Nanotecnologia Inovação Tecnológica Aplicada à Liberação Controlada de

Nanotecnologia: Inovação Tecnológica Aplicada à Liberação Controlada de Farmácos 5º Riopharma: Humanização e Respeito à Vida Eduardo Caio Torres dos Santos Laboratório de Bioquímica de Tripanosomatídeos Instituto Oswaldo Cruz - FIOCRUZ

Nanotecnologia segundo a FDA • Pesquisa e desenvolvimento tecnológico em nível atômico, molecular ou macromolecular, em escala de comprimento de aproximadamente 1 a 100 nanômetros. • Criação e uso de estruturas ou sistemas que possuam propriedades inovadores devido ao seu tamanho nanométrico • Capacidade de controlar ou manipular o produto em escala atômica

Nanofármacos • Vantagens do tamanho “nano” – Não entopem vasos, nem prejudicam a circulação – Podem ser endocitadas/fagocitadas pelas células-alvo – Podem atravessar algumas barreiras biológicas • Direcionamento de fármacos (“Drug Delivery”) – Dois principais objetivos: • Ampliar a faixa terapêutica, direcionando o fármaco aos alvos e evitando sua ação em locais onde seria tóxico; • Desenvolvimento de sistemas carreadores para novos tipos de fármacos, como peptídeos, anticorpos, citocinas, si. RNA, DNA, etc

NANOTECNOLOGIA x LIBERAÇÃO CONTROLADA DE FÁRMACOS [Fármaco] sangue Faixa tóxica dose 1 dose 3 dose 2 Faixa terapêutica dose 4 Faixa sub-terapêutica dose única 1 2 3 4 dias

Nanofármacos x Tumores • Tumores - ↑ vascularização e permeablidade vascular, ↓ drenagem linfática • Acúmulo das partículas - ↑ da captação ENDOTÉLIO VASCULAR SADIO ENDOTÉLIO VASCULAR TUMORAL

EXTRAVASAMENTO DE LIPOSSOMAS-PEG CONTENDO DOXORUBICINA : TECIDO NORMAL x TUMORAL 1 dia após lipossomas não extravasam (endotélio sadio) 1 dia após lipossomas extravasam para o tumor (endotélio permeável)

NANOPARTÍCULAS COMO SISTEMAS DE “DRUG DELIVERY” “INTELIGENTES” • Biocompatibilidade e biodegradabilidade – Necessárias, mas não é o suficiente – Degradação passiva (lenta e progressiva) não atende a certas aplicações • Estáveis na circulação – Capazes de escapar do sistema fagocítico mononuclear • Capazes de atravessar barreiras extra- e intracelulares • Liberação rápida do fármaco quando atingir o alvo

FUNCIONALIZAÇÃO Sistemas Inteligentes • Proteção contra fagocitose - PEG • Sensores moleculares: – Estímulos físicos • Calor, luz, ultra-som, campo magnético – Estímulos químicos • p. H, potencial redox, presença de enzimas ou íons, etc.

Exemplos de sensores e estímulos – Clivam em p. H ácido – ortoésteres, acetais, acil e piridilhidrazonas, iminas, etc – Magnetossomos – direcionamento por campo magnético – Pulsos elétricos e ultra-som – aumentam a permeabilidade da membrana celular temporariamente – ncoras proteicas – hidrólise lisossomal – Pontes dissulfeto – sensível ao ambiente redutor intracelular

Fármaco 1 Fármaco 2 ferro coloidal Ligantes Ex: anticorpos DIRECIONADOR • menor toxidez • maior eficácia CAMPO MAGNÉTICO

PRINCIPAIS TIPOS DE NANOPARTÍCULAS 1. LIPOSSOMOS 2. NANOPARTÍCULAS POLIMÉRICAS 3. CICLODEXTRINAS 4. DENDRÍMEROS

LIPOSSOMAS 50 nm Anticorpos bicamada lipídica fármaco hidrossolúvel droga hidrossolúvel no interior aquoso fármaco lipossolúvel droga lipossolúvel na bicamada Camada protetora de polietilenoglicol(PEG) vantagem: totalmente biocompatível desvantagem: fosfatidilcolina é cara

DOXIL • Doxorrubicina lipossomal peguilada – Protege o fármaco da depuração pelo sistema fagocítico mononuclear, aumentando seu t 1/2 – Aumenta a captação do fármaco pelo tumor – Indicação – Recidiva de câncer de ovário

NANOPARTICULAS POLIMÉRICAS - Polímeros biodegradáveis - Mesmo tamanho que lipossomas, porém mais estáveis Matriz polimérica Nanoesferas Parede polimérica com líquido no interior (usualmente veículos oleosos para fármacos lipossolúveis) Nanocápsulas

ABRAXANE • Taxol em nanopartículas de albumina Administração sem veículo oleoso que provoca reações alérgicas • Dispensa a administração de corticóides e antihistamínicos. • Tempo de administração reduzido de 3 h para 30 min. • Aplicação – Câncer de mama

RAPAMUNE • Nanocristais de rapamicina – solubilidade aumentada pelo tamanho das partículas. • Indicação – Imunossupressor (transplantados)

CICLODEXTRINAS alta solubilidade em H 2 O interior hidrofóbico Hydrophobic drug 1 nm = SOLUBLE COMPLEX

DENDRÍMEROS (polímeros globulares ramificados) PAMAM: POLY (AMIDOAMINE)

VIVAGEL • Dendrímero – Gel vaginal para prevenção de DSTs, incluindo HIV e Herpes • Em teste clínico de fase I

Humanização e Respeito à Vida

Miséria é miséria em qualquer canto. Riquezas são diferentes (Titãs, 1989) América Central Belfort Roxo, RJ • Os países menos desenvolvidos concentram 84% da população mundial… • São responsáveis por menos de 11% dos gastos mundiais em saúde… Calcutá, Índia • Entretanto, representam 93% da carga global de doença (Bermudez, 2006)

3 tipos de doenças (MSF/DNDi) Doenças Extremamente Negligenciadas Doenças Globais Doenças Negligenciadas Mercado Farmacêutico Mundial (mais de US$ 400 Bilhões em 2002)

Leishmaniose • 1, 5 Milhão de casos/ano – 88 países em 4 Continentes • Visceral – 90% em 5 países: Bangladesh, Brasil, India, Nepal e Sudão Brasil • Mucocutânea – 90% em 3 países: Bolívia, Brasil e Peru • Cutânea – 90% em 6 países: Afeganistão, Brasil, Irã, Peru, Arábia Saudita e Síria. WHO Home page: http: //www. who. int/emc/diseases/leish/leisgeo 1. html

Leishmanioses

VANTAGENS DAS NANOFORMULAÇÕES NO TRATAMENTO DA LEISHMANIOSE Parasito intracelular Natureza fagocítica de células infectadas

Tratamento • Antimoniais pentavalentes • Anfotericina B • Ambisome – Anfotericina B lipossomal Doses de Ambisome recomendadas para leishmaniose visceral

60 Kg x 3 mg = 180 mg/dia x 5 dias = 900 mg = 18 vials US$ 620, 00 x 18 = US$ 11. 160, 00 Quando pacientes de países em desenvolvimento têm acesso a essa formulação?

Am. Bisome em ensaio clínico de fase III no Sudão Murray, 2005

EUA – Turista com leishmaniose cutânea após visita a Israel Murray, 2005

POTENCIALIZAÇÃO DA ATIVIDADE DA CHALCONA DMC IN VITRO POR ENCAPSULAMENTO EM NANOPARTÍCULAS DE PLA Inflorescências Piper aduncum CH 2 Cl 2 OH O A O B OH DMC

Micrografia mostrando a fusão de vacúolos contendo PLA com o vacúolo parasitóforo 0, 5 µm

Atividade da DMC encapsulada em PLA no desenvolvimento das lesões Lesão (mm) Não tratado Nanoesferas vazias (PLA) DMC-PLA Glucantime p < 0, 05 Dias após o tratamento

Carga parasitária nas patas infectadas com L. amazonensis

Democratização do acesso 5 m poli(lactato-co-glicolato) = PLGA quitina sacarose + Alcalígenes s. p 133 dias em H 20 ac. lático ac. glicólico US$ 3000 / Kg Quitosana (biopolímero) U$ 7 / Kg Poliidroxialcanoato (biopolímero 100% nacional) U$ 5 / Kg

Ficção científica ou futuro? Viagem Fantástica Issac Asimov, 1966

OBRIGADO!!! • Eduardo Caio <ects@ioc. fiocruz. br>