NANOTECNOLOGIA NA INDÚSTRIA FARMACÊUTICA I

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NANOTECNOLOGIA NA 
INDÚSTRIA 
FARMACÊUTICA
1
- Cursando doutorado em Ciências Farmacêuticas - UFRJ
- Mestre em Ciências e Tecnologia Farmacêutica - UFRJ
- MBA em Gestão Empresarial – FGV
- Farmacêutica Industrial – UFRJ
- Especialização em Homeopatia – IHB 
- Especialização Manipulação Magistral – UFRJ
- 16 anos de experiência em produtos para saúde e medicamentos
- 16 anos de experiência em regulatórios
- Assuntos Regulatórios no Laboratório Químico Farmacêutico do Exército 
- LQFEx
- Professora da FGV – Fundação Getúlio Vargas, ICTQ e Unig.
Luciana Colli
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Objetivos da aula
Caracterizar e discutir a nanotecnologia na indústria
farmacêutica.
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Tópicos para discussão
- Conceitos-chave; 
- Origem da Nanotecnologia; 
- Nanotecnologia no mundo atual; 
- Nanotecnologia na saúde; 
- Classificação dos sistemas nano estruturados; 
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Tópicos para discussão
- Aplicação farmacêuticas dos nano sistemas: 
• Lipossomas;
• Nano partículas lipídicas e poliméricas;
• Nanoemulsões;
• Ciclodextrinas;
• Dendrímeros;
• Nanocristais.
- Preparação e caracterização dos nano sistemas;
- Aspectos regulatórios da nanotecnologia farmacêutica;
- Bibliografia. 
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Conceitos-chave
A palavra nano tem origem grega e significa anão, muito
pequeno, sendo assim, um indicador de medida.
A nanotecnologia engloba todo tipo de materiais dentro da
escala nanométrica, ou seja, materiais que meçam entre 0,1 e
100 nanômetros.
É possível medir um nanômetro se enfileirarmos 10 átomos
de hidrogênio um ao lado do outro!
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Conceitos-chave
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Conceitos-chave
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Conceitos-chave
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Conceitos-chave
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Conceitos-chave
O termo nanotecnologia se refere às técnicas de
manipulação de átomos, de modo que se possa rearranjá-
los e modificar a natureza das interações das forças nos
materiais (MARTINS, 2009).
As nanotecnologias buscam se aproveitar das novas
propriedades que surgem nos materiais quando em escala
nanométrica para, através do controle do tamanho e da
forma dos nano-objetos, conseguir a preparação de novos
dispositivos tecnológicos com finalidades específicas (MELO
& PIMENTA, 2004).
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Conceitos-chave
Nanociência: estudo dos fenômenos e da manipulação dos
materiais na escala atômica, molecular e macromolecular,
onde as propriedades são diferentes dos de grande escala.
Nanotecnologia: projeto, caracterização, produção e
aplicação de estruturas, equipamentos e sistemas através
do controle da forma e do tamanho em escala nanométrica.
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Conceitos-chave
Por que a Nanoescala é tão importante? 
Efeitos Quânticos: Síntese em nanoescala permite mudar propriedades
micro e macro dos materiais sem mudar composições químicas. Ex:
nanotubos 
Organização Sistêmica: Materiais podem ser organizados
sistematicamente, tais como entidades biológicas e materiais naturais:
uma poderosa possibilidade de combinação . Ex: pontos quânticos 
Área de Superfície: Componentes na nanoescala possuem área de
superfície muito maior com relação ao volume; ideal para uso em
materiais compósitos, sistemas reatores, medicamentos e
armazenamento de energia. Ex: nanocatalizador 
Alta Densidade: Sistemas macroscópicos construídos a partir de
nanoestruturas podem ter muito maior densidade espacial que aqueles
construídos a partir de microestruturas.
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Origem da nanotecnologia
Histórico
Leucipo de Mileto no
século V a.C. falou
sobre a palavra
átomo.
Dalton no século XIX: 
Átomo = bolas de bilhar.
Elementos = 
“n” átomos iguais. 
Molécula! Indivisível!
Rutherford (1908):
Átomo deixa de ser 
indivisível.
Similar ao sistema solar
Bohr (1915):
Átomo : núcleo positivo 
circundado de elementos 
de carga negativa.
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Origem da nanotecnologia
Histórico
Albert Einstein –
tamanho das
moléculas.
“Uma nova
determinação das
dimensões
moleculares”.
Einstein concluiu que o
raio da molécula de
sacarose media 0,62
nanômetro.
Richard Feynman (1959):
Construção de objetos 
nanometricamente 
pequenos. Manipulação 
de átomos.
Norio Taneguchi (1974):
Em Tókio usa pela
primeira vez o termo
nanotecnologia.
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Origem da nanotecnologia
Histórico
Apesar de todo o avanço, os pesquisadores tinham um
impedimento instrumental. Não era possível ver os átomos,
muito menos manipulá-los.
Somente nos anos 80, com a invenção do microscópio de
tunelamento, por Binning e Rohrer foi possível enxegar e
manipular na escala nanométrica.
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Origem da nanotecnologia
Piezoelétrico: gera carga interna negativa resultante de força mecânica aplicada.
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Origem da nanotecnologia
Histórico
Em 1986 Erick Drexler
populariza o termo
nanotecnologia com a
publicação do livro:
Engines of creation – the
coming era of
nanotechnology.
O livro foi considerado
ficcional.
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Origem da nanotecnologia
Histórico
Em 1992 a tese de doutorado
de Erick Drexler "Nanosystems:
Molecular Machinery,
Manufacturing and
Computation“, gera impulso na
comunidade científica para a
nanotecnologia.
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Origem da nanotecnologia
Histórico
Em 1989 o físico americano
construiu o logotipo da IBM
com nanotecnologia. O “I” foi
feito com 9 átomos.
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Nanotecnologia no mundo atual
- A nanotecnologia atualmente participa da economia global;
- Contribui para redução de custo com matéria prima, consumo
energético, minimizar agressão ao meio ambiente e proteger a
saúde do consumidor;
- Em 2008 o mercado global aplicou 8 bilhões de dolares para
investimentos públicos em pesquisa;
- Os países líderes em investimento em nanotecnologia são:
Reino Unido, França, Alemanha, Finlândia, Suíça, Itália, Suécia,
Dinamarca, Estados Unidos e Japão.
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Nanotecnologia no mundo atual
- No Brasil a partir de 2000 o governo começou a investir em
programas de nanotecnologia;
- Em 2004 o Programa Nacional de Nanotecnologia (MCT) criou
apoio em capacitar uma rede de laboratórios, projetos
institucionais de P&D e criação da Lei da Inovação 10973/2004;
- O país vem tentando fazer investimento crescente neste
mercado, porém ainda é muito menor do que o praticado em
países líderes;
- Em 2015 os investimentos em nanotecnologia foram de 3,5
trilh~es.
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Nanotecnologia no mundo atual
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Nanotecnologia na saúde
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Nanobiotecnologia: ramo da nanotecnologia dedicado à
ciências da vida.
Nanomedicina: é a ciência e a tecnologia que visam à
prevenção, ao diagnóstico e ao tratamento de doenças e
lesões traumáticas, ao alívio da dor e à preservação e à
melhora da saúde humana, utilizando as ferramentas
nanométricas e o conhecimento molecular do corpo
humano (European Science Foundation).
Nanotecnologia na saúde
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Benefícios em potencial da nanotecnologia em
medicamentos:
- Possibilidade de direcionar os fármacos para os seus alvos
terapêuticos;
- Estratégico para o desenvolvimento de novos fármacos;
- Modulação da biodisponibilidade;
- Vetorização de fármacos;
- Encapsulamento de fármacos.
Nanotecnologia na saúde
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Nanotecnologia na saúde
- Complexo lipossomal com
anfotericina B (antifungíco);
- Complexada no lipossomo
ocorre redução dos efeitos
colaterais;
- Prolonga a exposição ao
fármaco.
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Nanotecnologia na saúde
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Nanotecnologia na saúde
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Nanotecnologia na saúde
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Nanotecnologia na saúde
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Classificação das nanoestruturas
- Aplicação farmacêuticas dos nano sistemas: 
• Lipossomas;
• Nano partículas lipídicas e poliméricas;
• Nanoemulsões;
• Ciclodextrinas;
• Dendrímeros;
• Nanocristais.
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Classificação das nanoestruturas
- Aplicação farmacêuticas dos nano sistemas: 
• Lipossomas;
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Classificação das nanoestruturas
Lipossomas
Classe variada de nanopartículas caracterizada pela
existência de microvesículas compostas de uma ou mais
bicamada de moléculas de lipídeos anfifílicos que estão
encapsulando um compartimento aquoso.
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Classificação das nanoestruturas
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Lipossomas
-Consistem de fosfolipídeos, moléculas com cabeças 
hidrofílicas e caudas hidrofóbicas;
-Após dispersão em água, formam pequenas esferas que 
encapsulam um corpo aquoso;
- Podem ser utilizados para a liberação de várias substâncias:antígenos, citocinas, moléculas imunoestimuladoras.
Classificação das nanoestruturas
Lipossomas
Classificação:
- Por tamanho;
- Número de bicamadas;
- Interação com o sistema biológico;
- Mecanismo de liberação do conteúdo encapsulado.
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Classificação das nanoestruturas
Lipossomas
Por tamanho e número de bicamadas
Lipossomas unilamelares pequenos – única camada lipídica e
tamanho de 20 a 100 nm.
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Classificação das nanoestruturas
Lipossomas
Por tamanho e número de bicamadas
Lipossomas unilamelares grandes – única camada lipídica e
tamanho maior que 100 nm.
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Classificação das nanoestruturas
Lipossomas
Por tamanho e número de bicamadas
Lipossomas multilamelar – vesículas com bicamadas
concêntricas e tamanho entre 0,1 a 1 μm.
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Classificação das nanoestruturas
Lipossomas
Interação com o sistema biológico
Convencionais – após administração in vivo passam por
opsonização por proteínas séricas e são retirados da
circulação sanguínea pelas células do sistema mononuclear
fagocitário.
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Classificação das nanoestruturas
Lipossomas
Interação com o sistema biológico
De circulação prolongada – apresentam em sua formulação
PEG o outros, com isso a opsonização é inibida. Seu
clearance ou depuração é reduzido, aumenta a meia-vida.
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Classificação das nanoestruturas
Lipossomas
Interação com o sistema biológico
Imunolipossomas - desenvolvido para direcionamento
molecular por integração com componentes biológicos.
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Classificação das nanoestruturas
Lipossomas
Liberação do conteúdo
pH sensíveis – liberação do princípio ativo é desencadeada
por variações de pH, próximo ao alvo terapêutico.
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Classificação das nanoestruturas
Lipossomas
Liberação do conteúdo
Termosensíveis – liberação do princípio ativo é
desencadeada pelas variações de temperatura, próximo ao
alvo terapêutico.
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Classificação das nanoestruturas
Lipossomas
Liberação do conteúdo
Magnetolipossomas – desenvolvido para ser conduzido e
direcionado por um campo magnético externo
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Classificação das nanoestruturas
Lipossomas
Preparo de lipossomas
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Classificação das nanoestruturas
Lipossomas
Preparo de lipossomas
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Classificação das nanoestruturas
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Nanopartículas lipídicas
Tipo de nanopartícula que se assemelha às micelas de uma
nanoemulsão*, porém com a substituíção do interior líquido
por um lipídeo sólido.
Classificação das nanoestruturas
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Nanopartículas lipídicas
Nanoemulsão – emulsões com tamanho de gota em escala
nanométrica.
Classificação das nanoestruturas
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Conjugado fármaco-lipídeo (CFL)
Sistemas desenvolvidos para aumentar o encapsulamento de
ativos hidrofílicos, a qual é considerada insatisafatória
quando da utilização de nanopartículas lipídicas sólidas ou
carreadores lipídicos nanoestruturados.
Classificação das nanoestruturas
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Nanocristais
Sólido na forma cristalina ou amorfa em nanoescala
constituído por 100% de fármaco, ao contrário das demais
nanopartículas, que são formadas pela combinação de um
carreador com o fármaco.
Classificação das nanoestruturas
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Nanopartículas poliméricas
São sistemas caracterizados por sua estrutura físico-química,
a qual é composta, essencialmente, por polímeros. Incluem:
- nanoesferas;
- nanocápsulas;
- dendrímeros.
Classificação das nanoestruturas
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Nanopartículas poliméricas
Nanoesferas – nanopartícula polimérica formada por uma
matriz polimérica em que o fármaco é uniformimente
disperso, podendo ficar retido ou adsorvido.
Classificação das nanoestruturas
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Nanopartículas poliméricas
Nanoesferas
Classificação das nanoestruturas
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Nanopartículas poliméricas
Nanocápsulas – nanopartícula polimérica constituída de um
núcleo oleoso central, o qual é revestido por um filme ou
invólucro polimérico. O princípio ativo pode estar dissolvido
no núcleo ou adsorvido na parede polimérica.
Classificação das nanoestruturas
-Aplicação farmacêuticas dos nano sistemas: 
-Ciclodextrinas
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Classificação das nanoestruturas
-Aplicação farmacêuticas dos nano sistemas: 
-Ciclodextrinas
As primeiras ciclodextrinas (CDs) foram descobertas por
A.Villiers, em 1891, a partir de produtos de degradação do
amido. Mais tarde, entre os anos de 1903 e 1911, Franz
Schardinger descreveu uma abordagem mais detalhada
desses oligossacarídeos cíclicos, envolvendo sua preparação,
isolamento e caracterização.
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Classificação das nanoestruturas
-Aplicação farmacêuticas dos nano sistemas: 
-Ciclodextrinas
Até o ano de 1970 sua aplicação industrial era inviável devido
ao seu baixo grau de pureza e elevados custos de produção.
Por esse motivo, apenas pequenas quantidades eram
produzidas.
Com o uso das técnicas de clonagem dos genes foi possível
aumentar sua produção em larga escala, reduzir custos e
aumentar seu grau de pureza possibilitando, desta forma, a
expansão de suas aplicações a níveis farmacêuticos.
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Classificação das nanoestruturas
-Aplicação farmacêuticas dos nano sistemas: 
-Ciclodextrinas
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Classificação das nanoestruturas
-Aplicação farmacêuticas dos nano sistemas: 
-Ciclodextrinas
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Classificação das nanoestruturas
-Aplicação farmacêuticas dos nano sistemas: 
-Ciclodextrinas
A utilização de diferentes CDs em formulações farmacêuticas
pode aumentar a solubilidade, a estabilidade e reduzir a
toxicidade de fármacos ou aumentar a absorção de
substâncias bioativas como, por exemplo, da insulina, onde a
CD diminui a capacidade da insulina de formar dímeros e
hexâmeros em meio aquoso.
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Classificação das nanoestruturas
-Aplicação farmacêuticas dos nano sistemas: 
-Ciclodextrinas
Vários aspectos são considerados no momento da utilização
das CDs na indústria farmacêutica: preço, pureza, restrições
toxicológicas, capacidade de inclusão de fármaco e
solubilidade aquosa intrínseca.
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Classificação das nanoestruturas
-Aplicação farmacêuticas dos nano sistemas: 
-Ciclodextrinas
Dentre os aspectos, o mais importante no uso das CDs como
excipiente na indústria farmacêutica é a sua capacidade de
formar complexos de inclusão com uma grande variedade de
moléculas hóspedes (compostos orgânicos ou inorgânicos, de
natureza neutra ou iônica).
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Classificação das nanoestruturas
-Aplicação farmacêuticas dos nano sistemas: 
-Ciclodextrinas
As CDs aptas a formar complexos de inclusão possibilitam
mascarar odores e sabores desagradáveis de certos fármacos,
reduzir ou eliminar irritações oculares ou gastrointestinais e
prevenção de interações e incompatibilidades.
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Classificação das nanoestruturas
-Aplicação farmacêuticas dos nano sistemas: 
-Ciclodextrinas complexando fármaco.
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Preparo das nanoestruturas
Fabricação de lipossomas
As propriedades físico-químicas dos medicamentos lipossomais
são fundamentais para assegurar sua qualidade.
Para seu registro no órgão sanitário é importante submetê-los a
avaliação detalhada.
As formulações lipossomais precisam ser avaliadas quanto:
morfologia, lamelaridade, volume de encapsulamento, tamanho
das partículas, determina;cão do fármaco encapsulado livre.
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Preparo das nanoestruturas
Fabricação de lipossomas
Controle de excipientes lipídicos
A quantidade e a pureza podem afetar a qualidade do
medicamento;
A especificação do CMC dos componentes lipídicos deve ser tão
detalhada quanto o fármaco;
Deve ser estabelecido armazenamento, data de reteste e prazo
de validade;
Devem ser realizados testes de stress.
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Preparo das nanoestruturas
Fabricação de lipossomas
Estabilidade
Deve-se considerar a estabilidade física e química da vesícula;
Testes devem demonstrar possíveis degradações ou processos
reacionais nos lipossomas;
São sujeitos à fusão ou agregação;
Devem ser estudados os tempos de liberação do fármaco .
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Preparo das nanoestruturas
Fabricação de lipossomas
Esterilidade
A estrutura dos lipossomas podem promover mudanças na
esterelização por filtração;
As lipossomas podem bloquear o mecanismo adsortivo de alguns
microrganismos;
Estudos de validação específicos devem ser aplicados.
69Preparo das nanoestruturas
Fabricação de lipossomas
Mudança nos processos de fabricação
Os medicamentos lipossomais são sensíveis a mudanças no
processo de fabricação;
Escalonamento é um exemplo;
Parâmentros críticos do processo precisam de monitoramento;
Deve-se ter caracterização completa dos medicamentos.
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Preparo das nanoestruturas
Procedimento de nanoencapsulação
Estudo de nanoencapsulação com objetivo de desenvolver um
biomedicamento para tratar o Diabetes Mellitus. Foi
desenvolvido por ROSADO (2010) na UFRJ.
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Preparo das nanoestruturas
Procedimento de nanoencapsulação
72(Rosado, 2010)
Preparo das nanoestruturas
Procedimento de nanoencapsulação
73(Rosado, 2010)
Preparo das nanoestruturas
Procedimento de nanoencapsulação
74(Rosado, 2010)
Preparo das nanoestruturas
Insulina microencapsulada.
75(Rosado, 2010)
Preparo das nanoestruturas
Tempo de liberação da insulina microencapsulada.
76(Rosado, 2010)
Preparo das nanoestruturas
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Procedimento de preparo de filtro solar em lipossomas
Estudo de preparo de filtro solar em lipossomas. Foi
desenvolvido por ROSADO (2008) na UFRJ.
Preparo das nanoestruturas
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Formulações de lipossomas
3,4 – MBC – Metil benzilideno cânfora (HENRIQUES, 2008)
Preparo das nanoestruturas
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Preparo dos lipossomas
(HENRIQUES, 2008)
Preparo das nanoestruturas
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Normalização dos lipossomas
(HENRIQUES, 2008)
Preparo das nanoestruturas
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Absorção do filtro in vitro (célula de Franz)
Preparo das nanoestruturas
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Absorção do filtro in vitro (célula de Franz) (HENRIQUES, 2008)
Metil 
benzilideno 
cânfora + 
gel de 
natrosol®
Metil 
benzilideno 
cânfora 
lipossomado
+ gel de 
natrosol®
Aspectos regulatórios em nanotecnologia
- Aplicação farmacêuticas dos nano sistemas: 
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Aspectos regulatórios em nanotecnologia
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Aspectos regulatórios em nanotecnologia
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Iniciativas no Legislativo
Aspectos regulatórios em nanotecnologia
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Aspectos regulatórios em nanotecnologia
87
Nanotecnologia na ANVISA
Aspectos regulatórios em nanotecnologia
88
Nanotecnologia na ANVISA
Aspectos regulatórios em nanotecnologia
89
Nanotecnologia na ANVISA
Bibliografia
DIMER, Frantiescoli Anversa et al. Impactos da nanotecnologia na saúde:
produção de medicamentos. Química nova. São Paulo: Sociedade Brasileira
de Química, 1978-. Vol. 36, n. 10,(2013), p. 1520-1526, 2013.
DETONI, Cassia Britto et al. Photostability and Skin Penetration of Different
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ROSSI-BERGMANN, Bartira. A nanotecnologia: da saúde para além do
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DAUDT, Renata M. et al. A nanotecnologia como estratégia para o
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