Resumo Nanotecnologia

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Aula 2 - Introdução à Nanotecnologia
O que é NanoBioTecnologia?
'“Nano” – Estruturas na escala nanométrica
“Bio” – processos biológicos
“Tecnologia” – Desenvolvimento e produção de
novos materiais
NanoBioTecnologia:estárelacionada à manipulação da matéria ao nível molecular, visando à criação de novos materiais, substâncias e produtos aplicada em processos biológicos.
1nm=10-9m
FDA
Definição de Nanotecnologia:
"a compreensão e o controle da matéria em dimensões entre 1 e 100 nanômetros, onde fenômenos únicos permitem novas aplicações.”
Registro de Produtos no FDA
Para registro de um produto contendo nanoestruturas:
• Se o material engenharado ou o produto final tem pelo menos uma dimensão na faixa nanométrica (1nm a 100 nm)
• Se o material engenharado ou o produto final apresenta propriedades ou fenômenos, incluindo propriedades físicas ou químicas ou efeitos biológicos, que podem ser atribuídas à sua dimensão, mesmo que essas dimensões esteja fora da faixa nanométrica, até um micrômetro.
Abaixo de 100nm as propriedades físicas e químicas mudam.
	Aumento da área superficial= maior reatividade, maior penetração em células
	Alguns materiais deixam de ser inertes em nanoescala.
O volume sempre se mantém quando o cubo é cortado e a área aumenta.
V=L3			A=6L2
V=13			A=6.12
V=1 cm3		A=6 cm2
V=(1/2)3 . 8		A=6.(1/4)2. 8	
V=1cm3		A=12 cm2
V=(1/4)3 . 64		A=6.(1/4)2. 64	
V=1cm3		A=24 cm2
Com a diminuição do tamanho surgem novas propriedades óticas, elétricas e magnéticas.
Quais as vantagens de usar a Nanotecnologia
– Curiosidade científica
– Novos materiais
– Novos dispositivos
– Nova eletrônica
– Produtos mais eficientes
– Produtos com menor toxicidade
Áreas de aplicação daNanobiotecnologia
Materiais
· Aumento da resistência de materiais
· Melhoramento de adesão
· Produção de materiais auto-limpantes
Médica e cosmética
· Encapsulamento de ativos (drug delivery)
· Descoberta de novos medicamentos
· Implantes médicos
Nanofármacos
Ambiental
· Bio sensores
· Prevenção de poluição
· Tratamento
· Remediação
Aula 3 - Nanopartículas poliméricas
	Nanofabricação:
- Top-down
- Bottom-up
	Top-Down (de cima para baixo)
	Parte-se de um bloco sólido para se obter as nanoestruturas, do “macro para o nano”
Top‐down (de cima para baixo)
Principais técnicas litográficas (top‐down) para aplicação em nanotecnologia:
• Feixe de elétrons
• Raios‐X
• Holografia
• Nanoimpressão
• Varredura de Ponta (AFM ou SPM)
A moagem, por exemplo, é um método
Típicamente top‐down que proporciona a obtenção de nanopartículas. Porém, o grande problema reside na imperfeição da superfície da estrutura obtida através desse processo.
Botton‐up (de baixo para cima)
A abordagem (bottom‐up) consiste basicamente em construir estruturas átomo a átomo ou molécula por molécula.
De acordo com Marques (2005) o primeiro passo é fabricar os tijolos da matéria de forma precisa, controlada e reproduzível, e isto pode significar em alguns casos com precisão atômica. Nesse caso temos que falar de avançados métodos de síntese e, também, de métodos para observar e medir o comportamento (mecânico, elétrico, magnético, entre outros) do que está sendo produzido.
Podemos fabricar nanoestruturas de acordo com essa abordagem através de três alternativas:
a) Síntese química; utilizada para produzir matérias primas nas quais são utilizadas moléculas ou partículas em escala nanométrica.
b) Auto‐organização; neste caso, átomos e moléculas se organizam de forma autônoma por meio de interações químicas ou físicas construindo nanoestruturas ordenadas.
	A auto-organização, no momento, é a maneira mais viável para a fabricação de nanossistemas.
Top-down mais cara
Botton-up mais barata e mais fácil o escalonamento
	Nanoestruturas aplicadas nas áreas farmacêutica e cosmética:
* Lipossomas
* Nanopartículas lipídicas sólidas
* Nanopartículas poliméricas
* Nanopartículas metálicas
* Fulerenos 
* Nanotubo de carbono
Nanopartículas poliméricas
Nanopartículas poliméricas são nanopartículas sólidas com diâmetro entre 10-1000 nm compostas por polímeros.
	Podem ser divididas em nanoesfera e nanocápsula.
Meteriais:
- polímero
- solvente orgênico
-surfactante/estabilizantes
Polímeros:
- biodegradável
- biocompatibilidade
- controlar a liberação
	Os polímeros podem ser naturais ou sintéticos.
	Quanto mais cristalino o polímero maior a velocidade de liberação e de degradação do fármaco.
	Solvente orgânico
- ser capaz de dissolver o polímero
- ser capaz de dissolver o fármaco
- apresentar baixo ponto de ebulição
- baixa toxicidade
- Estabilidade elétrica- carga
- Estabilidade estérica- estabilizante polimérico
- Estabilidade eletroestérica- carga (menor) + estabilidade polimérica (impedimento estérico, é o principal)
	Parâmetros que afetam o diâmetro das partículas
 Natureza e peso molecular do polímero;
Massas molares menores tendem a formar partículas menores
 Concentração de polímero;
Maiores concentrações aumentam a viscosidade do meio e tendem a aumentar o diâmetro das partículas
 Concentração de fármaco;
Altas concentrações do fármaco podem aumentar o diâmetro das partículas e destabilizá-las.
 Concentração de tensoativo;
Maiores concentrações de tensoativo aumentam a estabilidade das partículas, diminuem a tensão superficial diminuindo o diâmetro das partículas
 Razão entre volume de fase orgânica e aquosa;
 Método de encapsulamento;
	Métodos de Preparação de Nanopartículas
 Emulsificação e evaporação de solvente
 Emulsificação espontânea/difusão de solvente
 Salting out
 Nanoprecipitação
 Polimerização in situ e interfacial
 Gelificação Iônica
Emulsificação e evaporação de solvente
	Vantagens:
• Obtenção de partículas com diâmetro controlado,
• Obtenção de partículas micrométrica a nanométrica
• Obtenção de formulações estáveis
• Possibilidade de encapasular ativos lipofílicos ou hidrofílico
	Desvantagens:
• Altas quantidades de surfactante;
• Uso de solventes orgânicos não compatíveis com aplicações biológicas (ex. Clorofórmio);
• Alta velocidade de agitação;
	Nanoprecipitação
Vantagens/Desvantagens
• Adequado para encapsular ativos lipofílicos;
• Produz partículas em escala nanométrica;
• Utiliza solventes orgânicos menos tóxicos;
• Baixa velocidade de agitação;
Caracterização das Nanopartículas
• Diâmetro e carga superficial por espalhamento dinâmico
de luz (DLS)
• Morfologia por técnicas microscópicas (MEV, TEM, AFM)
• Avaliação da eficiência de encapsulamento
• Estabilidade (pH da dispersão, diâmetro, potencial zeta e eficiência de encapsulamento)
• Perfil de Liberação do fármaco
Planejando um Nanocarreador
As nanopartículas devem ser capazes de:
• Encapsular o fármaco
• Levar o fármaco ao alvo
• Liberar o fármaco
• Se dissolver por erosão ou degradação nos meios biológicos pra ser eliminado do organismo
· Liberação sustentada
Erosão
Velocidade de Biodegradação depende dos fatores:
· Cristalinidade do polímero (aumento da cristalinidade
diminuiu a velocidade de biodegradação). Ex. PLA X PCL
· Massa do polímero (quanto maior a massa molar do polímero menor a biodegradação)
· Meio externo (presença de enzimas, pH)
Aula 4
Microemaulsão X Nanoemulsão