Internship Reports and Monograph intitled “Nanosponges: concept, synthesis, and application in oncology”

Abstract

O Mestrado Integrado em Ciências Farmacêuticas da Faculdade de Farmácia da Universidade de Coimbra compreende um plano curricular vasto abrangendo praticamente todas as áreas das ciências farmacêuticas e, por consequência, todo o percurso do medicamento. Durante o quinto e último ano de curso é proposto aos alunos a realização de um Estágio Curricular com a duração de, sensivelmente, 6 meses, bem como a elaboração de uma Monografia, ambos partes integrante da unidade curricular Estágio Curricular. O presente documento único é fruto desta mesmo unidade curricular e encontra-se dividido em duas partes distintas. Primeiramente encontram-se os Relatórios de Estágio relativos ao meu período na Bluepharma Indústria, S.A., nomeadamente no Departamento Desenvolvimento de Negócio, bem como na Farmácia Teresa Bernardes Antunes. Os respetivos relatórios foram elaborados recorrendo a uma análise SWOT onde são evidenciados pontos fortes e fracos, bem como oportunidades e ameaças dos estágios realizados. Numa segunda parte encontra-se a Monografia que elaborei, intitulada de “Nanoesponjas: definição, síntese e aplicações em oncologia”. Atualmente o cancro ainda é um problema de saúde desafiante devido à sua natureza complexa, na qual os padrões e tendências de mortalidade variam consoante o país e os diferentes tipos cancro. Para além disso, as atuais estratégias de diagnóstico e tratamento não são eficazes na maioria dos casos, tornando o cancro na principal causa de morte prematura em todo o mundo. Outro fator que contribui para este cenário infeliz em oncologia é a grande dificuldade na entrega específica de agentes diagnósticos e fármacos no local do tumor. A nanotecnologia e o design racional de nanotransportadores fornecem uma estratégia de vanguarda para enfrentar estes problemas. As nanoesponjas (NSs) representam uma classe recente de nanopartículas frequentemente usadas como sistemas para administração de fármacos. A composição das NSs é baseada em polímeros hiper-reticulados com cavidades nanométricas, estando assim associadas a processos de fabrico simples e economicamente viáveis. Em geral, as NSs podem ser facilmente sintetizadas por evaporação do solvente ou por difusão do solvente de emulsão, oferecendo ainda uma variedade de designs cada um com as suas particularidades. Vários tipos de NSs têm vindo a ser desenvolvidos utilizando materiais distintos, como ciclodextrinas, polímeros, metais ou óxidos metálicos, péptidos, ARN e ADN, que levam a que as NSs obtidas sejam dotadas de características diferenciadas, como morfologia e afinidade para encapsular diferentes moléculas. Adicionalmente, também apresentam um vasto leque de aplicações, por exemplo, como sistemas de administração de fármacos ou como biossensores, ou controlo da expressão genética. A caracterização das NSs inclui a avaliação das suas propriedades coloidais e de carga, assim como a avaliação do seu desempenho consoante a via de administração pretendida. Estudos de estabilidade e avaliação de bio-interação com potenciais moléculas terapêuticas são também fundamentais para garantir a qualidade, segurança e eficácia adequadas para estes sistemas. Na presente revisão, é fornecida uma visão geral das NSs, em termos da sua síntese, tipos e aplicações como sistemas de administração de fármacos promissores na teranóstica e tratamento do cancro.

The Integrated Master's in Pharmaceutical Sciences at the Faculty of Pharmacy of the University of Coimbra comprehends a vast programmatic content covering practically all areas of pharmaceutical sciences and, consequently, the entire course of the medicine. In the fifth and final year of the course, students have the opportunity to do a curricular internship lasting approximately 6 months, as well as to write a monograph, both part of the Curricular Internship curricular unit. This document is the result of this same curricular unit and is divided into two distinct parts.First, there are the Internship Reports related to my period at Bluepharma Indústria, S.A., namely in the Business Development Department, as well as at Teresa Bernardes Antunes Pharmacy. The respective reports were prepared using a SWOT analysis where strengths and weaknesses are highlighted, as well as opportunities and threats of the internships carried out.Second, there is the Monograph I prepared entitled “Nanosponges: definition, synthesis and applications in oncology”.Cancer remains a challenging health issue due to its complex nature in which mortality patterns and trends in mortality vary from country to country and across specific cancer types. Also, the current diagnosis strategies and therapies are not effective in most cases, making cancer the leading cause of premature death worldwide. Contributing for this unfortunate scenario is the major difficulty in delivering diagnostic agents and drugs specifically to tumor sites. Nanotechnology and the rational design of nanocarriers provide an avant-garde strategy to tackle this problem. Nanosponges (NSs) represent a recent class of nanoparticles often used as drug delivery systems (DDSs). Their composition is based on hyper reticulated polymers with cavities in the nanorange, being associated to a simple and cost-effective manufacturing process. In general, NSs can be easily synthesized by solvent evaporation or emulsion solvent diffusion and offer a variety of designs each one with different particularities. Several types of NSs have been developed using distinct materials, such as cyclodextrins, polymers, metals or metal oxides, peptides, RNA and DNA, which endow them with differentiated characteristics, such as morphology and the affinity to encapsulate different molecules. They also offer a wide range of applications, i.g. as drug delivery systems or as biosensors, and control gene expression. Characterization of NSs includes the evaluation of their colloidal and loading properties, as well as their performance depending on the intended route of administration. Stability studies and biointeraction assessment with potential therapeutic molecules are also required to ensure adequate system quality, safety and efficacy. In the present review, an overview of NSs is provided, in terms of their synthesis, types, and applications as promising DDS in cancer theranostics and cancer therapy.