GEISA
NOGUEIRA SALLES
O
advento da nanotecnologia, dentre suas diversas funções, tem muito a contribuir
com a saúde em uma gama de aspectos. As nanofibras poliméricas, um tipo de fio
plástico na espessura da ordem nano ou micrométrica, compostas por polímeros ou
compostos poliméricos geralmente eletrofiados, são amplamente utilizadas para
regeneração tecidual e implantes [1], devido sua alta
similaridade estrutural com a matriz extracelular [2].
Diversas
são as técnicas para a extrusão de polímeros para a formação de fibras [3]. Dentre elas, a
eletrofiação é uma das mais usuais devido ao controle e alinhamento do diâmetro
em escala nanométrica [4].
Esta
técnica, descrita e patenteada em 1902 [5,
6] consiste de um
eletrodo, uma fonte de alta tensão, uma seringa com agulha e um coletor das fibras.
A solução polimérica é depositada na seringa, um eletrodo é conectado à agulha
da seringa e outro, à fonte. A solução começa a ser liberada quando a bomba de
infusão é ligada. Quando o campo elétrico é alcançado, forma-se um cone
(denominado Cone de Taylor) na gota pendente da solução, originando um jato
que, em contato com o ar, tem seu solvente evaporado, formando uma nanofibras
polimérica, a qual é depositada sobre o coletor como uma manta [7].
Figura 1: Esquema
do sistema de eletrofiação
A
fim de que as fibras possuam boa qualidade, morfologia e diâmetro adequados é
essencial produzi-las seguindo uma série de parâmetros [8]:
-
Padronização das propriedades intrínsecas: tipo de polímero, viscosidade,
concentração do polímero, condutividade elétrica, tensão superficial.
-
Padronização das condições operacionais: Tensão, temperatura e umidade relativa
do ar, distância entre a seringa e o coletor, velocidade de liberação do
polímero pela bomba de infusão.
A
não padronização destes fatores acima mencionados pode levar à formação de beads, que são ‘defeitos’ nas fibras
formadas. Estes beads podem representar
acúmulo de solventes e resíduos nas fibras, o que pode ser altamente tóxico
quando em contato com o organismo.
Figura 2:
Imagem obtida por microscopia eletrônica de varredura (MEV) de nanofibras de
Poli (ácido lático). A seta branca indica a formação de bead.
Há
ainda diversas maneiras de melhorar a eletrofiação, de acordo com o objetivo de
estudo, ou seja, pode-se incorporar nanopartículas, fármacos ou demais
estruturas à fibra produzida. Além disso, é possível produzir fibras core-shell, com núcleo e casca de
diferentes polímeros, pelo processo de eletrofiação coaxial.
Figura
3:
Esquema do processo de eletrofiação coaxial.
Dentre
as principais aplicações das nanofibras poliméricas, destaca-se a regeneração
tecidual e óssea [9], devido à
estruturação das fibras ser altamente similar à matriz extracelular, o que
permite uma boa sustentação para células, facilitando a regeneração. Além disso,
as fibras poliméricas são de grande utilidade na reparação de traumas de pele [10], produção sintética
de veias e artérias sanguíneas [11], regeneração do
sistema nervoso [12].
Atualmente,
além de seu grande uso em regeneração tecidual, estudos têm sido voltados à
incorporação de medicamentos às nanofibras compostas por polímeros
biodegradáveis, devido, entre outros fatores, à sua ampla área superficial [13]. Assim, quanto maior
a área superficial da manta de nanofibras, maior a quantidade de fármaco
exposta no organismo e maior a quantidade de fármaco liberado pelas membranas
bioabsorvíveis, em um curto período de tempo. Deste modo, é possível melhorar a
terapêutica de um fármaco, otimizando sua bioatividade, solubilidade, liberação
e tempo de retenção [14,
15].
Deste
modo, as nanofibras para liberação de fármacos podem ser utilizadas como carreadoras
de medicamentos [9], podendo direcioná-los
à área lesionada desejada [16]. Dentre esta área de
aplicação, utilizam-se tais fibras para carrear antibióticos [17] e medicação tópica [18]. A grande vantagem
das fibras para liberação de fármacos se dá pela possibilidade de controlar as
doses de medicação a ser liberada, por um período prolongado, assim a droga se
mantém em constante circulação pelo organismo, tendo seus efeitos potencializados.
Além disso, o fármaco estando encapsulado nas fibras se mantém íntegro até atingir
a área desejada.
Os materiais
eletrofiados apresentam uma diversidade de aplicações biomédicas e alto nível
de biossegurança, uma vez que são biocompatíveis e biodegradáveis, o que é de
grande importância no desenvolvimento de biomateriais [19]. O desenvolvimento
de nanofibras por eletrofiação é de baixo custo e fácil manuseio, o que faz
desta técnica uma importante candidata para a fabricação de nanoestruturas.
Por
fim, a técnica de eletrofiação leva a produção de materiais poliméricos em escala
nano e ultrafina, com uma gama de aplicações, sendo suas principais vantagens a
simulação da matriz extracelular e a incorporação de fármacos em sua base
estrutural. O grande desafio é padronizar seus efeitos terapêuticos com
precisão a fim de produzir fibras em escala industrial e comercial. Assim, o advento
da nanotecnologia associada à produção de fibras tem muito a contribuir com o
futuro dos biomateriais médicos.
O vídeo a seguir aborda alguns aspectos das nanofibras poliméricas e demais nanomateriais produzidos para diagnóstico de patologias cerebrais:
O vídeo a seguir aborda alguns aspectos das nanofibras poliméricas e demais nanomateriais produzidos para diagnóstico de patologias cerebrais:
Referências
[7]
Guerrini LM, Branciforti MC, Canova T, Bretas RES. Electrospinning and characterization of polyamide 66
nanofibers with different molecular weights. Materials Research 2009;12:181-90.
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