Saiba tudo sobre o uso da nanotecnologia na Medicina

Não é segredo que os desafios da Medicina só tem aumentado, com novas doenças sem cura definida, como o câncer e o Alzheimer, além de dificuldades logísticas na entrega de serviços de saúde, cirurgias e emergências sanitárias, como foi o caso da recente pandemia de Covid-19 causada pelo vírus Sars-CoV-2.

Para fazer frente a isso, a Medicina sempre precisou inovar em suas soluções, buscando alternativas para contornar estas dificuldades oferecendo diagnósticos mais precisos e tratamentos mais resolutivos. Uma destas soluções é a nanotecnologia aplicada à saúde, que permite novos tipos de intervenção e diagnósticos mais sofisticados e precisos no cotidiano médico.

Neste post, você vai entender o que é nanotecnologia na Medicina e como ela surgiu para revolucionar as práticas na área da saúde. Além disso, também vai conferir as principais inovações e desafios destas práticas que unem cuidado humano e avanço tecnológico. Confira agora!

O que é nanotecnologia?

Antes de compreender como a área da nanotecnologia se cruzou com os conhecimentos da Medicina, é importante formar um panorama geral sobre esta área, que já acumula algumas décadas de história.

Desde a descoberta da existência dos átomos, partículas invisíveis que compõem todos os materiais que manipulamos, que a humanidade tem sonhado com a manipulação destes elementos na escala subatômica.

Entretanto, apenas nos anos 60 é que a nanotecnologia começou a ganhar forma como área independente. Desde palestras até livros sobre o assunto, o conceito de nanotecnologia começou a se constituir como área de estudo e de manipulação da matéria no nível atômico, isto é, invisível a olho nu.

Desde sua criação no fim do século XX, a nanotecnologia tem revolucionado profundamente diversas áreas, principalmente aquelas que dependem e interagem com partículas, moléculas e seres minúsculos, como é o caso da influência de vírus e bactérias.

Ficou curioso para entender como a nanotecnologia influenciou e moldou grande parte da Medicina moderna e ainda é uma de suas principais promessas? A seguir, siga a leitura e entenda mais sobre a história da nanotecnologia na Medicina.

Como ela surgiu na Medicina?

Como você viu, o surgimento da nanotecnologia já faz algumas décadas, acumulando conhecimentos, hipóteses e literatura na área. Contudo, quando falamos de nanomedicina, outro nome para a aplicação da nanociência nas ciências médicas, estamos falando de avanços bem mais recentes.

A história de práticas da nanomedicina pode ser rastreada até os anos 1990, quando as primeiras inovações começaram a surgir pelas mãos dos principais laboratórios da época. Foi apenas no ano de 1990, por exemplo, que o laboratório italiano Sigma-Tau Pharmaceuticals lançou o medicamento "Adagen", que ajudava no combate à doenças de imunodeficiências por meio de nanopartículas sintéticas.

A partir deste marco, outros laboratórios foram capazes de lançar medicamentos que atuavam com mecanismos semelhantes, como drogas encapsuladas em lipossomos e a associação entre nanopartículas e substâncias.

No cenário atual, diversos médicos, pesquisadores e demais profissionais da saúde afirmam que a nanotecnologia é um dos componentes mais essenciais e promissores da área. Assim, a chamada nanotecnologia úmida, que pode interagir com células e materiais biológicos, tem facilitado enormemente a atuação médica em casos como remoção de lesões da endometriose e câncer, o que é uma grande vantagem. Siga a leitura e descubra algumas outras vantagens do uso da nanotecnologia aplicada às áreas da saúde.

Vantagens da nanotecnologia na Medicina

Por se tratar de uma ciência muito recente, que possui apenas alguns anos de aplicação prática e pode ser, inclusive, considerada como uma área do conhecimento do século XXI, é complexo prever que rumos esta tecnologia vai tomar, ou até mesmo em que fase estamos atualmente.

Contudo, é possível compreender as principais vantagens de seu uso. É possível citar, por exemplo, a maior precisão nos exames e diagnósticos, além de agilidade em tratamentos e maior sofisticação em procedimentos como cirurgias e outros tipos de intervenção médica. Confira em detalhes porque cada um destes tópicos representa um grande benefício para a área da saúde.

Maior precisão nos exames laboratoriais e de imagem

Ao longo dos milênios de conhecimento em Medicina, algumas estruturas humanas e formas de funcionar do corpo foram apenas hipotetizadas. Este cenário tem mudado com a nanotecnologia, que permite a visualização e interação com estruturas com comprimentos em torno dos nanometros.

Com a tecnologia neste nível, exames simples como a coleta de sangue poderão ser feitos com maior eficiência e sem desperdícios de material. Neste caso, a tecnologia da nanociência funcionaria por meio das microagulhas, que conseguem acesso à pele e a corrente sanguínea de maneira pouco invasiva.

Além de exames realizados com menos dores e dificuldades envolvidas, os exames de imagem e de laboratório são feitos com maior precisão, já que contam com uma tecnologia mais sensível e atenta a pequenas variações e anormalidades nos tecidos humanos. Este é o conceito de lab-on-a-chip, algo como "laboratório em um chip" em português, que descreve a tecnologia de utilizar nanorobôs para avaliar e produzir resultados em partes do corpo, como exames e outros procedimentos.

Diagnósticos mais resolutivos

Assim como outras ferramentas médicas, os exames são considerados úteis quando podem contribuir para a construção de um diagnóstico e de uma forma de tratamento resolutiva. Além de maior precisão, a nanotecnologia na Medicina também pode ser eficiente em diagnósticos mais resolutivos.

Um exemplo desta evolução são nanomateriais que conseguem analisar tecidos humanos de forma detalhada, sendo capazes de determinar anomalias e quais substâncias e concentrações foram encontradas na superfície. Neste grupo de instrumentos, é possível destacar as microssondas, que acessam a corrente sanguínea em nível microscópico.

Além de ser uma promessa para o futuro, a nanotecnologia nos diagnósticos teve grande impacto na emergência sanitária mais recente, causada pelo coronavírus, causador da Covid-19. Testes com a tecnologia de PCR, utilizada para a detecção do vírus no organismo humano, utilizam a nanotecnologia para obter resultados mais precisos e ajudar pacientes em época de Covid-19.

Agilidade no tratamento

Outra grande vantagem da aplicação das nanotecnologias e nanociência na Medicina é a agilidade, tanto na descoberta de anomalias quanto no tratamento.

Por se tratar de métodos muito eficazes e que, com mais investimentos podem se tornar comuns e de fácil acesso, a nanotecnologia é ideal para o formato dos Point of Care Testing ou testes laboratoriais remotos. Testes que entram nesta categoria são aqueles que podem ser realizados no local em que o paciente se encontra, seja ele um hospital de grande porte ou postos de saúde e do trabalho, com resultados divulgados em poucos minutos.

Por se tratar de uma tecnologia que acessa diretamente os tecidos humanos no nível molecular, a sensibilidade permite que os resultados saiam em poucos minutos, facilitando a construção de um prognóstico médico.

Possibilidade de cirurgias mais sofisticadas

Até agora, você viu como a nanociência auxiliou a Medicina em seus processos ambulatoriais, isto é, aqueles que são feitos em um nível primário de atenção à saúde, sem a necessidade de internações e procedimentos mais drásticos.

Contudo, em muitos casos, os processos cirúrgicos são necessários, envolvendo anestesias, cortes em profundidade e outros procedimentos.

Atualmente, pesquisas têm sido feitas com "nanowalkers", nanorobôs com milésimos de milímetros de comprimento que podem alcançar lugares do organismo humano que seriam simplesmente impossíveis para um profissional da Medicina. Assim é que especialistas em Neurologia e Cardiologia têm utilizado este recurso na cirurgia robótica, conseguindo alcançar cavidades e superfícies do cérebro e do coração que eram de difícil acesso.

Principais inovações da tecnologia

Como você viu até aqui, damos o nome de nanotecnologia para todas as inovações técnicas que são úteis para as atividades humanas e que atuam em um nível microscópico, onde os tecidos e peças não têm mais do que alguns nanômetros de comprimento para agir.

No caso da nanomedicina, falamos de tecnologias que podem ser aplicadas ao contexto da saúde. Você viu como elas são tendências cada vez mais promissoras no contexto da saúde, auxiliando médicos a operar em lugares complexos, identificar e analisar tecidos, além de inúmeras outras vantagens.

Agora que a importância e diversos benefícios da tecnologia na Medicina estão claros, já é hora de descobrir na prática quais são as principais inovações com as quais a nanotecnologia presenteou a Medicina. Confira a lista!

Entrega de fármacos ou Drug Delivery

Para que os princípios ativos dos medicamentos atinjam os órgãos ou tecidos que precisam ser medicados, chamados de alvos, é preciso que todas as substâncias possuam estratégias de entrega de fármacos. As estratégias mais comuns de administração envolvem a via oral, injeções, inalação e absorção pela pele.

A nanotecnologia pode auxiliar este processo com o drug delivery realizado por meio da nanoabsorvição. Assim, é possível reduzir a ingestão de substâncias, que são aplicadas diretamente no tecido prejudicado. Assim, existem menos efeitos colaterais envolvidos, além de estamos falando de práticas menos invasivas.

Como você ainda vai ver neste artigo, uma tecnologia mais eficiente de drug delivery pode ser extremamente promissora para o tratamento de câncer, já que será possível atacar apenas as células cancerígenas de maneira focalizada e eficiente.

Descontaminação de ambientes hospitalares

Embora a grande maioria dos estudos a respeito das nanotecnologias envolva a criação de materiais e técnicas aplicáveis, como apontam estudos, existe pouca preocupação quando o assunto são questões ambientais e sanitárias que acompanham as discussões na nanociência.

Ainda assim, a tecnologia na Medicina também é eficaz neste sentido, possibilitando a descontaminação de ambientes de forma efetiva até em nível microscópico. Mecanismos semelhantes aos "nanowalkers" podem eliminar bactérias, vírus e outros seres que estejam presentes em tecidos infectados, esterilizando superfícies de forma muito mais seguras do que com as técnicas que são utilizadas atualmente.

Um exemplo de nanomaterial com ação bactericida é a nanoprata, que, por ter alta capacidade de ser antimicrobiana, elimina até 99% das impurezas, se tornando um material essencial para a construção de nanorobôs, utensílios médicos e materiais que entrarão em contato com tecidos biológicos.

Desenvolvimento de biossensores

Embora exista um elemento humano em todos os diagnósticos, já que o médico ou outro profissional da saúde é o responsável por cruzar dados com um diagnóstico provável, é preciso que existam inovações tecnológicas que facilitem este processo, transformando o processo de diagnóstico em uma ciência cada vez mais exata e livre de erros médicos.

Uma das inovações da nanociência é o uso de biossensores. Esta tecnologia possibilita que doenças e condições sejam detectadas de maneira ágil. Para que estes dispositivos funcionem, três componentes são necessários: um elemento de reconhecimento, que costuma de ser um material biológico, além de um transdutor e uma unidade processadora.

Por meio do elemento de reconhecimento, que pode ser uma proteína, pedaço de DNA ou outro elemento sensível ao material que precisa ser detectado, é possível passar esta informação por meio do transdutor, que transforma a informação em impulsos elétricos registrados na unidade processadora.

Esta nanotecnologia na Medicina pode avançar não só com detecções já existentes, como os aparelhos que detectam o HIV e a diabetes, mas também novos dispositivos como o câncer e o Alzheimer.

Microagulhas

Outro grande avanço da nanotecnologia na área de aplicação de medicamentos é por meio das microagulhas. Como o nome deixa transparecer, este mecanismo trata de agulhas microscópicas que conseguem entrar em contato com a pele de maneira indolor e muito efetiva por se tratarem de mecanismos transdérmicos.

Dessa forma, as microagulhas, cada uma carregada com substâncias necessárias para tratamentos específicos, são responsáveis por injetar substâncias que, por meio da pele, conseguem atravessar barreiras que seriam complexas de atravessar por injeções e substâncias tópicas no geral, atingindo rapidamente a corrente sanguínea.

O tratamento com microagulhas tem se mostrado promissor no tratamento contra diversos tipos de cânceres. No caso do câncer de pele, a nanomedicina tem apostado na injeção de ácido aminolevulínico, substância que é substancialmente tóxica para as células cancerígenas.

Desobstrução de vasos sanguíneos

Um dos grandes desafios da Medicina e da saúde 4.0 é prevenir e tratar veias e artérias obstruídas. Como você pode imaginar, estas estruturas são essenciais para o funcionamento do corpo humano, já que as artérias são responsáveis por transportar o sangue oxigenado para os tecidos do corpo, enquanto as veias ficam com a função de levar o sangue venoso, isto é, com impurezas, para o coração, onde ele é oxigenado.

Quando estes vasos são obstruídos, seja por doenças congênitas ou por hábitos como má alimentação, a circulação na corrente sanguínea é prejudicada, facilitando a ocorrência de infartos e outras condições cardiovasculares.

Por meio de nanopartículas que atacam placas de gordura e outros lipídios, a desobstrução dos vasos pode ocorrer de maneira muito menos invasiva. Dessa forma, a nanotecnologia substituiria outros métodos como os stent, que apesar de já consolidados, são procedimentos invasivos e com riscos para o paciente.

Sequenciamento de nanoporos

Uma das formas mais utilizadas para compreender a fundo um organismo é sequenciar seu DNA, isto é, compreender como seu código genético está estruturado. Para fazer isto, o método de Sanger é um dos mais utilizados, sequenciando as bases do DNA (adenina, guanina, citosina e timina) por meio da conversão do DNA em fitas simples, separação por eletroforese e leitura da sequência por meio das reações resultantes.

Embora seja uma das técnicas mais utilizadas, o sequenciamento convencional apresenta algumas complexidades, como pouca fidedignidade e alto custo. Com isto em mente, a nanotecnologia pode revolucionar este campo da Medicina e até mesmo da biologia com a tecnologia do sequenciamento de nanoporos.

Significativamente mais apurado, este sequenciamento é feito em poucas horas, reduzindo também os custos de manutenção do material biológico enquanto a leitura é feita.

Basicamente, a tecnologia é capaz de ler as informações do DNA enquanto elas atravessam um nanoporo. Foi utilizando esta técnica, que foi possível sequenciar o DNA do coronavírus, facilitando enormemente a produção de vacinas, que se baseavam no RNA e em outras informações do vírus para serem efetivas.

Quais são os principais desafios da nanotecnologia na Medicina?

Até aqui, foi possível perceber a grande quantidade de inovações e contribuições da nanotecnologia na Medicina. Além de utilizações que já estão em curso, como a desobstrução de vasos, e outros estudos que ainda não são largamente utilizados, mas com extremo potencial, como as microagulhas, a nanociência ainda possui inúmeras invenções a serem incorporadas ao longo dos anos.

Com esta tecnologia foi possível, inclusive, sequenciar o vírus causador da Covid-19, o que significou largos passos na luta contra o vírus, acelerando a produção de vacinas e o conhecimento geral sobre como age o vírus.

Entretanto, ainda que os lados positivos sejam visíveis a olho nu, também existem desafios que precisam ser superados para que a nanociência consiga firmar seu lugar no campo da saúde. Os principais desafios são a captação de mais investimentos, contar com o avanço de softwares e materiais, além de maior oportunidade de testagem. A seguir, confira um pouco mais sobre cada um dos desafios que a tecnologia na Medicina precisa superar.

Captação de investimentos

O investimento feito na nanociência não é pouco, já que áreas com avanços tão ágeis como a tecnologia e tão urgentes como a saúde, em geral, atraem os olhares de um grande número de investidores. Segundo a Agência Paulista de Promoção de Investimentos e Competitividade, a estimativa era que este mercado movimentasse 4 trilhões em 2018, expectativa já superada atualmente.

Embora dados como este sejam animadores, a captação de cada vez mais investimentos na área é necessária em função da grande cadeia de produção e necessidade de inovação constante. Para que nanorobôs sejam produzidos, por exemplo, é preciso envolvimento constante de cientistas da área da Biologia, Engenharia e Medicina, engenheiros responsáveis pela produção, laboratórios para o manejo dos testes, investidores para introduzir a nova tecnologia no mercado e outros profissionais.

Assim, a captação de mais recursos é essencial para garantir o envolvimento do grande contingente de pessoas. Além disso, embora o investimento em nanociência seja grande em todo mundo, países como o Brasil ainda têm uma participação tímida no mercado, o que precisa aumentar nas próximas décadas.

Sofisticação de softwares e equipamentos

Muitas invenções da nanotecnologia surgiram inicialmente da tentativa de solucionar problemas e limitações dos atuais métodos e instrumentos. É o caso do sequenciamento de DNA, que levava muito tempo com o método de Sanger ou substâncias tópicas que tinham dificuldade de romper a camada de proteção da epiderme.

Assim, muitos protótipos de nanotecnologia são hipotetizados, embora nem sempre a tecnologia necessária para o desenvolvimento destes nanorobôs já seja realidade. Por esta razão, um dos grandes desafios enfrentados pela nanociência é que, por se tratar de uma área de estudo extremamente recente, ela não só é responsável por solucionar problemas e desenvolver soluções, mas avançar com os materiais e técnicas utilizadas para estes fins.

Além do avanço material, novos softwares precisam ser criados para facilitar a leitura e interpretação dos dados. É o caso de softwares que ajudam na captação de dados obtidos pelos biossensores, ou mesmo do sequenciamento por nanoporos, que precisam de programas como o MINion para ser efetivo.

Testagem em laboratórios

Um dos últimos e mais essenciais passos da incorporação de nanotecnologias na Medicina é a testagem destas inovações. No Brasil, quem registra novos procedimentos médicos e sanitários é a Agência Nacional de Vigilância Sanitária, mais conhecida como ANVISA.

Para tecnologias e vacinas, os passos para que a testagem seja possível envolve uma fase de testes não clínicos, que servem para registrar dados sobre a nova tecnologia. Quando não há problemas, as etapas seguintes são divididas em três fases. Em cada fase são avaliados, respectivamente:

  • segurança e reações às substâncias/procedimentos;
  • avaliação do procedimento;
  • avaliação da eficácia na população geral.

Assim, um dos desafios das nanotecnologias é a de serem eficazes e facilitarem o trabalho médico, mas também serem igualmente seguras, confiáveis e com resultados previsíveis.

Como se preparar para este novo mercado?

Até aqui, você percebeu como a nanotecnologia na Medicina é um dos recursos mais promissores na tarefa de transformar profundamente as ciências médicas. Contudo, assim como muitas discussões a respeito da interação entre humanos e tecnologia, é preciso debater as transformações também no mercado de trabalho.

Para que profissionais de Medicina continuem ajudando a desenvolver tecnologias e sigam na linha de frente do atendimento médico, é preciso se preparar para o novo cenário. Dessa forma, é preciso encorajar o estudo intenso de novas técnicas cirúrgicas com nanotecnologia, produção de medicamentos e procedimentos ambulatoriais mais recentes, além de conhecimentos gerais sobre tecnologia, como linguagens de programação e engenharia de software.

Além de atualizações realizadas por conta própria, também é preciso que médicos invistam na especialização médica de qualidade, tendo acesso a atividades práticas, formação de mais networking e outras experiências.

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Neste post, você descobriu o que é e como funciona a nanotecnologia na Medicina, empregando conhecimentos da tecnologia desenvolvida em nanomilímetros na área da saúde. Você viu também alguns exemplos de tecnologia, como as microagulhas, sequenciamentos de nanoporos e biossensores.

Por fim, você também acompanhou a importância de médicos e demais profissionais de saúde de acompanhar as novas tendências, aprimorando seus conhecimentos tanto na área médica quanto tecnológica.

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