Nanopartículas, Notas de estudo de Biotecnologia

Baixe Nanopartículas e outras Notas de estudo em PDF para Biotecnologia, somente na Docsity! 52 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento - nº 37 Uma alternativa para a administração de biofármacos NANOPARTÍCULAS Roberta Márcia Marques dos Santos Doutora em Bioquímica e Imunologia pela Universidade Federal de Minas Gerais. Serviço de Desenvolvimento Biotecnológico, Divisão de Desenvolvimento Farmacotécnico e Biotecnológico, Fundação Ezequiel Dias, Belo Horizonte, MG, Brasil. roberta@funed.mg.gov.br * Sílvia Ligório Fialho Doutora em Ciências Farmacêuticas pela Universidade Federal de Minas Gerais. Divisão de Desenvolvimento Farmacotécnico e Biotecnológico, Fundação Ezequiel Dias, Belo Horizonte, MG, Brasil. silvia.fialho@funed.mg.gov.br Palavras-chave: nanopartículas, biofármacos, liberação controlada. 1. BIOFÁRMACOS Durante os anos de 1980 o termo “bio- fármacos” tornou-se sinônimo de pro- teínas terapêuticas produzidas pela tec- nologia de DNA recombinante, incluin- do também os anticorpos monoclonais, obtidos pela tecnologia de hibridoma. Mais tarde, os medicamentos a base de ácidos nucléicos usados para a proposta de terapia gênica e tecnologia de anti- senso, foram adicionados ao grupo (WALSH, 2002). No entanto, os produ- tos baseados em proteínas recombinan- tes podem ser considerados, atualmen- te, os principais representantes desse grupo. O desenvolvimento da tecnologia do DNA recombinante, na década de 1970, marcou o início da era da biotecnolo- gia moderna. Alguns anos depois, em 1982, a insulina humana, desenvolvida pela empresa Genentech (EUA) chegou ao mercado, marcando de vez a aplica- ção industrial dessa tecnologia (BU- CKEL, 1996). Desde então, centenas de centros de pesquisa e empresas no mun- do inteiro têm se empenhado na pes- quisa, no desenvolvimento e na produ- ção dos biofármacos (DEMAIN, 2004). Nos Estados Unidos, dos novos medi- camentos aprovados entre os anos de 2003 a 2006, 24% eram biofármacos. O resultado desses trabalhos é que há mais de 165 produtos aprovados em todo o mundo, com um mercado estimado, em 2004, em torno de 33 bilhões de dóla- res e projetado para cerca de 70 bilhões de dólares para o ano de 2010 (WAL- SH, 2006). Diferentes fatores contribuíram para que as proteínas recombinantes se tornas- sem substâncias de grande interesse das indústrias farmacêuticas. Primeiramen- te, destaca-se que a tecnologia de pro- dução dos biofármacos permitia uma pro- visão de medicamentos que não poderi- am ser produzidos pelas tecnologias con- vencionais, como por exemplo, a eritro- poetina e o GCSF (fator estimulador de colônias de granulócitos). Esta tecnologia possibilitava, também, a produção de uma maior quantidade dos medicamentos que até então estavam disponíveis apenas em quantidades limitadas, como por exem- plo, o hormônio do crescimento. A técni- ca de desenvolvimento de proteínas re- combinantes permitia ainda, a produção de medicamentos mais seguros, livres de vírus patogênicos humanos (BUCKEL, 1996). Uma substância que exemplifica essa situação é o hormônio do crescimen- to humano (hGH). Diferente da insulina, que era extraída de pâncreas bovino e suíno, o hormônio do crescimento é es- pécie-específico. Pacientes que sofrem de hipopituitarismo necessitam de tratamen- to de reposição desse hormônio. De 1960 a meados de 1980 o hormônio para esses pacientes era obtido da glândula pituitá- ria de cadáveres. Tal tratamento era con- siderado satisfatório até que alguns paci- entes, em decorrência de uma infecção causada pelo tratamento, apresentaram a síndrome de Creutzfeld-Jacob (CAREY, 1987). Outro ponto positivo dessa tecno- logia foi a possibilidade de utilização de mais uma rota para encontrar tratamentos novos, mais seguros e eficazes para as doenças. Nos 25 anos de existência dos biofárma- cos no mercado, várias doenças foram e continuam sendo o foco das atenções tan- to no desenvolvimento quanto na produ- ção dos medicamentos, sendo as princi- pais o câncer, a hepatite, o diabetes, os distúrbios do crescimento e a hemofilia (WALSH, 2006). Entre as proteínas, os hormônios e as ci- tocinas representam a maior categoria de produtos (ex. insulinas e gonadotrofinas). As citocinas aprovadas incluem uma va- riedade de fatores hematopoiéticos recom- Pesquisa Ilustrações cedidas pelas autoras Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento - nº 37 53 binantes, incluindo eritropoetinas, fato- res estimuladores de colônia e produ- tos baseados nos interferons. Proteínas terapêuticas aprovadas relacionadas ao sangue incluem uma variedade de fa- tores da coagulação sanguínea, trom- bolíticos e anticoagulantes recombinan- tes. A tabela 1 apresenta uma visão ge- ral das principais classes das proteínas recombinantes terapêuticas. Além des- sas, há ainda uma variedade de vaci- nas de subunidades e de produtos ba- seados nos anticorpos monoclonais, indicados para o tratamento ou detec- ção de vários cânceres e para preven- ção de rejeição de transplante de ór- gão. Os biofármacos podem ser produzidos em um dos vários sistemas de expres- são disponíveis para a produção de pro- teínas terapêuticas, incluindo bactérias, leveduras, células de insetos e mamífe- ros. A escolha do melhor sistema en- volve várias questões, sendo que as principais são as intrínsecas à estrutura da proteína e aquelas relacionadas ao custo da produção. As bactérias como a Escherichia coli apresentam vantagens como uma pro- dução rápida, com bons rendimentos e econômica. No entanto, dentre as des- vantagens, estão a incapacidade de mo- dificações pós-traducionais, como a gli- cosilação, e a possibilidade de forma- ção de corpos de inclusão (JANA AND DEB, 2005). As leveduras e fungos têm a sua utilização para a produção de pro- teínas terapêuticas para uso humano li- mitada devido ao perfil de glicosilação diferente daquele das células humanas. Ainda assim, há alguns produtos no mercado, como o anticoagulante Hi- rudina (Refludan/Hoechst e Revasc / Canyon Pharmaceuticals) e alguns análogos de insulina como, por exem- plo, a insulina Aspart (Novolog/Novo Nordisk), ambos produzidos em Sac- charomyces cerevisiae (GERNGROSS, 2004; WALSH, 2006). As células de mamíferos, apesar de serem sistemas de produção industri- al tecnicamente complexos, lentos, de baixa produtividade e de alto custo, continuam a ser os de escolha devi- do a sua similaridade com as células humanas em relação às modificações pós-traducionais e padrões de glico- silação. Cerca de 60 a 70% das prote- ínas recombinantes terapêuticas são produzidas em células de mamíferos, principalmente nas células de ovário de hamster chinês (CHO). Avanços têm sido alcançados para aumentar a produtividade desse tipo de cultura. Atualmente, são obtidos rendimentos 100 vezes maiores do que a 20 anos atrás, quando da primeira utilização de cultura de células de mamíferos para produção industrial de proteínas recombinantes (WURM, 2004; BROW- NE AND AL-RUBEAI, 2007). As proteínas terapêuticas, inicialmen- te aprovadas para uso na medicina geral, eram simples proteínas de re- posição (ex. insulina recombinante e fatores sanguíneos). Nos últimos anos, tem-se observado um aumento pro- porcional dos biofármacos desenvol- vidos como proteínas modificadas ou análogos. O objetivo dessas modifi- cações é alterar as características fun- cionais comercialmente importantes para as proteínas. Alguns autores consi- deram essas proteínas modificadas como a segunda geração dos biofármacos, sen- do de primeira geração, as proteínas re- combinantes idênticas às que ocorrem em humanos (BUCKEL, 1996; WASH, 2004). As modificações controladas de proprie- dades biofísicas específicas de proteínas podem impactar potencialmente em uma variedade de características terapêuticas. Para modulação das propriedades das pro- teínas, tais como a eficácia, a estabilida- de, a especificidade, a imunogenicidade e a farmacocinética, uma variedade de es- tratégias têm surgido, dentre elas, a mani- pulação da estrutura primária, a incorpo- ração de modificações químicas e pós-tra- ducionais e a utilização de “auxiliares” de fusão (MARSHALL et al., 2003). A rota mais comum para otimização é a mutagênese sítio-específica. O desenvol- vimento de um análogo de insulina é um excelente exemplo da abordagem das pro- teínas modificadas. Devido às suas carac- terísticas intrínsecas, quando estocadas nas concentrações da dose terapêutica, as mo- léculas individuais de insulina interagem umas com as outras formando oligôme- ros (principalmente hexâmeros). Após a administração subcutânea ou intramuscu- lar, a sua ação na circulação sangüínea é retardada pela necessidade de deoligome- rização inicial. Através da mutação sítio- específica dos aminoácidos envolvidos na auto-associação, tornou-se possível alte- rar essa propriedade. Análogos de insuli- na monoméricas com um perfil de tempo de ação mais rápido do que a insulina humana estão no mercado, como por exemplo a Insulina Lispro (Eli Lilly), a In- sulina Aspart (NovoRapid/Novo Nordisk) e a Glulisina (Apidra/Sanofi-Aventis). Como conseqüência prática, essa insulina modi- ficada pode ser administrada minutos an- tes das refeições, trazendo mais flexibili- dade nos horários de alimentação dos pa- cientes (FROKJAER AND OTZEN, 2005; COELHO, 1997; VAJO AND DUCKWOR- TH, 2000; WANNMACHER, 2005). Outra forma de insulina modificada é a insulina glargina (Lantus® e Opsulin®) apro- vada como um análogo que apresenta um aumento significativo na duração da ativi- dade. A mudança feita na seqüência de aminoácidos aumentou o ponto isoelétri- co da molécula de 5,4 para aproximada- mente 7,0. Dessa forma, quando a insuli- na é formulada, no pH ácido, ela se en- contra solúvel e, após a administração, no pH fisiológico, ocorre a formação de mi- croprecipitados de insulina no local da injeção e as moléculas individuais de in- sulina entram na circulação sangüínea muito lentamente, com duração de 24 ho- Figura 1 – Representação esquemática de nanoesferas e nanocápsulas 56 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento - nº 37 O aumento do uso das proteínas tera- pêuticas na indústria farmacêutica tem salientado questões como a sua estabi- lidade durante o período de estocagem e a liberação eficaz de forma a evitar a ocorrência de efeitos adversos. Modifi- cações químicas controladas tais como substituições, acilação e peguilação têm cumprido algumas, mas não todas as suas promessas, enquanto sistemas po- liméricos de liberação prolongada po- dem desempenhar um papel importan- te (FROKJAER AND OTZEN, 2005). Devido a suas propriedades de libera- ção sustentada e prolongada, ao peque- no tamanho e a biocompatibilidade com tecidos e células, as nanopartícu- las podem ser sistemas promissores para a administração de proteínas e peptíde- os (RIEUX et al., 2006.). 3. NANOPARTÍCULAS A aplicação de materiais poliméricos com finalidades terapêuticas está cres- cendo muito rápido e tem sido eviden- ciada em diversos campos como enge- nharia de tecidos, implante de disposi- tivos médicos e órgãos artificiais, próte- ses, oftalmologia, odontologia, reparo ósseo e outros (NAIR AND LAURENCIN, 2007). Os sistemas poliméricos estão sendo amplamente estudados e utilizados, e não só permitem uma liberação lenta e gradual do fármaco, como também podem possibilitar o direcionamento a alvos específicos do organismo, como sítios de inflamação ou tumor. Embora o conceito de sistemas de libe- ração de fármacos não seja novo, um grande progresso tem ocorrido no tra- tamento de uma variedade de doenças. O transporte de fármacos para o local de ação é considerado o aspecto mais importante, e para que este consiga li- berar uma dose eficaz do fármaco no local de ação são necessários veículos adequados. As nanopartículas apresen- tam aplicações potenciais na adminis- tração de substâncias terapêuticas com o objetivo de aumentar a eficiência do transporte de fármacos e melhorar os perfis de liberação (KUMAR, 2000). A nanotecnologia pode ser definida como um campo científico multidisci- plinar baseado no desenvolvimento, na caracterização, na produção e na apli- cação de estruturas, dispositivos e sis- temas com forma e tamanho na escala nanométrica. Atualmente há um inves- timento global na nanotecnologia em torno de U$ 7 bilhões e estima-se para 2011-2015 um investimento de cerca de U$ 1,5 trilhão (STYLIOS et al., 2005). Na nanomedicina, ou seja, no desen- volvimento de tratamentos efetivos ba- seados na nanotecnologia, ocorre a in- terseção de diferentes áreas, entre elas a biologia, a química, a física, as en- genharias química e mecânica, a ci- ência de materiais e a medicina clíni- ca (FAROKHZAD AND LANGER, 2006). Os primeiros esforços na nanomedi- cina foram focados no aumento das propriedades das modalidades tera- pêuticas e de diagnóstico já disponí- veis. Recentemente, houve uma alo- cação de $144 milhões pelo Instituto Nacional do Câncer e $54 milhões pelo Instituto Nacional do Coração, Pulmão e Sangue nos Estados Unidos para a pesquisa em nanotecnologia nos anos de 2004 e 2005, respectivamente. Es- ses investimentos, juntamente como o grande aumento do número de paten- tes na área nos últimos cinco anos, ampliou significativamente o interesse dos pesquisadores pela nanomedici- na (FAROKHZAD AND LANGER, 2006). A nanomedicina ainda se encontra nos estágios iniciais e este assunto ainda precisa ser amadurecido. O que se es- pera é uma entrada contínua de no- vas plataformas de nanotecnologia que apresentarão um grande impacto po- sitivo em diferentes níveis, incluindo: a detecção de alterações moleculares causadoras de doenças, diagnóstico e imagem de doenças, transporte de fár- macos, sistemas multifuncionais para aplicações terapêuticas e de diagnós- tico, veículos que aumentem a eficá- cia in vivo de agentes terapêuticos e tecnologias nanométricas que acele- rem a pesquisa científica (FAROKHZAD AND LANGER, 2006). No campo da nanotecnologia os sis- temas de liberação controlada de fár- macos se destacam e têm apresenta- do um crescente avanço (EMERICH AND THANOS, 2006). Entre eles, as na- nopartículas foram inicialmente desen- volvidas em meados dos anos 70 com o objetivo de transportar substâncias nos organismos, tecidos ou até mes- mo células, para melhorar a eficácia terapêutica e diminuir o efeito tóxico das substâncias nelas carreadas (MON- TASSER et al., 2000; FATTAL et al., 2002). Elas foram inicialmente desenvolvidas como sistemas de transporte para va- cinas e fármacos antineoplásicos. Vi- sando aumentar a captação pelo tu- mor, a estratégia de transporte do fár- maco para o local específico foi em- pregada e o primeiro passo importan- te da pesquisa objetivou o desenvol- vimento de métodos para redução da captação das nanopartículas pelas célu- las do sistema reticular endotelial. Simul- taneamente, a utilização das nanopartí- culas para diferentes vias de administra- ção também foi estudada (KUMAR, 2000). Nas últimas quatro décadas, a tecnologia polimérica de liberação controlada apre- sentou um impacto nas diferentes áreas da medicina, sendo elas, principalmen- te, a oftalmologia, a pneumologia, a rela- cionada à dor, a endocrinologia, a cardi- ologia, a ortopedia, a imunologia e a neu- rologia, com diferentes produtos já pre- sentes na prática clínica (FAROKHZAD AND LANGER, 2006). O mercado anual no mundo de sistemas poliméricos de liberação controlada, incluindo os siste- mas de liberação de fármacos, é estima- do em 60 bilhões de dólares e estes sis- temas estão sendo utilizados por mais de 100 milhões de pessoas a cada ano. As nanopartículas são sistemas coloidais poliméricos com tamanho entre 10 e 1000 nm (RIEUX et al., 2006), nos quais o fár- maco pode se encontrar dissolvido, re- coberto, encapsulado ou disperso. Elas são classificadas em duas categorias, as nanoesferas e as nanocápsulas, as quais diferem entre si segundo a composição e a organização estrutural. As nanocáp- sulas são sistemas vesiculares em que o fármaco encontra-se no interior de uma cavidade aquosa ou oleosa circundada por uma membrana polimérica, ou po- dendo também ser encontrado adsorvi- do na membrana polimérica. As nanoes- feras são formadas por uma matriz poli- mérica, onde o fármaco encontra-se dis- perso ou adsorvido (Figura 1) (ABDE- LWAHED et al., 2006). Estes sistemas po- dem promover um aumento da solubili- dade do fármaco neles incorporado, pro- teger as substâncias de degradação e mo- dificar sua distribuição (LACOEUILLE et al., 2007; RIEUX et al., 2006; SCHAFFAZI- CK et al., 2003). Diferentes aplicações terapêuticas das nanopartículas têm sido estudadas, prin- cipalmente para administração pelas vias parenteral e oral. Por meio da adminis- tração parenteral, objetiva-se uma distri- buição mais seletiva do fármaco, aumen- tando, assim, seu índice terapêutico. Com relação à administração oral, as pesqui- sas têm sido direcionadas principalmen- te à diminuição dos efeitos adversos e à proteção de fármacos passíveis de de- gradação no trato gastrointestinal, tais como peptídeos e proteínas, aumentan- do a biodisponibilidade dos mesmos (KUMAR, 2000; RIEUX et al., 2006; REIS et al., 2007). As vantagens da utilização de nanopartí- culas incluem a liberação controlada e/ ou prolongada da substância nelas en- Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento - nº 37 57 capsuladas, a redução de efeitos adver- sos associados à substância, a proteção de compostos da inativação antes de atin- girem o local de ação, o aumento da pe- netração intracelular e o aumento da ati- vidade farmacológica (TEIXEIRA et al., 2005). Diferentes métodos são encontrados para o preparo de nanopartículas, os quais per- mitem a modulação da sua estrutura, da sua composição e das suas propriedades fisiológicas (RIEUX et al., 2006). A esco- lha do método de preparo depende do polímero e da solubilidade do fármaco a ser encapsulado. Estes métodos podem ser classificados em duas categorias prin- cipais, sendo elas a polimerização de mo- nômeros e a utilização de polímeros pré- formados (REIS et al., 2006). Com exce- ção dos alquilcianoacrilatos e do malo- nato de poli-dialquilmetilideno, grande parte dos monômeros adequados para o processo de polimerização micelar pro- movem uma formação de polímeros não biodegradáveis ou que se degradam muito lentamente. Além disso, as moléculas re- siduais no meio de polimerização podem ser mais ou menos tóxicas, o que requer a purificação do material. Para contornar as limitações dos métodos de polimeriza- ção de monômeros, têm sido emprega- dos os métodos de preparo utilizando polímeros pré-formados. Entre os métodos que utilizam polímeros pré-formados, a técnica de dispersão de polímeros pré-formados tem sido a mais empregada. Nela, o polímero é disperso em um solvente orgânico imiscível com água como o diclorometano, o clorofór- mio e o acetato de etila. A dispersão for- mada é emulsificada com uma fase aquo- sa contendo um emulsionante e a fase orgânica é então evaporada. Após eva- poração completa do solvente orgânico as nanopartículas são separadas por meio de centrifugação (RIEUX et al., 2006) e podem ser armazenadas como suspen- são ou serem liofilizadas. 4. POLÍMEROS Para que um polímero seja caracterizado como biomaterial ele não deve ser cau- sador de resposta inflamatória ou reações tóxicas no local de aplicação, deve apre- sentar uma meia-vida adequada, o seu tempo de degradação deve ser compatí- vel como o processo de cicatrização ou regeneração, deve apresentar proprieda- des mecânicas adequadas à aplicação de- sejada, seus produtos de degradação não devem ser tóxicos, devem ser capazes de serem metabolizados e eliminados do or- ganismo, e devem apresentar permeabili- dade apropriada à aplicação desejada. Os sistemas de liberação de peptídeos e proteínas são preparados, geralmen- te, a partir de polímeros biodegradá- veis. No entanto, o desenvolvimento de sistemas biodegradáveis requer o controle de um maior número de va- riáveis já que a cinética de degrada- ção do polímero, in vivo, deve per- manecer constante para que seja obti- da uma liberação controlada da subs- tância. Portanto, fatores como o pH e a temperatura, que podem promover um aumento ou uma redução na ve- locidade de degradação do sistema, devem ser avaliados durante o desen- volvimento (DASH AND CUDWORTH II, 1998). Tanto os polímeros sintéticos quanto os naturais têm sido amplamente es- tudados como biomateriais. O proces- so de biodegradação envolve a cliva- gem hidrolítica ou enzimática das li- gações levando a erosão do material polimérico (NAIR AND LAURENCIN, 2007). Os polímeros naturais podem ser con- siderados como os primeiros bioma- teriais utilizados clinicamente. No en- tanto, apesar de apresentarem algumas vantagens, eles podem promover uma atividade antigênica, a qual está asso- ciada ao seu processo de purificação, e também podem transmitir doenças. Como exemplos de polímeros naturais, destacam-se aqueles à base de prote- ínas como as albuminas bovina e hu- mana, o colágeno e a gelatina. Os polímeros sintéticos, geralmente, são biologicamente inertes, apresen- tam propriedades mais previsíveis, maior uniformidade lote a lote, além de outros fatores. Eles são representa- dos pelas poliamidas, pelos poliami- noácidos, pelos polialquilcianacrilatos, pelos poliésteres, pelos poli (ortoéste- res), pelos poliuretanos e pelas polia- crilamidas. A natureza dos polímeros empregados em sistemas de liberação de fármacos influencia significativamente no tama- nho e no perfil de liberação do siste- ma. Os polímeros biodegradáveis sin- téticos têm apresentado crescente in- teresse na aplicação como sistemas de liberação, já que os naturais apresen- tam, geralmente, uma rápida liberação do fármaco. Os principais critérios na seleção de um polímero são, princi- palmente, a biodisponibilidade, a bio- compatibilidade e a sua velocidade de degradação (RIEUX et al., 2006). O perfil e o mecanismo de liberação do fármaco dependem da natureza do polímero e também das propriedades físico-químicas da substância nele in- corporada. Alguns polímeros são menos sensíveis às condições empregadas nos processos de preparação, o que pode ser devido à sua composição química, à sua massa molar e à sua cristalinidade (RIEUX et al., 2006). Os polímeros biodegradáveis mais utili- zados atualmente são os poliésteres, tais como a poli(ε-caprolactona), o poli(D,L- lático) (PLA) e os copolímeros derivados dos ácidos lático e glicólico (PLGA) (DASH AND CUDWORTH II, 1998). São políme- ros termoplásticos e constituem a classe mais antiga e a mais estudada dos polí- meros biodegradáveis (NAIR AND LAU- RENCIN, 2007). Eles podem ser prepara- dos a partir de uma variedade de monô- meros pela abertura do anel e por vias de polimerização dependendo da unidade monomérica. Os derivados dos ácidos lá- tico e glicólico foram empregados como material de fios de sutura na década de 1960 e, desde então, outros poli-ésteres alifáticos foram desenvolvidos como po- límeros biodegradáveis e têm despertado bastante atenção devido a biocompatibi- lidade e aos perfis de degradação con- troláveis que apresentam. 5. ESTUDOS E PATENTES DA APLICAÇÃO DE NANOPARTÍCULAS PARA A ADMINISTRAÇÃO DE BIOFÁRMACOS Alguns estudos têm demonstrado que as nanopartículas podem prolongar a libe- ração e também aumentar a biodisponi- bilidade de peptídeos e proteínas. Sánchez e colaboradores (2003) desen- volveram micro e nanopartículas para ad- ministração parenteral de interferon. Nes- te estudo, foi realizada uma comparação da taxa de encapsulamento e da libera- ção do peptídeo a partir de micro e na- nopartículas preparadas por diferentes técnicas de encapsulamento, utilizando o copolímero dos ácidos lático e glicólico (PLGA) como matriz e contendo poloxa- mer como agente estabilizante. Os resul- tados mostraram que o interferon pode ser eficientemente encapsulado em mi- cro e nanopartículas. Os sistemas exibi- ram um perfil de liberação similar e a in- tegridade e a bioatividade da substância foram mantidas. A atividade antiprolife- rativa do interferon variou dependendo da formulação desenvolvida. Nanopartículas de polietilenoglicol e áci- do poli-lático contendo um peptídeo neu- roprotetor (peptídeo intestinal vasoativo) para administração intranasal também foram estudadas (GAO et al., 2007). A bi- odistribuição, a liberação no cérebro e o efeito neuroprotetor da formulação foram avaliados. Os resultados mostraram que 58 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento - nº 37 a formulação de nanopartículas promo- veu uma maior concentração do peptí- deo no cérebro de camundongos quan- do comparado à formulação na forma de solução. De acordo com os pesqui- sadores, as nanopartículas desenvolvi- das podem ser carreadores promisso- res para peptídeos e proteínas. Reis e colaboradores (2007) avaliaram nanoesferas de alginato-dextrano con- tendo insulina. As nanoesferas foram caracterizadas quanto ao tamanho e sua distribuição e quanto à forma. A efici- ência de encapsulamento e a liberação in vitro da insulina também foram de- terminadas. A bioatividade da proteína foi avaliada in vitro e em ratos diabéti- cos. Os resultados mostraram que as na- noesferas desenvolvidas, de 267 nm a 2760 nm, apresentaram uma eficiência de encapsulamento de 82,5 %. As na- nopartículas impediram a liberação da insulina no meio ácido e permitiram uma liberação sustentada do peptídeo em meio neutro. A insulina encapsula- da foi bioativa, como demonstrado pe- los estudos in vitro e in vivo. Algumas patentes também descrevem a utilização de nanopartículas para admi- nistração de peptídeos e proteínas: - patente US 5,500,224 intitulada “Com- posições farmacêuticas de nanocápsu- las” descreve uma composição farma- cêutica na forma de suspensão coloi- dal de nanocápsulas preparadas com o polímero polialquilcianoacrilato (VRAN- CKX et al., 1996). Esta formulação é adequada para a administração oral de polipeptídeos e polissacarídeos. - patente US 5,641,745 intitulada “Libe- ração controlada de micro e nanoesfe- ras biodegradáveis contendo ciclospo- rina” descreve uma formulação farma- cêutica de liberação controlada conten- do ciclosporina encapsulada em micro- esferas ou nanoesferas biodegradáveis (RAMTOOLA, 1997). A formulação apre- senta propriedades de liberação lenta da ciclosporina e é adequada para o transporte do peptídeo para o intestino quando administrada pela via oral. - patente US 20060033224 intitulada “Mi- croesferas/nanoesferas poliméricas e encapsulamento de proteínas” descre- ve um processo de formulação de mi- croesferas e nanoesferas e o encapsu- lamento de proteínas com atividade te- rapêutica e outras substâncias (CASTOR, 2006). Os sistemas formados foram ca- pazes de encapsular as proteínas e pro- mover uma liberação controlada destas substâncias. - patente US 7,291,598, intitulada “Na- nopartículas para o transporte de prote- ínas”, descreve nanopartículas compos- tas de quitosano, ácido poli-glutâmico e pelo menos uma substância ativa e que apresentam uma superfície carre- gada positivamente (SUNG et al 2007). As nanopartículas desenvolvidas são capazes de aumentar a permeabilidade da proteína encapsulada por meio do transporte pela via paracelular. - patente US 20070009605 intitulada “En- capsulamento de peptídeos hidrossolú- veis” descreve um processo de preparo de microesferas ou nanoesferas biode- gradáveis por meio da técnica de emul- sificação óleo em água (IGNATIOUS, 2007). Estas formulações são adequa- das para a liberação controlada de pep- tídeos bioativos. 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS Os gastos com pesquisa e desenvolvi- mento na área biofarmacêutica estão em torno de 19 a 20 bilhões de dólares nos últimos três ou quatro anos. Estima-se que aproximadamente 2.500 fármacos de base biotecnológica estejam em fase de descoberta, 900 em triagem pré-cli- nica e 1.600 em testes clínicos (WALSH, 2006). Do ponto de vista técnico, avan- ços na engenharia de proteínas e nos sistemas de liberação irão garantir a aprovação de um número ainda maior de produtos modificados e de libera- ção controlada. A eficiência e a segurança da adminis- tração de proteínas terapêuticas são a chave do sucesso comercial e, em al- guns casos, a demonstração da eficá- cia nos atuais e futuros produtos bio- tecnológicos. Várias empresas têm se de- dicado à busca por diferentes e mais eficientes métodos de liberação de pro- teínas. Para avaliar criticamente as op- ções, cada método deve ser considera- do em termos de quão fácil ele pode ser para a produção, para o impacto na qualidade da proteína, para a biodis- ponibilidade e para a toxicidade. Em geral, os sistemas de liberação de pro- teínas evoluíram muito nos últimos anos, mas, um grande esforço em pes- quisa e desenvolvimento ainda é neces- sário para tornar a maioria desses siste- mas viáveis para a comercialização. Os sistemas nanoparticulados são uma oportunidade para melhorar a adesão do paciente ao tratamento e sua quali- dade de vida por meio da redução do número de injeções. 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Abdelwahed W, Degobert G, Fessi H. A pilot study of freeze drying of poly(epsilon-caprolactone) nanocapsules stabilized by poly(vinyl alcohol): formu- lation and process aotimization. Interna- tional Journal of Pharmaceutics, v. 309, p. 178-188, 2006. Browne SM, Al-Rubeai M. Selection me- thods for high-producing mammalian cell lines. Trends in Biotechnology, v. 25, p. 425-32, 2007. Buckel, P. Recombinant proteins for the- rapy. Trends in Pharmacological Scien- ces, v. 17, p. 450-6, 1996. Carey NH. Production and use of thera- peutic agents. British medical journal (Cli- nical research ed.), v. 10, n. 295, p. 907-8. 1987. Castor TP. Polymer microspheres/nanos- pheres and encapsulating therapeutic pro- teins therein. United States Patent 20060033224. Feb 2006. 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