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Aplicação na Farmacologia de técnicas emprestadas da Engenharia de Materiais permite explicar e resolver a dificuldade de bioabsorção pelo corpo humano do ativo Efavirenz, utilizado no “coquetel” contra o HIV

Texto: Valquíria Carnaúba

Em 2013, Silvia Lucia Cuffini recebeu lotes do medicamento genérico Efavirenz (EFV), cuja patente original pertence ao laboratório Merck Sharp & Dohme. O fármaco, administrado no tratamento antiviral de adultos, adolescentes e crianças infectados pelo vírus da imunodeficiência humana tipo I (HIV-1), é fornecido por duas instituições brasileiras que o produzem desde 2007: o Instituto de Tecnologia em Fármacos (Farmanguinhos/Fiocruz) e o Laboratório Farmacêutico do Estado de Pernambuco Governador Miguel Arraes (Lafepe). Pesquisadora e professora adjunta do Instituto de Ciência e Tecnologia (ICT/Unifesp) - Campus São José dos Campos, Cuffini percebeu que tinha em mãos um enigma a ser desvendado: dos seis lotes de EFV, aprovados em todos os controles farmacêuticos de rotina da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa), um não havia passado no teste de bioequivalência, algo inexplicável de acordo com o conhecimento atual.

Bioequivalência, quando tratamos de medicamentos, significa a capacidade de um genérico exercer em um paciente o mesmo efeito que o original. Essa comprovação é fornecida por meio de testes in vitro e in vivo, cada um com suas particularidades. O estudo in vitro (literalmente, “em vidro”) envolve experiências realizadas fora de qualquer organismo vivo e permite acompanhar um processo bioquímico em ambiente "simplificado". Apesar de muito úteis, estudos in vitro são obviamente limitados, já que em um organismo vivo ocorrem inúmeros outros processos que podem interferir na ação de uma substância. Por isso, nenhuma conclusão pode ser extraída antes dos estudos in vivo (ou seja, realizados em organismos vivos). 

Nessa etapa, alguns lotes do EFV revelaram grande dificuldade de absorção pelo organismo humano, ao contrário do observado nos testes in vitro. “O corpo não espera, possui seu metabolismo, e o caminho natural dos itens que não são absorvidos a tempo é seu descarte pelo organismo”, explica a docente. O princípio ativo do EFV compõe o “coquetel” antiaids, fornecido gratuitamente pelo Sistema Único de Saúde (SUS) desde 1996; integra um combinado de 21 medicamentos que atuam no combate ao HIV, impedindo que o vírus se reproduza e diminua a defesa do paciente. 

Nove desses medicamentos são produzidos no país, entre os quais o EFV, que desde 2007 é sintetizado pelo Farmanguinhos, após licenciamento compulsório autorizado pelo governo federal. Chamado também de “quebra de patente”, o licenciamento compulsório é um mecanismo acionado por órgãos governamentais em casos de interesse público, que autoriza um terceiro a explorar o objeto patenteado sem o consentimento prévio do detentor da patente. O caso do EFV é inédito no Brasil e na América Latina – uma conquista que contribuiu efetivamente para o barateamento do fármaco, que pôde ser produzido em território nacional. 

Quando tomou conhecimento dos fatos, Cuffini descartou fatores como pureza química, tamanho de partículas e polimorfismo (mesma composição e diferentes organizações atômicas). Como atua em Engenharia de Materiais – uma área aparentemente desconectada da Farmacologia –, observou que a microestrutura causa mudanças significativas nas propriedades físico-químicas de alguns materiais. “Essa poderia ser uma possibilidade já que é um ensaio comum na área de materiais metálicos e cerâmicos. Muitas partículas continham moléculas cuja estrutura cristalina lembrava a de cerâmicas, com elevada dureza, resistência a altas temperaturas e grande fragilidade. Pense em um tijolo de cerâmica e no pó que produz: qual deles dissolve mais rápido? Certamente, o pó”, argumenta. Tais discrepâncias moleculares – segundo ela – surgem ainda na síntese da matéria-prima do medicamento. 

Ainda que a baixa solubilidade seja um ponto crítico dos fármacos, a pesquisadora considera que a análise microestrutural permanece restrita à área de Engenharia de Materiais e é pouco praticada pela indústria farmacêutica. Nesse contexto, todos os lotes foram considerados seguros para consumo por não apresentarem, em tese, nenhum problema de fabricação. “Para confirmar minha dedução, tive de recorrer, inclusive, aos especialistas em estudo de microestruturas da Universidade de Trento (Itália) – Luca Rebuffi, Cristy Leonor Azanza Ricardo e Paolo Scardi –, que forneceram os equipamentos necessários para avaliar os lotes de EFV ‘suspeitos’ e que ensinaram como efetuar essa análise.”

Para a docente, a ausência de bioequivalência significa, sobretudo, um risco à vida da população que depende do referido medicamento. Entretanto, a melhora nos controles pode assegurar a reprodutibilidade em sua qualidade. O estudo, realizado em parceria com pesquisadores de várias instituições, rendeu importantes premiações no 9° Encontro Nacional de Inovação em Fármacos e Medicamentos (ENIFarMed/ 2015) e no 3rd International Symposium on Challenges and New Technologies in Drug Discovery & Pharmaceutical Production (Farmanguinhos - Fiocruz/ 2015), além do 1º lugar no Prêmio de Incentivo em Ciência, Tecnologia e Inovação para o SUS/ Categoria - tese de doutorado (Ministério da Saúde/2017).

Caracterização microestrutural

Cuffini apostou em duas formas de caracterização, bastante utilizadas na ciência de materiais, a estrutural e a microestrutural, juntamente com os pesquisadores que colaboraram no estudo: Cinira Fandaruff e Marcos Antônio Segatto Silva, da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC); Danilo Cesar Galindo Bedor e Davi Pereira de Santana, da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE); Helvécio Vinícius Antunes Rocha, do Laboratório de Sistemas Farmacêuticos Avançados do Instituto de Tecnologia em Fármacos (Farmanguinhos/ Fiocruz); Luca Rebuffi, Cristy Leonor Azanza Ricardo e Paolo Scardi, da Universidade de Trento (Itália).

Para a análise estrutural, valeram-se de diversas técnicas de foco nas dimensões moleculares, a saber: difração de raios X em pó (XRPD), calorimetria exploratória diferencial (XRPD) e espectroscopia no infravermelho (FTIR). Entretanto, o tamanho médio das partículas de EFV não foi suficiente para explicar os perfis de dissolução (in vitro) ou os resultados de bioequivalência (in vivo) do medicamento. “Todos os seis lotes seriam aprovados com os ensaios convencionais para a análise de matéria-prima antes da produção”, assegura a docente. 

Já a análise microestrutural trouxe respostas mais completas. Para tanto, os pesquisadores apostaram no modelamento total do padrão de difração em pó (em inglês, whole powder pattern modelling), técnica de investigação microestrutural de materiais nanocristalinos que conta com o aporte do software 

PM2K, desenvolvido pela Universidade de Trento, especificamente para utilização em casos similares. Com essa técnica, foi possível detectar os valores médios de tamanho e a distribuição dos domínios cristalinos nas partículas de EFV. “A difração de raios X é sensível ao tamanho dos domínios cristalinos (ou cristalitos), que são as regiões mais cristalinas devido a uma organização das moléculas a longo alcance”, relata Cuffini. 

“A dissolução e a biodisponibilidade de matérias-primas e produtos farmacêuticos têm sido tradicionalmente correlacionadas com várias características físico-químicas, como cristalinidade, polimorfismo, tamanho de partícula, carga de superfície molecular (presença de íons), densidade e porosidade, para citar algumas, fatores ainda desconsiderados por analistas e formuladores farmacêuticos”, acrescenta. A discussão sobre a correlação do tamanho das nanopartículas com a dissolução e a solubilidade é – para ela – muito recente e deve abrir um novo e amplo campo interdisciplinar entre a Engenharia de Materiais e a Farmacologia.

Proposta pedagógica do campus é pautada pelo desafio imposto pelas transformações do mundo atual, inerentes à 4a Revolução Industrial

Dois contextos são fundamentais para entender onde se insere a demanda preenchida pelo Campus São José dos Campos, pertencente à Unifesp. Por um lado, há o município em que ele se situa – São José dos Campos, um dos maiores e mais importantes do Brasil. De acordo com o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), a cidade é a 26ª mais populosa (com 713.943 habitantes) e tem o 19ª maior produto interno bruto (PIB) no país. Por outro, a opção pela instalação do Instituto de Ciência e Tecnologia (ICT/Unifesp) nessa área mostra-se acertada em face da reconhecida vocação do município: em São José dos Campos, estão localizam-se renomados institutos de pesquisa em ciência e tecnologia, como o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) e o Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), além de empresas como a Embraer, a General Motors, a Johnson & Johnson e a Petrobras.

A decisão da Unifesp de implantar o Campus São José dos Campos em um terreno de quase dez mil m², estrategicamente integrado ao Parque Tecnológico para contribuir com demandas de ideias e desenvolver conceitos científico-tecnológicos, contou com o apoio do Ministério da Educação e da Prefeitura do município. Em 2011, iniciou-se o bacharelado em Ciência e Tecnologia (BCT), um curso de graduação interdisciplinar, com duração de três anos, que permite aos alunos – após um ou dois anos adicionais – obter um novo diploma de Engenharia ou de bacharel em área específica da ciência e tecnologia. Atualmente, na graduação, o aluno pode escolher entre o bacharelado em Biotecnologia (BB), bacharelado em Ciência da Computação (BCC), bacharelado em Matemática Computacional (BMC), Engenharia Biomédica (EB), Engenharia de Computação (EC) e Engenharia de Materiais (EM). Futuramente, serão criadas a Engenharia de Controle e Automação e a Engenharia de Energia.

A proposta pedagógica do ICT/Unifesp é pautada pelo desafio imposto pelas transformações do mundo atual, caracterizado pela inovação e a alta tecnologia inerentes à 4a Revolução Industrial. Essa mudança de paradigma solicita da educação superior o desenvolvimento de habilidades e competências relacionadas com o pensamento sistêmico, a investigação, a abstração e a solidariedade – esta no sentido de cooperação. Dessa forma, o ensino no Campus São José dos Campos visa garantir condições para que os estudantes alcancem um desempenho profissional coerente com o contexto em que se inserem; melhorem a capacidade de trabalhar em equipe e de utilizar a informação de maneira autônoma; desenvolvam o espírito criativo e as próprias potencialidades no sentido da autorrealização; e, finalmente, elaborem um pensamento complexo em relação ao funcionamento do mundo.

Pós-graduação em números:

Dados extraídos do Sistemas Integrado de Informações Universitárias (SIIU) em 28/3/2019

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