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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
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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
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NanotecnologiaNanotecnologiaNanotecnologia
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NANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIA
Como os nanomateriais estão atingindo o mundo atual?
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NANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIA
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NANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIA
B. G. Zanetti-Ramos & T. B. Creczynski-Pasa - Rev. Bras. Farm., 89(2) 2008
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B. G. Zanetti-Ramos & T. B. Creczynski-Pasa - Rev. Bras. Farm., 89(2) 2008
NANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIA
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Quando aplicada às ciências da vida recebe o nome de
Nanobiotecnologia
NANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIA
Formas variadas aplicadas a Industria Farmacêutica e Cosméticos:
Emulsões múltiplas e inversas, Micro e nanogéis,
Nanopartículas poliméricas biodegradáveis,Nanopartículas Lipídicas sólidas,
Lipossomas, Ciclodextrinas,
etc.
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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
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NanobiotecnologiaNanobiotecnologiaNanobiotecnologia
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NanotecnologiaNanobiotecnologia
Medicina
Engenharias
Informática Ciências dos
Materiais
Biologia
Química
Física
NANOBIOTECNOLOGIA É MULTIDISCIPLINAR
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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)
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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,
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Nanobiotecnologia
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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
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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
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NANOCOSMNANOCOSMÉÉTICATICA
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Pequenos ativos: Pequenos ativos: Grandes soluGrandes soluçções ou Grandes problemas?ões ou Grandes problemas?
NANOCOSMNANOCOSMÉÉTICOSTICOS
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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).
NANOCOSMNANOCOSMÉÉTICATICA
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NANOCOSMNANOCOSMÉÉTICATICA
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Evolução do Mercado Cosmético
Fonte: Abihpec
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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
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NANOCOSMNANOCOSMÉÉTICATICA
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NANOCOSMNANOCOSMÉÉTICATICA
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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
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Anti envelhecimentoAnti envelhecimento
20 mL – R$ 89
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Anti envelhecimentoAnti envelhecimento
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Anti envelhecimentoAnti envelhecimento
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
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Anti envelhecimentoAnti envelhecimento
Razões para nano:
Aumento da profundidade de
penetração do ativo
Ingredientes instáveis, como
retinol e vitamina E podem ter uso
tópico devido ao encapsulamento
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HidrataHidrataççãoão
Preço
de U$ 44 a 170
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Anti rugas
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Anti envelhecimentoAnti envelhecimento
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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
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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
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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
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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
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Pigmentos InorgânicosPigmentos Inorgânicos
Pesquisa (UFSCar) – nova linha de nanopigmentos
Pigmentos inorgânicos: têm menor possibilidade de interação com o organismo
Desvantagem: cores menos bonitas
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NanopartNanopartíículasculas de de ÓÓxido de Zinco em xido de Zinco em FotoproteFotoproteççãoão
NANOCOSMNANOCOSMÉÉTICATICA
ZnO ZnOtradicional nano
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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
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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
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Protetor SolarProtetor Solar
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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.
NANOCOSMNANOCOSMÉÉTICATICA
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• Quais são os riscos da nanobiotecnologia para o ser humano?
• Quais os danos ambientais da nanotecnologia?
• Impactos sócio-econômicos?
Impactos da NanoBioTecnologia
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• 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
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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
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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?
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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
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Dados do “Friends of the Earth” (USA / Austrália)
Sobre Nanocosméticos
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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
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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.
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NANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIA
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PREOCUPACÃO GERAL
Como o organismo efetivamente lida com estes materiais?
NANOCOSMNANOCOSMÉÉTICATICA
CNPq / MCTRenanosoma
Programa Nacional de Nanotecnologia – PNN
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NANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIA
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Literatura em Nanotecnologia
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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:
NANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIA
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NANOCOSMNANOCOSMÉÉTICATICA
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
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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
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“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
NANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIA
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O Mercado Cosmético atual é o de Preparações inovadoras, porém efetivas e Seguras.
A Tecnologia de Cosméticos evolui constantemente
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A nanobiotecnologia éuma promissora e inovadora tecnologia, mas seus riscos precisam ser analisados.
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NANOCOSMNANOCOSMÉÉTICATICA
Muito Obrigada!
[email protected]ório de Desenvolvimento GalênicoLADEG – Faculdade de Farmácia - UFRJ