Nanotecnologia: Inovação Tecnológica Aplicada à Liberação Controlada de Farmácos

1. 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

2. 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

3. 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, siRNA, DNA, etc

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

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

6. 1 dia após 1 dia após EXTRAVASAMENTO DE LIPOSSOMAS-PEG CONTENDO DOXORUBICINA : TECIDO NORMAL x TUMORAL lipossomas não extravasam (endotélio sadio) lipossomas extravasam para o tumor (endotélio permeável)

7. 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

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

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

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

11. PRINCIPAIS TIPOS DE NANOPARTÍCULAS • LIPOSSOMOS • NANOPARTÍCULAS POLIMÉRICAS • CICLODEXTRINAS • DENDRÍMEROS

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

13. DOXIL • Doxorrubicina lipossomal peguilada • Protege o fármaco da depuração pelo sistema fagocítico mononuclear, aumentando seu t1/2 • Aumenta a captação do fármaco pelo tumor • Indicação – Recidiva de câncer de ovário

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

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

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

17. CICLODEXTRINAS alta solubilidade em H2O interior hidrofóbico Hydrophobic drug 1 nm = SOLUBLE COMPLEX

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

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

20. Humanização e Respeito à Vida

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

22. 3 tipos de doenças (MSF/DNDi) Doenças Extremamente Negligenciadas Doenças Globais Doenças Negligenciadas Mercado Farmacêutico Mundial (mais de US$ 400 Bilhões em 2002)

23. Leishmaniose • 1,5 Milhão de casos/ano – 88 países em 4 Continentes • Visceral – 90% em 5 países: Bangladesh, Brasil, India, Nepal e Sudão • 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/leisgeo1.html

24. Leishmanioses

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

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

27. 60 Kg x 3mg = 180 mg/dia x 5 dias = 900 mg 900 mg = 18 vials US$ 620,00 x 18 = US$ 11.160,00 Quando pacientes de países em desenvolvimento têm acesso a essa formulação?

28. AmBisome em ensaio clínico de fase III no Sudão Murray, 2005

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

31. Inflorescências O H O Piper aduncum CH2Cl2 A B O O H DMC POTENCIALIZAÇÃO DA ATIVIDADE DA CHALCONA DMC IN VITRO POR ENCAPSULAMENTO EM NANOPARTÍCULAS DE PLA

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

33. 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

34. Carga parasitária nas patas infectadas com L. amazonensis

35. Democratização do acesso quitina 5 m poli(lactato-co-glicolato) = PLGA sacarose + Alcalígeness.p 133 dias em H20 ac. lático ac. glicólico Poliidroxialcanoato (biopolímero 100% nacional) Quitosana (biopolímero) U$ 7 / Kg US$ 3000 / Kg U$ 5 / Kg

36. Ficção científica ou futuro? Viagem Fantástica Issac Asimov, 1966

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