Eles não parecem estar trabalhando.(comenta Philip Person ao olhar os médicos em torno de MacLaren) É porque a nanotecnologia está fazendo quase tudo. Sem ela, com tantas lesões internas, ele não teria chance. Mas mesmo esses nano robôs têm um limite. (responde Dra. Marcy Watson).
A cena da série Travelers da Netflix que contém o dialogo acima nos faz pensar o quão distantes estamos da ficção (WRIGHT, 2016). Quanto temos de avanço no uso da nanotecnologia em diagnósticos e tratamentos na medicina?
Os nanomateriais, com uma faixa de tamanho de 1 a 1.000 nm de diâmetro, exibem várias propriedades únicas que diferem muito daquelas observadas em partículas finas ou materiais a granel.
A implementação de nanopartículas remonta à década de 1970, quando os lipossomas em nanoescala foram carregados com medicamentos e entregues às células doentes. A aplicação da nanotecnologia em vários campos está se tornando cada vez mais realizada, especialmente na medicina personalizada. Nanopartículas concedem a capacidade de superar barreiras biológicas e permitir a entrega eficaz de medicamentos e outros compostos, ao mesmo tempo, em que promete direcionar medicamentos preferencialmente para biomarcadores específicos em pacientes individuais.
A nanotecnologia biomédica dedica-se a explorar a nanociência e a nanotecnologia para o bem-estar da saúde, com o objetivo final de gerenciamento personalizado da saúde. Relatórios divulgados por agências de saúde confirmaram o papel significativo que as tecnologias desempenham no monitoramento, tratamento e gerenciamento de progressão de doenças. Também é evidente que a introdução de abordagens assistidas por nanotecnologia torna o diagnóstico e o tratamento de uma doença-alvo mais sensível, econômico e acessível.
A nanotecnologia permite uma abordagem única aos processos biomédicos em escala molecular. Com o crescimento recente em velocidade e precisão, a coleta de dados dentro da nanotecnologia é um uso proeminente em aplicações biomédicas Avanços recentes em métodos e algoritmos computacionais, com o poder computacional aumentado e mais amplamente disponível, trarão a nanotecnologia para uma nova era. A interoperabilidade de diferentes ferramentas que estão sendo desenvolvidas e a acessibilidade amigável para a indústria e os usuários finais reguladores são aspectos-chave que precisam ser abordados para garantir que as ferramentas de nanotecnologia sejam aceitas.(MOORE; CHOW, 2021)
As aplicações de complexos siRNA-nanopartículas abrangem inúmeras doenças como câncer e infecção viral. Aplicações específicas da nano medicina terapêutica na biofísica médica permitem o uso de materiais em nanoescala para ajudar a diagnosticar, monitorar e prevenir adequadamente o surgimento de outras implicações. As nanopartículas têm a capacidade de detectar o câncer devido à natureza permeável dos vasos sanguíneos do tumor, o que permite que as nanopartículas penetrem e se acumulem no tumor devido ao seu pequeno tamanho.
Como as melhorias na medicina exigem a coleta de informações de vários campos de estudo, é crucial entender que a nanotecnologia não opera no vácuo, sozinha. Em vez disso, usa materiais como nanopartículas, nanomateriais e nanoestruturas que o ajudam a interagir com seu ambiente.
Os pesquisadores acreditam que a medicina usa nanotecnologia para transportar fármacos (remédios) dentro do corpo por meio de ferramentas robóticas e sistemas de administração de medicamentos. Alguns desses sistemas são usados para procedimentos cirúrgicos e métodos de diagnóstico. Eles também usam sistemas de administração de medicamentos orais ou intravenosos alimentados por nano robôs. E ainda, nano robôs são programados para reconhecer células doentes ou nocivas; eles os atacam diretamente, em vez de esperar que a medicação convencional funcione. Isso lhes permite tratar áreas que a medicina tradicional não consegue. (MAZZEO; SANTOS, 2018)
Nanopartículas de óxidos metálicos, por exemplo, que produzem um sinal de alto contraste em imagens de ressonância magnética (RM) ou tomografia computadorizada (TC), podem ser revestidas com anticorpos específicos para receptores de membrana encontrados em células cancerosas. Uma vez dentro do corpo, esse sistema se liga seletivamente às células cancerosas iluminando-as para o scanner. Da mesma forma, partículas de ouro podem ser usadas para melhorar a dispersão de luz para técnicas endoscópicas, como a colonoscopia. Deste modo, estratégias nanotecnológicas podem permitir a visualização de marcadores moleculares que identificam estágios e tipos de câncer, permitindo que os médicos vejam moléculas e células não detectadas por técnicas de imagem convencionais. (SILVA et al., 2021)
De maneira geral na oncologia, considera-se que o principal obstáculo no aumento da eficácia de drogas anticancerígenas baseadas em nano medicina reside na baixa penetração tumoral de nanopartículas terapêuticas, bem como no equilíbrio abaixo do ideal entre a retenção da droga na circulação e a liberação da droga no local do tumor. As barreiras fisiológicas incluem a permeabilidade dos microvasos e a difusão intratumoral. Acredita-se que o efeito de aumento da permeabilidade e retenção (EPR) seja o principal mecanismo responsável pelo acúmulo de nano carreadores em tumores, e estudos recentes sugerem que o EPR é um fenômeno clinicamente relevante.(GRODZINSKI et al., 2019)
Uma pesquisa recente divulgou que o uso de nano robôs para administração de medicamentos antitumorais, mantém a concentração do medicamento no local durante o tratamento e minimiza os efeitos em células ou tecidos saudáveis adjacentes.(VALLABANI; SINGH; KARAKOTI, 2019).
Quanto ao uso de IA, existem várias áreas onde o aprendizado de máquina pode ser integrado a aplicações de nano medicina. Por exemplo, o aprendizado de máquina pode ser usado para melhorar a compreensão de como a estrutura de uma nanopartícula afeta suas características, bem como sua interação com tecidos e células alvo. Foi realizado um estudo, usando aprendizado de máquina, dos efeitos adversos das propriedades das nanopartículas. (EGOROV et al., 2021)
Alternativamente, o subcampo AI pode ajudar a determinar a correlação entre a dosagem do medicamento e os resultados terapêuticos. Em 2011, Puzyn obteve perfis de expressão gênica de pacientes com câncer de mama e treinou um algoritmo de aprendizado de máquina para prever respostas patológicas completas com uma precisão de 92%. (PUZYN et al., 2011)
Modificações recentes da nanotecnologia estão evoluindo rapidamente e adotando novos formatos tecnológicos usando aprendizado de máquina e sistemas analíticos integrados. A inteligência artificial demonstra um potencial significativo para “fechar o ciclo” da síntese, caracterização, refinamento e teste de nanopartículas ou atividade preditiva in vitro e in vivo.
A jornada iniciada a partir de laboratórios experimentais ainda é marcada por múltiplos desafios e obstáculos ao longo do caminho. No entanto, estudos e avanços recentes sobre integração de IA, automação e nanotecnologia brilham com grande confiança, indicando que estamos indo na direção certa.
Referências
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EGOROV, E. et al. Robotics, microfluidics, nanotechnology and AI in the synthesis and evaluation of liposomes and polymeric drug delivery systems. Drug Delivery and Translational Research, v. 11, n. 2, p. 345–352, abr. 2021.
GRODZINSKI, P. et al. Integrating Nanotechnology into Cancer Care. ACS Nano, v. 13, n. 7, p. 7370–7376, 23 jul. 2019.
MAZZEO, A.; SANTOS, E. J. C. Nanotechnology and multipotent adult progenitor cells in Reparative Medicine: therapeutic perspectives. Einstein (São Paulo), v. 16, n. 4, p. eRB4587, 2018.
MOORE, J. A.; CHOW, J. C. L. Recent progress and applications of gold nanotechnology in medical biophysics using artificial intelligence and mathematical modeling. Nano Express, v. 2, n. 2, p. 022001, 1 jun. 2021.
PUZYN, T. et al. Using nano-QSAR to predict the cytotoxicity of metal oxide nanoparticles. Nature Nanotechnology, v. 6, n. 3, p. 175–178, mar. 2011.
SILVA, V. M. DA et al. NANOTECNOLOGIA APLICADA AO TRATAMENTO DO CÂNCER. Revista Saúde em Foc, n. 13, p. 95–107, 2021.
VALLABANI, N. V. S.; SINGH, S.; KARAKOTI, A. S. Magnetic Nanoparticles: Current Trends and Future Aspects in Diagnostics and Nanomedicine. Curr Drug Metab, n. 20, p. 457–472, 2019.
WRIGHT. Travelers, 1a Temporada, Ep 10. Netflix, out. 2016. . Acesso em: 12 jan. 2022.
