Nanotecnologia Fundamentos, Aplicações e Oportunidades

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UFRJ
NANOTECNOLOGIA 
Fundamentos, Aplicações e Oportunidades
Faculdade de Farmácia - UFRJ 
Departamento de Medicamentos
Laboratório de Desenvolvimento Galênico
LADEG 
Profa Elisabete P. Santos
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
NanotecnologiaNanotecnologiaNanotecnologia
NANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIA
Como os nanomateriais estão atingindo o mundo atual?
NANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIA
NANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIA
B. G. Zanetti-Ramos & T. B. Creczynski-Pasa - Rev. Bras. Farm., 89(2) 2008
B. G. Zanetti-Ramos & T. B. Creczynski-Pasa - Rev. Bras. Farm., 89(2) 2008
NANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIA
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.
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. 
¾ Áreas importantes da nanobiotecnologia incluem:
¾ Nanomedicina (biologia molecular e genética), 
¾ Física-médica (diagnóstico),
¾ Nanofármacos (fármacos encapsulados), 
¾ Nanocosmética (encapsulação de ativos)
Nanobiotecnologia
NanobiotecnologiaNanobiotecnologiaNanobiotecnologia
NanotecnologiaNanobiotecnologia
Medicina
Engenharias 
Informática Ciências 
dos 
Materiais
Biologia
Química
Física
NANOBIOTECNOLOGIA É MULTIDISCIPLINAR
NanobiotecnologiaNanobiotecnologia
NanopartNanopartíículasculas podem ser divididas em dois grupo: podem ser divididas em dois grupo: 
NanopartNanopartíículasculas lláábeisbeis –– desintegramdesintegram--se quando aplicadasse quando aplicadas
sobre 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)
O quadrado preto visto dentro de cada foto engloba a área
ampliada na foto seguinte
Quão pequeno é um nanômetro? Esta seqüência de imagens nos leva cada vez
mais 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, 
Nanobiotecnologia
Sistemas de Liberação Controlada
Os sistemas de liberação oferecem inúmeras vantagens quando comparados
a 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 (inativação
prematura).
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
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
NANOCOSMNANOCOSMÉÉTICATICA
Pequenos ativos: Pequenos ativos: 
Grandes soluGrandes soluçções ou Grandes problemas?ões ou Grandes problemas?
NANOCOSMNANOCOSMÉÉTICOSTICOS
Uso de Uso de NanocosmNanocosmééticosticos
¾¾ PartPartíículas metculas metáálicas para aumento de brilho em maquiagens;licas para aumento de brilho em maquiagens;
¾¾ NanoemulsõesNanoemulsões para cabelos mais hidratantes;para cabelos mais hidratantes;
¾¾ ProteProteçção de ativos contra a degradaão de ativos contra a degradaçção, (ão, (encapsulamentoencapsulamento da da 
vitamina C) ; vitamina C) ; 
¾¾ LiberaLiberaçção em camadas mais profundas da pele de ativos antião em camadas mais profundas da pele de ativos anti--
rugas;rugas;
¾¾ 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
NANOCOSMNANOCOSMÉÉTICATICA
Evolução do Mercado Cosmético
Fonte: Abihpec
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
NANOCOSMNANOCOSMÉÉTICATICA
NANOCOSMNANOCOSMÉÉTICATICA
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
Anti envelhecimentoAnti envelhecimento
20 mL – R$ 89
Anti envelhecimentoAnti envelhecimento
Anti envelhecimentoAnti envelhecimento
¾¾ Principio ativo Principio ativo éé idebenoneidebenone (1%) potente anti(1%) potente anti--oxidanteoxidante
¾¾ Parceria entre Elizabeth Parceria entre Elizabeth ArdenArden e e AllerganAllergan
¾¾ BotoxBotox (rugas dinâmicas) x (rugas dinâmicas) x PrevagePrevage (rugas j(rugas jáá existentes)existentes)
¾¾ 30mL 30mL –– U$ 110U$ 110
Anti envelhecimentoAnti envelhecimento
Razões para nano: 
¾ Aumento da profundidade de 
penetração do ativo
¾ Ingredientes instáveis, como 
retinol e vitamina E podem ter uso 
tópico devido ao encapsulamento
HidrataHidrataççãoão
Preço
de U$ 44 a 170
Anti rugas
Anti envelhecimentoAnti envelhecimento
Pasta de DentePasta de Dente
SangiSangi desenvolveu desenvolveu NanoHAPNanoHAP
HidroxiApatitaHidroxiApatita na forma na forma nanomnanoméétricatrica (10 a (10 a 
100 100 nmnm) ) 
¾¾ Reparo do esmalte do denteReparo do esmalte do dente
¾¾ FormaFormaçção de filme e restauraão de filme e restauraçção das ão das 
ááreas danificadasreas danificadas
¾¾ Auxilio 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
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
Biocompósitode 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
NanogotNanogotíículasculas em xampusem xampus
Xampus com nanogotículas de óleo
¾ Aspecto mais saudável 
¾ Aspecto de maciez
¾ Facilidade para pentear o cabelo
¾ Ajudam na permeação
¾ Melhoramento das propriedades 
visco-elásticas dos cabelos
Pureology
Nano Shampoo
300 mL - U$ 25 
Tintura de CabeloTintura de Cabelo
¾¾ Tinturas comuns Tinturas comuns -- abertura das abertura das 
cutcutíículas do cabelo culas do cabelo →→ cabelos cabelos 
mais danificadosmais danificados
¾¾ 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
Pigmentos InorgânicosPigmentos Inorgânicos
¾ Pesquisa (UFSCar) – nova linha 
de nanopigmentos
¾ Pigmentos inorgânicos: têm 
menor possibilidade de interação 
com o organismo 
¾ Desvantagem: cores menos 
bonitas
NanopartNanopartíículasculas de de ÓÓxido de Zinco em xido de Zinco em FotoproteFotoproteççãoão
NANOCOSMNANOCOSMÉÉTICATICA
ZnO ZnO
tradicional nano
Protetor SolarProtetor Solar
NanopartNanopartíículasculas em protetor solar: em protetor solar: 
¾¾ deixdeixáá--los mais transparenteslos mais transparentes
¾¾ menos oleoso menos oleoso 
¾¾ Maior Maior fotoprotefotoproteççãoão
100 mL – R$ 60,50
Protetor SolarProtetor Solar
¾¾Incentivo ao seu usoIncentivo ao seu uso
¾¾PartPartíículas de culas de ZnOZnO ou ou TiOTiO22
recobertas com materiais recobertas com materiais 
inertes como inertes como AlAl22OO33 ou ou SiOSiO22
ou siliconeou silicone
100mL - R$ 58,81
Protetor SolarProtetor Solar
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
• Quais são os riscos da nanobiotecnologia para 
o ser humano?
• Quais os danos ambientais da nanotecnologia?
• Impactos sócio-econômicos?
Impactos da NanoBioTecnologia
• 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
RiscosRiscos
NanocosmNanocosmééticosticos
¾¾ Uso diUso diááriorio
¾¾ Contato direto com peleContato direto com pele
¾¾ PenetraPenetraçção profundaão profunda
¾¾ Ingestão e inalaIngestão e inalaççãoão
Problemas jProblemas jáá detectados por detectados por 
ONGsONGs: : 
¾¾ AlumAlumíínio nio nanoparticuladonanoparticulado
¾¾ FulerenosFulerenos de carbonode carbono
¾¾ DiDióóxido de titânioxido de titânio
¾¾ ÓÓxido de zinco xido de zinco 
¾ Qual é a estabilidade da nanoestrutura?
¾ Elas se decompõe ou se aglomeram?
¾ São solúveis em água?
¾ São degradadas?
¾ Quais são os sub-produtos gerados da 
degradação destas estruturas?
Ineris, JB, Environment Risk Aspects
Exposição de 
trabalhadores
Produção 
de Matéria 
prima
Produção 
do produto
Uso do 
Produto por 
Consumidor
Descarte 
do produto
Exposição de Consumidores
Reciclagem
Incineradores
Aterro Emissões Industriais
Exposição Populacional Humana e Ecológica
Incineradores
Dados do “Friends of the Earth” (USA / Austrália)
Sobre Nanocosméticos
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
Cuidado com a propaganda!
Desinfetante de banheiro Nano-Mágico
Produto que sofreu “recall” depois que 
usuários tiveram dificuldades de respiração.
¾ Mas o produto não era Mágico nem Nano.
¾ Problemas causados pelas gotas de 
aerossol e nenhum elemento em 
nanoescala.
¾ Existe risco que esse tipo de acidente 
prejudique a confiabilidade do público em 
nanotecnologia.
NANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIA
PREOCUPACÃO GERAL
Como o organismo efetivamente lida com estes materiais?
NANOCOSMNANOCOSMÉÉTICATICA
CNPq / MCTRenanosoma
Programa Nacional de Nanotecnologia – PNN 
NANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIA
Literatura em Nanotecnologia
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 nanomateriais
sintetizados; 
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
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
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
“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
O Mercado Cosmético atual é o de 
Preparações inovadoras, porém efetivas e 
Seguras.
A Tecnologia de Cosméticos evolui constantemente
A nanobiotecnologia é
uma promissora e 
inovadora tecnologia, 
mas seus riscos 
precisam ser analisados.
NANOCOSMNANOCOSMÉÉTICATICA
Muito Obrigada!
bete@pharma.ufrj.br
Laboratório de Desenvolvimento Galênico
LADEG – Faculdade de Farmácia - UFRJ