Rosa Donnangelo

Fotografia microscópica de cristal oco

Doenças crônicas, objeto constante da pesquisa científica, demandam a interação de diversas áreas do conhecimento, com a finalidade de levar aos pacientes melhor qualidade de vida e chances de tratamento sem as reações adversas que os medicamentos, muitas vezes de alta potência, causam ao corpo humano.

Nesse sentido, a criação de novos cursos de graduação e pós-graduação, decorrente do processo de expansão da Unifesp, oferece maiores  oportunidades de realização de estudos interdisciplinares e, principalmente, de ampliação da produção científica e da pesquisa. O conhecimento integrado influi positivamente no desenvolvimento das teses e proporciona aos pesquisadores maior domínio sobre o objeto de estudo.

O tema “fármacos” parece estar restrito, num primeiro momento, somente à área da Farmácia. No entanto, as três pesquisas apresentadas em seguida mostram um quadro distinto: duas delas são coordenadas pelo Instituto de Ciência e Tecnologia (ICT) da Unifesp – Campus São José dos Campos; a terceira é  oriunda do Instituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas – Campus Diadema.

Os três projetos apresentam como objeto de estudo substâncias ou compostos que são potenciais candidatos a proporcionar significativas melhoras no tratamento de doenças como Aids, melanoma metastático (câncer de pele com metástase) e doenças pulmonares agudas, como a síndrome do desconforto pulmonar agudo, e crônicas, como a bronquite asmática e o enfisema pulmonar. Há muito o que pesquisar para que pacientes diagnosticados com tais doenças possam ser contemplados com possíveis medicamentos de maior eficácia e melhora na qualidade de vida. O processo demanda tempo, testes e aprovação de órgãos reguladores. “É um sonho, e eu gosto de sonhar”, comenta Silvia Lucia Cuffini, professora adjunta do ICT e responsável por um dos projetos.

A cristalografia e a melhora nas propriedades dos fármacos

As fotos mostram o efeito in vivo dos diferentes polimorfos (estruturas cristalinas)  de um fármaco

Diferentes morfologias (formas) dos cristais devido ao processo de cristalização para produção de novos fármacos modificados

Silvia Cuffini, graduada em Ciências Químicas e pós-graduada na mesma área pela Universidad Nacional de Córdoba (Argentina), apresentou à Unifesp uma linha de pesquisa química que se baseia na  modificação de fármacos e desenvolve novas formas cristalinas para o tratamento de pacientes com Aids/HIV. Propõe também a perspectiva interdisciplinar para o desenvolvimento do projeto.

“O desafio é aplicar os conhecimentos das áreas de Química, Engenharia de Materiais e Física na área de fármacos”, ressalta. E acrescenta que o estudo de novas formas cristalinas – como os polimorfos (diferentes estruturas cristalinas com a mesma composição química) – e das partículas com forma oca, que modificam a morfologia do cristal, agrega conhecimento de grande importância, que pode ser transferido para a indústria farmacêutica no Brasil.

O objetivo fundamental do estudo é modificar a estrutura cristalina e a morfologia dos princípios ativos farmacêuticos, bem como suas propriedades físico-químicas, para que sejam capazes de aumentar a velocidade da solução do fármaco. “Aumentando a velocidade da solução, principalmente no projeto com antirretrovirais, pretendemos melhorar os cristais ou desenhar novas formulações deles, tentando diminuir a dose e também evitando surfactantes que sejam tóxicos acima de certos limites. Dessa forma, busca-se diminuir possíveis causas dos efeitos adversos e tóxicos que sofrem os pacientes, melhorando a sua qualidade de vida”, explica Silvia. A pesquisa na área de cristalografia em fármacos deverá ser desenvolvida em colaboração com docentes da Unifesp que atuam em todas as áreas abrangidas.

Como a incorporação da pesquisadora ao quadro permanente da Unifesp foi recente, o financiamento de instituições de fomento para desenvolver o projeto ainda está sendo solicitado. Atualmente, esse trabalho depende de incentivos cedidos pela Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz), por meio do laboratório Farmanguinhos, em uma importante parceria para uso de equipamentos e repasse de insumos e matérias- primas relacionados ao programa de Aids/HIV no Brasil. O objetivo do projeto é produzir novas formas cristalinas de fármacos que estão em uso no mercado, o que é considerado pela pesquisadora como um diferencial. O conhecimento prévio dos efeitos farmacológicos do princípio ativo é uma grande vantagem para o desenvolvimento de novos medicamentos que podem chegar em um tempo relativamente curto ao paciente.

“Nós queremos modificar o fármaco para melhorar suas propriedades e diminuir os efeitos adversos dos antirretrovirais. Os pacientes são altamente medicados, e obter uma nova fórmula farmacêutica, que consiga diminuir a dose ingerida com a mesma biodisponibilidade (veja infográfico à esquerda) e redução das reações adversas, seria um diferencial e significaria um novo produto que ainda não está no mercado”, explica. “Estamos trabalhando para fornecer à indústria farmacêutica as ferramentas que utilizam a cristalografia para o controle de qualidade tanto no polimorfismo como na nanoestrutura das matérias-primas, além de melhorar processos de elaboração, como micronização, para assegurar a reprodutibilidade na qualidade dos produtos”. A micronização é um processo mecânico que diminui o tamanho de partículas, muito usado para melhorar a velocidade de dissolução no caso de drogas pouco solúveis.

Polimorfismo e eficácia terapêutica

Polimorfismo é a capacidade de uma substância, no estado sólido, existir em mais de uma estrutura cristalina. No caso das indústrias farmoquímica e farmacêutica, ele pode ocorrer nas diferentes fases do desenvolvimento de novos medicamentos ou medicamentos bioequivalentes.

A competição com os mercados da Índia e China é grande; por isso o governo incentiva cada vez mais a pesquisa na área, evitando a dependência de produtos importados. “Gerar esse conhecimento pode ajudar muito a conseguir novos medicamentos, de excelente qualidade, em nível nacional. Às vezes temos grandes problemas com os insumos importados que chegam da China e da Índia; por isso, é preciso aumentar os controles, principalmente nos parâmetros do estado sólido. Os laboratórios farmacêuticos precisam cada vez mais controlar o polimorfismo e a nanoestrutura dos insumos importados ”, afirma.

A pesquisa e a produção em laboratórios farmacoquímicos seguem passos criteriosos. São várias as estratégias empregadas para conseguir que o fármaco adquira as propriedades qualificadas. O primeiro processo é de síntese; o segundo é de engenharia de cristais, porque geralmente o princípio ativo farmacêutico é um pó cristalino. O desafio é gerar um pó com características físico-químicas e cristalográficas adequadas. “A pureza química é controlada rotineiramente, mas não a forma polimórfica ou cristalográfica. Como consequência, o princípio ativo pode não produzir o efeito terapêutico esperado”, lamenta a pesquisadora.

O Departamento de DST, Aids e Hepatites Virais do Ministério da Saúde estima que 718 mil pessoas vivam com Aids/HIV no Brasil. “Estamos pensando na qualidade de vida desses pacientes. Às vezes, achamos que a redução de um comprimido com dose de 600 mg para um de 300 mg é pouco, mas para um paciente que tem de tomar um coquetel de 19 medicamentos significa muito”, esclarece Silvia. O projeto utiliza fármacos que já existem no mercado, e os futuros testes e aprovações podem ser mais rápidos. “Uma vez comprovado que estamos atingindo a biodisponibilidade exigida com a nova formulação, isso levaria a um processo via Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa)  para aprovação do produto. É um procedimento que julgo demandar menos tempo e que seria mais factível de ser aprovado. Principalmente porque já conhecemos a farmacologia e farmacocinética do produto. Vamos ter de mostrar que a biodisponibilidade é a mesma, mas com menor dose”, pontua.

A pesquisa desenvolvida por Silvia Cuffini mostra como o Brasil pode alcançar níveis de independência muito maiores em relação à produção de fármacos no país. “Estamos desenvolvendo conhecimentos que não estavam disponibilizados antes para a indústria farmacêutica. Esses resultados serão importantes para a comunicação - como artigos em nível internacional, mostrando que temos qualidade na pesquisa e estamos transferindo os conhecimentos para laboratórios farmacêuticos, que finalmente beneficiarão os pacientes”, conclui.

Pesquisa: Desenvolvimento de novas formas cristalinas de princípios ativos farmacêuticos para melhorar suas propriedades físico-químicas e sua biodisponibilidade para o tratamento de Aids/HIV

Autora: Silvia Lucia Cuffini

Artigos relacionados:
CUFFINI, S.L.; ELLENA, J.F.; MASCARENHAS, Y.P.; AYALA, A.P.; SIELSER, H.W.; MENDES FILHO, J.; MONTI, G.A.; AIASSA, V. ; SPERANDEO, N.R. Physicochemical characterization of deflazacort: thermal analysis, crystallographic and spectroscopic study. Steroids, v.72, n.3, p. 261–269, mar. 2007.

PAULINO, A. S.; RAUBER, G.; CAMPOS, C. E. M.; CUFFINI, S.L. et al. Dissolution enhancement of deflazacort using hollow crystals prepared by antisolvent crystallization process. European Journal of Pharmaceutical Sciences, v. 49, n. 2, p. 294–301, 13 maio 2013.

PAULINO, A. S.; RAUBER, G. S.; CAMPOS, C. E.M.; CUFFINI, S.L. et al. Hollow crystal anti-solvent preparation process as a promising technique to improve dissolution of poorly soluble drugs. Journal of Crystal Growth, v. 366, p. 76–81, 1º mar. 2013.

Como integrar a nanotecnologia à produção de fármacos?

Nanopartículas de ouro (vermelhas) e sílica (contendo corante azul) em suspensão na água

Nanopartículas em terapia do câncer

Nota-se na figura que há maior acúmulo dos fármacos associados a nanopartículas no tecido tumoral que no normal, em comparação com fármacos não associados. Estes são capazes de penetrar tanto no tecido normal (causando acentuado efeito colateral), quanto no tecido tumoral. Sua permanência no tecido doente é muito baixa, diminuindo a eficiência do tratamento.

A resposta de Dayane Batista Tada, graduada em Química pela Universidade de São Paulo (USP) e professora adjunta do ICT, é objetiva. “Queremos um fármaco baseado em material nanoparticulado (átomos e moléculas manipulados em escala nanométrica), cuja atividade seja bem conhecida e com informações suficientes para nos manter no controle de sua ação no sistema biológico.”

O projeto, iniciado em 2012, é financiado pelo programa Jovem Pesquisador - Fapesp e tem como alvo a terapia do melanoma metastático – câncer de pele em estágio avançado que se dissemina para outros órgãos do corpo humano. Dayane afirma que para o melanoma simples há grandes chances de cura, mas em situação de metástase o índice de morte é alto:  segundo dados do Instituto Nacional do Câncer (Inca), em 2010 ocorreram 1507 mortes em função desse tipo de câncer.

Estudos sobre a nanopartícula evidenciaram que sua penetração no tecido tumoral é muito eficiente. Durante os anos que se seguiram a 2003, início dos estudos realizados pela pesquisadora com nanopartículas, observou-se que existia falta de informação sobre a interação da nanopartícula com as células. Os testes eram feitos e os estudos interrompidos ao longo do caminho.

“De onde vem a falha? Fiquei com essa dúvida. E dependendo de como o material se comunica com a célula, se ele entra na célula ou não, ou se a célula reconhece o material como organismo estranho, o fármaco perde o efeito terapêutico. Surgiu então a ideia de estudar mais profundamente como se dá essa relação. Preciso do fármaco em material nanoparticulado, mas preciso ter o controle de sua ação”, explica.

O domínio sobre o fármaco em nanopartículas permitiria que a droga levada ao local alvo sofresse menores interferências do meio externo, se espalhasse menos e causasse menos reações adversas ao paciente. “A dose indicada seria diminuída e o tempo de tratamento também – isso seria o resultado do projeto. Os ensaios ainda não serão realizados em humanos, mas já têm sido realizados em cobaias. O fármaco, associado a uma nanopartícula, poderá tornar-se um novo fármaco, mais eficiente. Ele é a nanopartícula em si, mas com maior atividade terapêutica”, pontua. A colaboração com o projeto, que é interdisciplinar, provém de docentes tanto da Unifesp como da USP, de diversas áreas do conhecimento como Física, Matemática, Biomedicina, Química e Bioquímica. Enquanto a pesquisadora realiza os estudos e experimentos no laboratório, os colaboradores aplicam técnicas de suas respectivas áreas para qualificação da pesquisa.

O grande diferencial do projeto, além da interação desses novos compostos com o sistema biológico, é a tentativa de buscar um tratamento eficaz para o paciente com melanoma. “Eu sonho em obter uma terapia eficiente para esse tipo de melanoma, desejo que haja um medicamento que dê chance de sobrevivência ao paciente ou, pelo menos, de prolongamento da vida”, finaliza Dayane.

Pesquisa: Desenvolvimento de fármacos baseados em materiais nanoparticulados
Jovem Pesquisador Fapesp

Autora: Dayane Tada

Artigo relacionado: TADA, Dayane B.; SURANITI, Emanuel; ROSSI, Liane M.; LEITE, Carlos A.P.; OLIVEIRA, Carla S.; TUMOLO, Tathyana C.; CALEMCZUK, Roberto; LIVACHE, Thierry; BAPTISTA, Mauricio S. Effect of lipid coating on the interaction between silica nanoparticles and membranes. Journal of Biomedical Nanotechnology, California: American Scientific Publishers, v.10, n.3, p. 519-528, mar. 2014. Disponível em: < http://dx.doi.org/10.1166/jbn.2014.1723 >.

 

Sakuranetina e óleos essenciais no combate às doenças pulmonares

A sakuranetina, substância usada no estudo sobre doenças pulmonares, é extraída da planta Baccharis retusa

No âmbito do programa de pós-graduação de Biologia Química do Instituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas – Campus Diadema, desenvolve-se uma pesquisa financiada pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), que tem como principal objetivo avaliar a ação de substâncias derivadas de plantas em modelos experimentais, com enfoque no combate às doenças pulmonares crônicas e agudas.

Responsável pela condução do estudo, Carla Máximo Prado é professora adjunta do instituto e coordena um grupo formado por alunos de mestrado e de iniciação científica e pelos seguintes colaboradores: João Henrique Ghilardi Lago, docente vinculado à mesma unidade, e Milton de Arruda Martins, médico e titular da Faculdade de Medicina da USP. “Aqui nós temos um núcleo de docentes muito heterogêneo, que vêm de diferentes áreas, com diferentes expertises. Começamos a discutir o que poderíamos desenvolver juntos e como essas áreas poderiam se integrar”, comenta Carla.

As doenças pulmonares afetam a vida de inúmeros seres humanos. O fumo aparece como a principal causa de doenças crônicas do pulmão, seguida pelos fatores que causam irritação, como poluentes e poeira. Falta de ar para atividades corriqueiras, acompanhada de tosse, por exemplo, pode ser sinal de que algo não está bem no pulmão.

A pesquisa é embasada na indução de doenças pulmonares, como o enfisema pulmonar, a asma e a lesão pulmonar aguda, em camundongos – modelos experimentais. Os modelos simulam as doenças em seres humanos. Os testes acontecem com aplicação de diferentes substâncias em todos os animais. “Em um trabalho avaliamos certa substância na asma; no outro, a ação dessa mesma substância sobre o enfisema ou lesão pulmonar aguda”, explica a pesquisadora.

Tais substâncias, que hoje fazem parte do projeto, foram anteriormente estudadas e, após a comprovação de seu potencial de atividade antioxidante e anti-inflamatória, foram aprovadas para dar início às pesquisas com o enfoque que se tem hoje. “Não foram substâncias selecionadas aleatoriamente e que resolvemos testar. A escolha de todos os materiais dependeu de estudos prévios com embasamento científico”, pontua Carla.

Um dos objetivos da pesquisa é demonstrar que os fitoterápicos constituem boa saída para doenças que não possuem tratamento adequado, como a síndrome do desconforto respiratório agudo e o enfisema. “Temos que explorar fármacos oriundos de plantas que estão presentes na nossa flora, utilizar algo que está dentro do nosso território, dentro do país, para - de repente - produzir um fármaco”, argumenta.

A sakuranetina, que é encontrada em grande quantidade na planta Baccharis retusa, possui efeito antioxidante forte e mostrou ser similar ao corticosteroide, medicamento já usado para tratamento da asma, que não produz efeito em  parte dos pacientes, principalmente os mais graves. “Em cada doença a sakuranetina tem um mecanismo de ação, mas - de forma geral - inibe a liberação de mediadores inflamatórios. Ou seja, de citocinas que vão induzir a resposta inflamatória.”

São também estudados três óleos essenciais que apresentam diferença na estrutura química, com a hidroxila (OH) em posições alteradas. Esses trabalhos visam correlacionar a estrutura e a função biológica dos compostos.

“Para dar embasamento à pesquisa, primeiro se induz a doença, no caso da asma,  no dia 0 (zero); repete-se a indução no dia 14, e a partir do dia 15 em diante já é possível saber se esse animal tem inflamação no pulmão. Assim utilizamos um enfoque terapêutico. Não adianta dar o remédio ao animal antes de ele desenvolver a doença. Não adianta aconselharmos as pessoas na rua a usarem a sakuranetina de forma preventiva: ‘Olhe, tome sakuranetina que é bom e previne a asma’. A ideia é que ela seja usada para pessoas que já tenham a doença”, informa Carla sobre a metodologia.

A redução dos efeitos adversos que os medicamentos comuns causam aos pacientes é o ponto principal da pesquisa, especialmente em relação aos asmáticos. E quanto às outras patologias, o objetivo fica por conta de alcançar uma nova estratégia terapêutica. “Tentamos fazer experimentos para mostrar os efeitos de outras drogas tanto com o intuito de curar como de tentar impedir que aquela lesão continue”, finaliza.

Polimorfismo e eficácia terapêutica

Estas fotomicrografias de pulmão de animais com lesão pulmonar aguda experimental, induzida por lipopolissacarídeos, mostra o efeito profilático e terapêutico da sakuranetina, composto isolado da planta Baccharis retusa, que mostrou ser um potente anti-inflamatório para o pulmão. Pode-se observar que nas figuras A a D estão representadas as fibras colágenas, que estão aumentadas em quantidade no animal doente (B) em relação ao seu controle saudável (A).  O mesmo pode-se observar nas figuras E e F, que mostram intensa inflamação no lavado bronco-pulmonar. Nota-se que tanto o tratamento profilático quanto o terapêutico reduziram as células inflamatórias e a deposição de fibras colágenas no pulmão, contribuindo assim para a melhora da função pulmonar destes animais.

 

Pesquisa: Efeitos do tratamento com substâncias isoladas de plantas em diferentes modelos experimentais de inflamação pulmonar em camundongos

Autora: Carla Prado

Artigo relacionado: TOLEDO, Alessandra; SAKODA, Camila; PERINI, Adenir; PINHEIRO, Nathalia; MAGALHÃES, Renato; GRECCO, Simone; TIBÉRIO, Iolanda; CÂMARA, Niels; MARTINS, Mílton; LAGO, João; PRADO, Carla. Flavonone treatment reverses airway inflammation and remodelling in an asthma murine model. British Journal of Pharmacology, v.168, n.7, p.1736-1749, abr. 2013. Disponível em: http://dx.doi.org/10.1111/bph.12062 >.