Methodology to assess waste management needs

Os sistemas de liberação de fármacos nanométricos tem alto poder de permeabilidade e retenção celular, frente aos sistemas micrométricos, sendo um material promissor para tratamentos de doenças crônicas ou que requerem longos períodos de terapia medicamentosa (CHEN et al., 2018). As NPS vem sendo bastante exploradas na literatura em diversos campos de aplicações. Em destaque vem as indústrias alimentícias (antiespumantes e controladores de viscosidade), indústria farmacêutica, produção de abrasivos e absorventes (YAZDIMAMAGHANI et al., 2019).

Nanosílica ou NPS são materiais, como o próprio nome diz, em escala nanométrica de tamanho (menores que 1000 nm). As NPS possuem uma gama de características que as tornam versáteis e vantajosas para aplicações ambientais (adsorção para o tratamento de águas), farmacêuticas (usadas como excipiente, carreadores de fármacos, biossensores e diagnóstico por imagens), cromatografia e catálise. São materiais de baixo custo, estabilidade e facilidade de modificação na sua superfície. A literatura reporta que nas duas últimas décadas, um grande número de trabalhos busca obter sílicas por rotas de baixo custo, simples e eficiente (FUKUDA; YOSHITAKE, 2019; JADHAV et al., 2019; NECHIKKATTU; PARK; HA, 2019; PERALTA et al., 2019).

NPS amorfas, não apresentam riscos para uso oral ou cutâneo, ao contrário das NPS cristalinas. A literatura cita que partículas com tamanhos menores que 400 nm são ideais para aplicações como sistemas de liberação de substâncias ativas, pois são facilmente transportadas pelo sistema vascular humano e de fácil excreção pelo corpo (YANG 2019). A aplicação de NPS para o tratamento de doenças crônicas, degenerativas ou que requisitem longos tempos de tratamento vem crescendo na atualidade (SÁBIO et al., 2019; YAZDIMAMAGHANI et al., 2019).

A utilização de NPS para sistemas de liberação de fármacos traz vantagens frente a partículas de tamanhos maiores (na faixa micrométrica). A incorporação de fármacos em nanopartículas permite que o fármaco alcance áreas específicas do corpo, e como o fármaco não é administrado de forma direta ao paciente, e sim na forma incorporada nas partículas nanométricas, se garante que apenas a dose necessária do fármaco vai sendo liberada continuamente (JARAMILLO et al., 2018).

A superfície das NPS é abundante em grupos silanóis (Si-OH), que são grupamentos altamente sensíveis as moléculas orgânicas, proporcionando as NPS uma ótima capacidade de modificação da sua superfície sendo uma boa proposta para obtenção de carreadores de fármacos. Esta interação com moléculas orgânicas, destaca a versatilidade e seletividade dos grupos silanóis que associados à grande área superficial das NPS, torna-as exímias para produção de sistemas híbridos NPS+fármacos, como proposta para modulação da liberação para fins terapêuticos (FUKUDA; YOSHITAKE, 2019; SÁBIO et al., 2019; YANG; CHEN; SHI, 2019).

A literatura cita que as características estruturais das NPS evidenciam sua capacidade de serem ótimas candidatas para aplicação como carreadores de fármacos, pois possuem grande área superficial e volume de poros, boa distribuição de tamanho possibilitando a liberação do fármaco incorporado para fluidos fisiológicos. A seguir, são citadas algumas dessas propriedades em maior detalhamento (DE MENDONÇA et al., 2019; NECHIKKATTU; PARK; HA, 2019; PERALTA et al., 2019; ZHANG et al., 2018b):

• Estrutura porosa: os poros presentes na NPS asseguram um controle do carreamento do fármaco e da cinética de liberação.

• Área superficial: as NPS apresentam muitas vezes uma grande área superficial que garante uma maior carga (em termos de quantidade) de fármaco incorporado na matriz carreadora.

• Superfície bifuncional: as NPS permitem que tanto a sua superfície externa quanto a estrutura interna (poros) possam ser modificadas ou organofuncionalizadas, garantindo ótima interação com moléculas orgânicas a partir da interação com os grupos silanóis (Si-OH). Essa propriedade é excepcional, já que faz das NPS uma ótima candidata para liberação modificada de fármacos ou uma liberação sítio específica.

• Ótima biocompatibilidade: as NPS são aprovadas pelo FDA e apresentam baixa toxicidade in vivo com vias de excreção principal por fezes e urina.

Diversos trabalhos utilizaram as NPS em processos de liberação de fármacos avaliando a aplicabilidade do carreador a base de sílica com diversos fármacos ou moléculas bioativas para melhoria de terapias medicamentosas ou processos de diagnósticos (SÁBIO et al., 2019).

Zhang et al., (2018a) empregaram as NPS para liberação controlada da doxorrubicina em meio intracelular. As nanopartículas conseguiram assegurar uma liberação controlada por até 80 h de ensaio.

Hwang et al., (2018) avaliaram a aplicabilidade das NPS conjugadas com beta-glucan (um carboidrato com propriedades imuno-reguladoras), para liberação controlada do fármaco anti-tuberculose. As nanopartículas sustentaram uma liberação controlada da fármaco por 5 dias, sendo classificadas como um ótimo nanocarreador. Brezaniova et al., (2017) aplicaram NPS para liberação controlada do fármaco anticâncer temoporfina. Os autores enfatizam que as NPS são materiais promissores para sistemas de liberação de fármacos, já que são biocompatíveis, estáveis ao armazenamento, apresentam tamanhos controlados, alta eficiência de carreamento de drogas e vasta possibilidade de modificação de sua superfície.

Diab et al., (2017) concorda com os trabalhos de Brezániova et al., (2017) ao enfatizar as vantagens que as NPS têm frente a outros sistemas de liberação, principalmente por serem biocompatíveis.

Freitas et al., (2017) sintetizaram NPS para o emprego na liberação controlada de radioisótopo 64Cu, um radionucléico promissor para tomografia por emissão de pósitrons (PET) e também para o tratamento de radioterapia para o câncer.

3.3 MÉTODO SOL-GEL PARA OBTENÇÃO DE NANOPARTÍCULAS DE SÍLICA

Os principais métodos para obtenção de NPS são através de microemulsão, síntese por chama ou processo sol-gel. Na síntese por microemulsão, surfactantes são dissolvidos em solventes orgânicos para formar micelas esféricas. Controlando a adição de alcoóxido, as NPS podem ser cultivadas dentro dessas micelas. A maior desvantagem desse método é o alto custo associado a técnica e a dificuldade experimental de remover o surfactante do produto final. Já o método de síntese por chama consiste no aquecimento a temperaturas extremas para decomposição dos precursores metal-orgânico. O método de aquecimento por chama, é feito a partir da reação entre o tetracloreto de silício (SiCl4), oxigênio e hidrogênio. A desvantagem desse método é a dificuldade de controlar o