III. AVANÇOS TECNOLÓ GICOS EM SAÚDE E MEDICINA

1. III.1. Gerenciamento de Inflamação e Dor Morfina Utilizada desde o início do século XIX para diminuir a sensação de dor, a morfina foi inicialmente extraída do ópio cru. O farmacêutico húngaro Janos Kabay revolucionou a produção de morfina na década de 1920 extraindo-a não só da cabeça da papoula nova, mas tambem da palha seca da papoula. Um estudo em 1923 tentou determinar sua estrutura química como parte de um esforço para sintetizar um analgésico potente sem efeitos colaterais indesejáveis, tais como vício e depressão respiratória. O entendimento de como o extrato natural funciona no corpo humano permitiu que uma versão sintética da morfina fosse desenvolvida e porteriormente drogas mais seguras foram criadas, tais como Nalorfina e Naloxona em 1961. III. AVANÇOS TECNOLÓGICOS EM SAÚDE E MEDICINA O túmulo de Janos Kabay em Budapeste, Hungria Aspirina Em 1890, o ácido salicílico era fabricado como um antiinflamatório barato e eficaz para artrite reumatóide, apesar dos seus efeitos colaterais desagradáveis (náuseas, gastrite). O ácido acetilsalicílico (ou aspirina) foi sintetizado em 1897 pelo químico alemão Felix Hoffmann, na Bayer, e testada farmacologicamente por Heinrich Dreser. A fabricação começou em 1899 e os primeiros comprimidos foram vendidos em 1900. A aspirina logo se tornou popular devido ao fato de ter muito menos efeitos colaterais do que o ácido salicílico. A aspirina, o primeiro remédio a ser produzido em escala industrial, ainda continua a ser fabricado em grandes quantidades. Até meados da década de 1980, ela foi consumida principalmente para tratamento da dor-de-cabeça, quando foram descobertos seus efeitos benéficos na prevenção de ataques cardíacos (como agente antiplaquetar). Ácido acetilsalicílico Cortisona Na década de 1940, estudos do córtex da glândula supra-renal identificaram certos hormonios naturais (também chamados de esteróides) como tendo propriedades antiinflamatórias. A Cortisona foi inicialmente extraída da sua fonte natural em 1936, sendo depois sintetizada em 1948 pelo americano Lewis Hastings Sarett. Já no ano seguinte, ela começou a ser fabricada em escala comercial devido ao seu efeito milagroso no tratamento de artrite reumatóide. Estudos clínicos subsequentes mostraram que ela não cura outras formas de artrite e que causa efeitos colaterais graves; mas tambem mostrou resultados positivos no tratamento de asma e alergia. Estudos complementares na síntese de esteróides levaram à criação da prednisona, prednisolona e dexametasona como agentes antiinflamatórios melhores e com menos efeitos colaterais. Lewis Hastings Sarett Deformidade induzida por inflamação das juntas

2. III. AVANÇOS TECNOLÓGICOS EM SAÚDE E MEDICINA III.2. Agentes Psicoterapêuticos Clorpromazina Clorpromazina (Thorazine, Hibernal) foi usada inicialmente para tratar a esquizofrenia em 1954, após ser criado como um anti-alérgico anti-histamínico. Esse novo tratamento mostrou-se muito eficaz na terapia antipsicótica e iniciou a era moderna desse tipo de terapia. O controle de doenças mentais por meio de medicação logo suplantou os métodos de tratamento anteriores, tais como shoque elétrico, choque de insulina, lobotomia préfrontal (um tratamento cirúrgico desconectando os lobos prefrontais) e ajudou a diminuir a taxa de institucionalização em todo o mundo. Pesquisas posteriores clarificaram o mecanismo farmacológico da clorpromazina e serviu de base para o desenvolvimento de muitas outras drogas antipsocóticas, tais como Haloperidol e Olanzapine. Imagens do filme Um estranho no Ninho (1975), que retrata os efeitos desastrosos da doença mental Antidepressivos tricíclicos Em 1958, um estudo clínico da imipramina, um fármaco que foi originalmente desenvolvido como um antipsicótico, revelou suas propriedades como antidepressivo. Sua terapêutica funciona afetando a actividade dos neurotransmissores (agentes transmissores de estímulo) no cérebro. Os vários fármacos dessa classe que foram posteriormente desenvolvidos ficaram sendo conhecidos como antidepressivos `tricíclicos’ e se tornaram padrão na terapia antidepressiva. O aparecimento da depressão pós-parto Benzodiazepinas Em 1959, Clordiazepóxido (Librium nos Estados Unidos, Psicosedin no Brasil) marcou o início uma nova e potente classe de agentes antiansiolíticos, os benzodiazepínicos. Esse fármaco e os derivados que rapidamente se seguiram substituiram os barbitúricos e o meprobamato (um agente ansiolítico descoberto em 1950 que teve um sucesso modesto) e são considerados um dos fármacos mais bem sucedidos atualmente. As benzodiazepinas teem alta telerância e baixo risco além de serem bem sucedidas como agentes hipnóticos, relaxantes musculares e antiepiléptico. Neurotransmissores no cérebro

3. III. AVANÇOS TECNOLÓGICOS EM SAÚDE E MEDICINA III.3. Hormônios e Reguladores Hormonais Insulina Insulina, um hormônio protéico secretado por células especiais do pâncreas, controla o nível de glicemia (glicose) no corpo. A falta de insulina causa o desenvolvimento da diabetes tipo 1, uma doença que foi considerada fatal até o início da década de 1920. Dois jovens médicos canadenses, Frederick Banting e Charles H. Best, isolaram e purificaram um novo extracto injetável do pâncreas bovino em 1921. O primeiro paciente foi um menino moribundo de 14 anos de idade, que foi libertado do hospital, após algumas semanas. A insulina foi fabricada a partir de pâncreas bovinos pela Eli Lilly e Compania, em 1922. A primeira insulina feita a partir de fontes humanas utilizando a tecnologia de DNA recombinante foi produzida em 1982. Frederick Banting e Charles H. Best em uma pintura Testosterona A testosterona é responsável pelo desenvolvimento dos órgãos genitais masculinos e por características sexuais secundárias. É uma hormona esteróide, estruturalmente similar ao colesterol. A testosterona foi inicialmente sintetizada a partir do colesterol em 1935 para tratar doenças deficiências hormonais. Ela pode ser fabricada por modificação química e microbiológica de materiais prontamente disponíveis que ocorrem naturalmente. Progestinas, estrogênios e contraceptivos orais Na década de 1930, duas hormonas femininas foram isoladas e produzidas de fontes naturais, a partir da urina de éguas grávidas e de uma raiz doce (conhecida nos Estados Unidos com “Mexican sweet root”). Tanto as progestinas (progesterona, hormônio luteinizante) que manteem a gestação como os estrogênios (hormonas foliculares) foram vistos como hormonas que afetam o ciclo menstrual. Na década de 1950, foram produzidas versões sintéticas dessas hormonas e seus efeitos na concepção e gravidez humana foram estudados. Suas excelentes qualidades anticoncepcionais levaram ao desenvolvimento dos contraceptivos orais (comprimidos para o controle de natalidade) para mulheres. Enovid, comercializado nos Estados Unidos em 1960, foi a primeira pílula de controle de natalidade contendo uma mistura de estrogênios e progestinas para maximizar a eficácia. III.4. Agentes Gastro-intestinais Evolução da terapia da úlcera Em 1972, James Black, um farmacologista escocês, e seus colegas na Smith, Kline e French explicaram os fundamentos fisiológicos da produção excessiva de ácido no estômago. Este tipo de pesquisa farmacêutica é agora conhecido como “projeto racional de fármacos”. Em 1976, eles desenvolveram o fármaco Cimetidina (Tagamet), que inibe a secreção ácida estomacal com mínimos efeitos colaterais. Seu uso em larga escala diminuiu drasticamente a necessidade de cirurgia para tratar úlceras gástricas. Tagamet logo se tornou o fármaco mais frequentemente receitado em medicina.

4. III. AVANÇOS TECNOLÓGICOS EM SAÚDE E MEDICINA III.5. Testes Médicos e Diagnóstico de Enfermidades Tecnologias de imagens médicas Equipamentos médicos como máquinas de raios-X e scanners de MRI (imagem de ressonância magnética), que foram revolucionários na época de suas descobertas, agora fazem parte da rotina de diagnóstico e cuidados médicos. Wilhelm Konrad Roentgen, o físico alemão que descobriu os raios-X em 1895, produziu pela primeira vez uma imagem dos ossos da mão de sua esposa. Em torno de 1900, todos os grandes hospitais tinham máquinas de raios-X. A tecnologia de ressonância magnética nuclear (RMN) foi usada para determinar estruturas químicas na década de 1970 e scanners de imagem de ressonância magnética foram aprovados para uso humano em 1985. Agentes de contraste químico e emulsões especiais para as lâminas melhoraram a utilização do diagnóstico de rays-X, varreduras de CT (tomografia de computador, por meio da geração de imagens tridimensionais de raios-X) , MRI e imagens de som ultra. A mão trans-iluminated da Sra.Roentgen Isótopos médicos A geração de imagens médicas tem recebido contribuições muito importantes do uso de isótopos médicos para determinar a função de órgãos internos, graças ao trabalho pioneiro de Georg Hevesy, o húngaro que recebeu um prêmio Nobel (1943). Em 1935, Hevesy usou nuclídeos radioativos para determinar o mecanismo metabólico do fósforo. Compostos são rotulados com isótopos radioativos (como o tecnécio-99 e o tálio-201) ou rádio-opacos (como compostos de bário e iodo). Esses são, entao, monitorados através do organismo com câmaras para detecção e raios gama que fornecem imagens úteis dos órgãos para onde eles são transportados. As aplicações dos diagnósticos médicos com isótopos incluem a detecção de tumores, diagnóstico de doenças hepáticas e o teste de esforço para a função cardíaca. Desenvolvimento de testes químicos Atualmente, podemos determinar condições médicas estudando marcadores de doença ou resíduos de drogas que podem ser quimicamente detectados no sangue, urina, fezes, saliva e suor. Testes de laboratório, sofisticados instrumentos analíticos assistidos por computador e testes caseiros, todas medem reações químicas fundamentais. No início do século XIX, diagnósticos se baseavam na observação de sintomas clínicos; se um paciente respondesse positivamente a um tratamento de doenças específicas, então ele ou ela deve ter a doença. Testes de diagnóstico começaram em 1882, quando Paul Ehrlich observou que só a presença do bacilo tifóide (conforme identificado por um certo corante) pode revelar um diagnóstico de febre tifóide. Antes, o diagnóstico tinha como base a cor da pele do paciente. Evolução do acompanhamento pessoal Kits simplificados de testes caseiros facilitam o acompanhamento pessoal. Por exemplo, pacientes diabéticos antes tinham que visitar um laboratório para determinar se havia açúcar em sua urina. Em 1941, os Laboratórios Miles introduziram o primeiro teste caseiro de açúcar na urina. Embora difícil de desenvolver, os testes de urina com imersão-e-leitura foram finalmente introduzidas em 1956. Na década de 1960, o primeiro medidor portátil de glicose no sangue, funcionando com bateria, foi introduzido para funcionar com palitos químicas para detectar glicose, melhorarando consideravelmente a qualidade de vida dos pacientes diabéticos. Nas décadas de 1970 e 1980, foram introduzidos kits de diagnósticos caseiros para sangue oculto nas feses, ovulação, gravidez e streptococcus.

5. III. AVANÇOS TECNOLÓGICOS EM SAÚDE E MEDICINA III.6. Fármacos Para o Tratamento de Infecções Salvarsan e Prontosil O bacteriologista alemão Paul Ehrlich estudou as propriedades antibacterianas dos compostos de arsênio e inventou o Salvarsan em 1909 como um tratamento bem sucedido para a sífilis, uma doença sexualmente transmissível e fatal. Essa estratégia foi seguida por outros investigadores para encontrar compostos activos que combatessem doenças infecciosas. O primeiro fármaco da família das sulfas, o Prontosil, que tinha sido usado anteriormente como um corante têxtil, foi descoberto em 1932 por químicos em busca de um fármaco antibacteriano que podesse curar a infecção mortal estreptocócica, uma causa comum da pneumonia crônica. Esta descoberta foi tão importante que o bioquímico alemão Gerhard Domagk recebeu o Prêmio Nobel de medicina em 1939 pelo seu trabalho nesta área. O agente antibacteriano activo do Prontosil foi descoberto mais tarde como sendo a sulfanilamida. Muitos outros antibióticos foram criados a partir desse agente, incluindo a Sulfapiridina em 1938. Os fármaco da família das sulfas foram um grande sucesso na redução da taxa de mortalidade da pneumonia lobar na década de 1940 e salvou a vida de milhões. Sua importância diminuiu apenas com o advento da era penicilina. Bactéria Streptococcus Gerhard Domagk Prontosil Alexander Fleming Penicilina Em 1928, o bacteriologist escocês Alexander Fleming descobriu uma substância potente que poderia matar bactérias, que ele isolado de um fungo natural (Penicillium notatum). A Penicilina, um fármaco baseado nessa substância natural, foi criada como parte de um grande projeto desenvolvido durante a Segunda Guerra Mundial em 1943; esse fármaco reduziu drasticamente as infecções e amputações entre soldados feridos nos exércitos britânicos e americanos durante a guerra. Essa penicilina natural era tão cara e rara que tinha que ser reciclada da urina dos pacientes tratados. Químicos tentaram um novo método de síntese: fabricar artificialmente a substância natural em que a droga se baseou. A estrutura química da penicilina foi determinada pela pesquisadora britânica Dorothy Crowfoot Hodgkin na década de 1940, o permitiu a sua síntese. Por volta de 1957, várias empresas farmacêuticas sintetizaram e produziram esse fármaco comercialmente. Seu sucesso marcou o início da era moderna da terapia de antibióticos. Penicillium notatum Zidovudina (AZT) A Zidovudina (AZT) foi aprovada nos Estados Unidos para o tratamento da infecção do vírus da imunodeficiência humana adquirida (HIV) em 1987. Esse fármaco foi primeiramente sintetizado em 1964, mas revelou-se ineficaz no tratamento quimioterápico do cancer. Ele foi abandonado até 1986, quando sua atividade contra o retrovírus foi descoberta por um grupo de pesquisa americano. Os fármacos a base de AZT e Análogos Nucleosídeos inibem a replicação viral atacando enzimas virais específicas. Devido ao rápido desenvolvimento de resistência por parte do HIV, demonstrada com AZT, terapias com um único fármaco não podem mais ser utilizada para tratar a infecção por HIV. Cristais de Zidovudina Zidovudina

6. III. AVANÇOS TECNOLÓGICOS EM SAÚDE E MEDICINA III.7. Gerenciamento Cardiovascular Controle de batimentos cardíacos A capacidade do anestésico local procaína de regular o batimento cardíaco (também chamada de atividade anti-arrítmica) foi descoberta na década de 1930. Este tipo de tratamento farmacêutico é complexo e pode ser muito difícil de tratar porque os fármacos que bloqueiam arritmia também podem causar arritmia sob determinadas condições. A Procaína foi o primeiro de muitos fármacos que eventualmente foram aprovados para esta utilização. Ela inibe as proteínas da membrana da célula, conhecidas como canais de sódio. A Procaína foi seguida de inúmeras drogas, incluindo beta-antagonistas e antagonistas do canal de potássio ou de cálcio. Tratamento de falhas cardíacas Os glicosídeos digitalicos, um grupo de compostos que ocorrem naturalmente em várias plantas, teem sido usados há séculos para tratar falhas cardíacas. Depois que as pesquisas identificaram o mecanismo pelo qual eles aumentam a força das contrações cardíacas, a Digoxina foi extraída de folhas da Digitalis lanata e aprovada em 1954 tratar a Fibrilação Atrial e a insuficiência cardíaca congestive. Eventualmente, descobriu-se que drogas anti-hipertensivas podem também ser usadas para tratar a falha cardíacas. Anticoagulantes sanguíneos A Heparina, um produto natural isolado de fígados de animais, foi primeiramente usada para prevenir trombose (coagulação do sangue) durante uma transfusão de sangue em 1935 e logo se tornou o anticoagulante mais comumente usado (também chamado de afinador do sangue). Ela também impede a formação de coágulos durante a cirurgia cardíaca e arterial. A Varfarina ou Warfarina (Coumadin nos Estados Unidos, e Marevan no Brasil), um anticoagulante oralmente ativo usado na prevenção de paradas cardíacos bem como no tratamento de ataques cardíacos e de trombose, foi aprovado nos Estados Unidos em 1955. Durante a década de 1970, descobriu-se que mesmo depois de formados, os coágulos podiam ser tratados com agentes trombolíticos. O uso da atividade enzimática para dissolver coágulos sanguíneos levou à Urokinase (1977), à streptokinase (1978) e, por meio de engenharia genética usando a técnica de DNA recombinante, ao ativador de plasminogênio de tecido humano, t-PA (1987). Controle do nível de colesterol no sangue A acumulação de depósitos de colesterol dentro artérias (arteriosclerose) é uma grande causa de paradas e enfermidades cardíacas. A Lovastatina (Mevacor), que controla os níveis de colesterol no sangue (atividade hipolipemica) inibindo a tranformação de uma enzima crítica em mevalonato, um passo limitante na cinética da biossíntese do colesterol, foi aprovada em 1987. Drogas posteriores e mais potentes, tais como Sinvastatina e Atorvastatina, revolucionaram o tratamento de altos níveis de lipídios no sangue (dislipidemias), sendo altamente eficaz e bem tolerado. Arterioschlerosis

7. III. AVANÇOS TECNOLÓGICOS EM SAÚDE E MEDICINA III.8. Quimioterapia de Câncer Evolução da quimioterapia de câncer A utilização de produtos químicos para tratar câncer (quimioterapia de câncer) começou em 1942 com o uso clínico de mostardas de nitrogênio por Louis S. Goodman e Alfred Gilman. Fármacos que bloqueiam o ácido fólico (chamado de antimetabólitos) também foram desenvolvidas. A aminopterina (1947) foi eficaz contra a leucemia, mas seus efeitos negativos nas células brancas (leucócitos) levou rapidamente à sua substituição pelo metotrexato. Na década de 1950, George Hitchings e Charles Heidelberger desenvolveram o antimetabólico mercaptopurina para tratar leucemia e fluorouracila para tumores gastrointestinais e de mama. Drogas citotóxicas Drogas citotóxicas (ou drogas que são tóxicas para as células) foram isoladas de plantas e inicialmente introduzidas na quimioterapia de câncer em 1963. O princípio de funcionamento desses medicamentos anticancerígenos é que as células com rápida proliferação, tais como as neoplásicas (ou cancerígenas), são mais suscetíveis a danos causados pelas drogas citotóxicas. Variações incluem os alcalóides da vinca (vincristina e vinblastina), isolados de plantas como o “periwinkle” ou a Vinca Rosa Brasileira, e a podofilotoxina isolado da planta “American mayapple” em 1970. O Taxol foi isolado de casca de árvore de “yem” do pacífico (Taxus breviafolia) em 1971 e desenvolvido para tratar câncer de mama avançado e câncer de pulmão no início dos anos 90. Tamoxifeno O tamoxifeno, uma molécula sintética desenvolvida em 1971, foi introduzida em 1977 para tratar o câncer de mama por meio da diminuição do crescimento dos tumores dependentes de estrogênio. Níveis elevados de estrogênio promovem a proliferação de células no tecido da mama; este tipo de quimioterapia bloqueia as hormonas naturais que podem estimular o crescimento de células cancerosas. O Megestrol é um derivado sintético de uma hormona esteróide natural, a progesterona, que funciona de forma semelhante e é utilizada no tratamento de tumores de mama recorrentes. Imagem mamográfica de um tumor de mama O acompanhamento pessoal dos seios promove o diagnóstico precoce

8. III. AVANÇOS TECNOLÓGICOS EM SAÚDE E MEDICINA III.9. Novos Materiais no Tratamento Médico Prótese de membros e dispositivos médicos As modernas próteses de membros e órgãos, substituição de juntas, lentes de contacto, dispositivos auditivos, e biomaterials (que são construídos de plásticos especiais e outros materiais de alta tecnologia) foram todos produzidos por meio de química. Manipulando e criando novas estruturas moleculares, químicos e engenheiros desenvolveram novos materiais médicos que são resistentes, flexíveis e duradouros. Alguns desses dispositivos médicos incluem o rim artificial de 1945, as próteses de válvulas do coração da década de 1950 e a implantação cirúrgica de um coração artificial permanente em 1982. Lentes de contato plásticas foram introduzidas em 1956, e lentes de contato bifocal macias foram refinadas em 1985. Válvulas de coração artificiais Coração artificial Equipamento médico A química é usada na fabricação de quase todos os dispositivos médicos de plástico e de vinil, atualmente usados em hospitais e clínicas de saúde. Os equipamentos médicos de hoje devem ser suficientemente resistentes para uso diário enquanto que, ao mesmo tempo, ajudam a criar um ambiente limpo, estéril e livre de gérmen. Muitos procedimentos médicos de rotina utilizam equipamentos de diagnóstico de última geração, estetoscópios, bandagens e outros tecidos novos, seringas, instrumentos cirúrgicos, sacos para sangue e materiais plásticos que são produzidos através de química. Até mesmo fraldas descartáveis conteem polímeros higroscópicos, que impedem a inflamação da pele sensível dos bebês. Desinfetantes e alvejantes A química torna possível a limpeza da sua casa, o combate a mofos e fungos, e a remoção de manchas. No início da década de 1900, os químicos se concentraram no controle eficaz de bactérias, bem como na limpeza de roupas e superfícies residenciais. Em 1913, pesquisadores desenvolveram uma fórmula para alvejantes com preço acessível e fácil de usar. Atualmente, alvejante é uma mercadoria doméstica comum e um desinfectante eficaz que elimina bilhões de germes e bactérias. O cloro também é uma arma poderosa contra doenças causadas por vírus e bactérias em lares, hospitais e outros lugares. Ignatius Semmelweis, um ginecologista húngaro, introduziu o hábito de lavar as mãos com uma solução aquosa de cloro no seu departamento em 1847.