores têm contribuído para este excelente crescimento do Setor, dentre os quais destacamos:

Participação crescente da mulher brasileira no mercado de trabalho

A utilização de tecnologia de ponta e o conseqüente aumento da produtividade, favorecendo os preços praticados pelo setor, que tem aumentos menores do que os índices de preços da economia em geral

Lançamentos constantes de novos produtos atendendo cada vez mais às necessidades do mercado

Aumento da expectativa de vida, o que traz a necessidade de conservar uma impressão de juventude

Fonte: Abihpec

O sensorial diferenciado com hidratação intensa das Brumas de Leite foi obtido através de uma tecnologia pioneira na Natura, a Nanotecnologia, que através de um processo de fabricação especial, diminui o tamanho de partículas da emulsão.

75 mL – R$ 30

Anti envelhecimentoAnti envelhecimento

20 mL – R$ 89


Principio ativo Principio ativo éé idebenoneidebenone (1%) potente anti(1%) potente anti--oxidanteoxidante

Parceria entre Elizabeth Parceria entre Elizabeth ArdenArden e e AllerganAllergan

BotoxBotox (rugas dinâmicas) x (rugas dinâmicas) x PrevagePrevage (rugas j(rugas jáá existentes)existentes)

30mL 30mL –– U$ 110U$ 110


Razões para nano:

Aumento da profundidade de

penetração do ativo

Ingredientes instáveis, como

retinol e vitamina E podem ter uso

tópico devido ao encapsulamento

HidrataHidrataççãoão

Preço

de U$ 44 a 170

Anti rugas

Pasta de DentePasta de DenteSangiSangi desenvolveu desenvolveu NanoHAPNanoHAPHidroxiApatitaHidroxiApatita na forma na forma nanomnanoméétricatrica (10 a (10 a 100 100 nmnm) )

Reparo do esmalte do denteReparo do esmalte do denteFormaFormaçção de filme e restauraão de filme e restauraçção das ão das

ááreas danificadasreas danificadasAuxilio na remoAuxilio na remoçção de placa, sem aão de placa, sem açção ão

abrasiva abrasiva Fim do medo do dentistaFim do medo do dentista

Fonte: http://www.sangi-co.com/e/products/index.html

$ 29,50

Pasta dental para Sensibilidade dentinária - Nanit®active (Henkel)

A: Túbulos da dentina abertos antes do tratamento

A B

B: Túbulos da dentina fechados depois de 20 aplicações de Nanit®active

Biocompósito de cristais de Nano Hidroxiapatita e proteinas moleculares que induz a cristalização de cálcio e fosfato da saliva - neomineralisação

Fonte - http://www.nanit-active.com/forschung.html

NanogotNanogotíículasculas em xampusem xampusXampus com nanogotículas de óleo

Aspecto mais saudável Aspecto de maciezFacilidade para pentear o cabeloAjudam na permeaçãoMelhoramento das propriedades

visco-elásticas dos cabelosPureology

Nano Shampoo300 mL - U$ 25

Tintura de CabeloTintura de CabeloTinturas comuns Tinturas comuns -- abertura das abertura das

cutcutíículas do cabelo culas do cabelo →→ cabelos cabelos mais danificadosmais danificados

Tinturas com tecnologia nano Tinturas com tecnologia nano --permeapermeaçção da tintura sem abrir as ão da tintura sem abrir as cutcutíículas culas →→ cabelos menos cabelos menos degradadosdegradados

Pigmentos InorgânicosPigmentos Inorgânicos

Pesquisa (UFSCar) – nova linha de nanopigmentos

Pigmentos inorgânicos: têm menor possibilidade de interação com o organismo

Desvantagem: cores menos bonitas

NanopartNanopartíículasculas de de ÓÓxido de Zinco em xido de Zinco em FotoproteFotoproteççãoão


ZnO ZnOtradicional nano

Protetor SolarProtetor SolarNanopartNanopartíículasculas em protetor solar: em protetor solar:

deixdeixáá--los mais transparenteslos mais transparentes

menos oleoso menos oleoso

Maior Maior fotoprotefotoproteççãoão

100 mL – R$ 60,50

Protetor SolarProtetor Solar

Incentivo ao seu usoIncentivo ao seu uso

PartPartíículas de culas de ZnOZnO ou ou TiOTiO22recobertas com materiais recobertas com materiais inertes como inertes como AlAl22OO33 ou ou SiOSiO22ou siliconeou silicone

100mL - R$ 58,81

Protetor SolarProtetor Solar

Cuidado!Cuidado!NanocosmNanocosmééticosticos!!

Devem ser cuidadosamente investigados antes de sua Devem ser cuidadosamente investigados antes de sua introduintroduçção no mercado. Estes sistemas ão no mercado. Estes sistemas nanoparticuladosnanoparticulados apresentam inapresentam inúúmeros benefmeros benefíícios, mas cios, mas tambtambéém podem ter algum efeito danoso. As m podem ter algum efeito danoso. As nanopartnanopartíículasculas de dide dióóxido de zinco em protexido de zinco em proteçção solar, ão solar, por exemplo, não devem penetrar atpor exemplo, não devem penetrar atéé camadas mais camadas mais profundas da pele, uma vez que poderiam ocasionar profundas da pele, uma vez que poderiam ocasionar reareaçções inclusive de danos ao DNA.ões inclusive de danos ao DNA.


• Quais são os riscos da nanobiotecnologia para o ser humano?

• Quais os danos ambientais da nanotecnologia?

• Impactos sócio-econômicos?

Impactos da NanoBioTecnologia

• A inalação de nanopartículas, tais como nanotubos e partículas metálicas, pode gerar danos aos pulmões.

• Aplicação Dérmica: Partículas podem permear a pele e atingir a corrente sanguínea se espalhando pelo corpo e podendo atingir até o cérebro.

• Ingestão: Partículas menores que 300 nm podem atingir o sistema linfático e entrar na corrente sanguínea.

Impactos da NanoBioTecnologia

RiscosRiscosNanocosmNanocosmééticosticos

Uso diUso diááriorioContato direto com peleContato direto com pelePenetraPenetraçção profundaão profundaIngestão e inalaIngestão e inalaççãoão

Problemas jProblemas jáá detectados por detectados por ONGsONGs: :

AlumAlumíínio nio nanoparticuladonanoparticuladoFulerenosFulerenos de carbonode carbonoDiDióóxido de titânioxido de titânioÓÓxido de zinco xido de zinco

Qual é a estabilidade da nanoestrutura?

Elas se decompõe ou se aglomeram?

São solúveis em água?

São degradadas?

Quais são os sub-produtos gerados da degradação destas estruturas?

Ineris, JB, Environment Risk Aspects

Exposição de trabalhadores

Produção de Matéria

primaProdução do produto

Uso do Produto por Consumidor

Descarte do produto

Exposição de Consumidores

Reciclagem

IncineradoresAterro Emissões Industriais

Exposição Populacional Humana e Ecológica

Incineradores

Dados do “Friends of the Earth” (USA / Austrália)

Sobre Nanocosméticos

O desenvolvimento de produtos com tecnologia nano pode criar mudanças significativas nos planos social e econômico.

• Haverá criação de empregos em novas áreas, mas outros irão desaparecer.

• O avanço da nanotecnologia pode possibilitar que países em desenvolvimento entrem em compasso com países desenvolvidos, mas pode também aumentar as diferenças entre estes.

Impactos Sociais

Cuidado com a propaganda!

Desinfetante de banheiro Nano-Mágico

Produto que sofreu “recall” depois que usuários tiveram dificuldades de respiração.

Mas o produto não era Mágico nem Nano.

Problemas causados pelas gotas de aerossol e nenhum elemento em nanoescala.

Existe risco que esse tipo de acidente prejudique a confiabilidade do público em nanotecnologia.

PREOCUPACÃO GERAL

Como o organismo efetivamente lida com estes materiais?


CNPq / MCTRenanosoma

Programa Nacional de Nanotecnologia – PNN

Literatura em Nanotecnologia

1 - instrumentos para avaliar a exposição ambiental aos nanomateriais;

2 - métodos para avaliar a toxicidade dos nanomateriais;

3 - modelos para prever o impacto potencial de novos nanomateriaissintetizados;

4 - formas de avaliar o impacto dos nanomateriais ao longo de seu ciclo de vida;

5 - programas estratégicos para permitir pesquisas sobre os riscos da nanotecnologia.

Segundo os pesquisadores, são cinco os grandes desafios que deverão ser vencidos para que a nanotecnologia possa ser totalmente desenvolvida sem apresentar riscos para a população:



Não existe ainda a nível nacional e internacional uma regulamentação específica sobre o uso da Nanotecnologia em cosméticos

Recomendação: Estudos de permeação utilizando modelos in vitro / in vivo, que garantam a segurança de uso dos nanocosméticos.

Estudos de Nanotoxicidade que assegure a inocuidade destes materiais aos trabalhadores das industrias de cosméticos, aos consumidores, e ao meio ambiente.

Para termos grandes soluções, sem grandes problemas

Disco de Vidro

Placa para dispor a Formulação

Abertura de amostragem

Abertura de reposição da solução receptora

Compartimento Doador

Membrana

Compartimento Receptor

Camisa de Água

Misturador em Hélice e Agitador Magnético

Estudos de Permeação

Esquema da célula de difusão do Tipo Franz

“A mente que se abre a uma nova idéia jamais voltará ao seu tamanho original”

Albert Einstein

A inovação é o coração das mudanças

Inovação...

A arte de ter idéias e torná-las realidade!

David Owens


O Mercado Cosmético atual é o de Preparações inovadoras, porém efetivas e Seguras.

A Tecnologia de Cosméticos evolui constantemente

A nanobiotecnologia éuma promissora e inovadora tecnologia, mas seus riscos precisam ser analisados.


Muito Obrigada!

[email protected]ório de Desenvolvimento GalênicoLADEG – Faculdade de Farmácia - UFRJ

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