Internship Reports and Monograph Entitled"Nanocatalytic Medicine: Concept, Trends, and Future Horizons"

Abstract

A medicina nanocatalítica surgiu como uma nanomedicina com diversas aplicações. A teoria fundamental por trás da sua função é o uso da catálise em conjunto com as nanopartículas, formando as partículas nanocatalíticas.A atividade das partículas nanocatalíticas é alterada pelos materiais e técnicas utilizados para a sua construção e por isso estes aspetos necessitam de uma seleção cuidada. A construção pode ser feita por técnicas bottom-up ou top-down. Nos métodos top-down, um material a granel é transformado em pequenas nanopartículas através do fornecimento de energia externa, enquanto que nos métodos bottom-up, as nanopartículas são construídas a partir de pequenas moléculas ou átomos. Os materiais escolhidos para a construção denanopartículas nanocatalíticas dependem da atividade requerida. Alguns exemplos de materiais utilizados são prata, sílica, sílica mesoporosa e material reticular.As partículas nanocatalíticas podem ser utilizadas para diagnóstico e terapêutica. No diagnóstico, são utilizados como agentes de contraste para exames de diagnóstico por imagem, devido à sua capacidade de conexão com o alvo analítico. Para fins terapêuticos, as partículas nanocatalíticas podem ser usadas tanto para terapias oncológicas como não oncológicas. Na terapia do cancro, elas podem ser utilizadas para oxigenar o tecido tumoral, funcionar como nanoreatores para transporte de medicamentos para as células tumorais ou acarretar propriedades de nanoenzimas. No campo não cancerígeno, estas partículas podem ser usadas em inúmeras doenças, como doenças infeciosas e não infeciosas, neurodegenerativas e genéticas.Devido ao interesse exponencial nos medicamentos nanocatalíticos, o mercado cresceu e espera-se que continue a crescer, atingindo 577 mil milhões de dólares em 2029. Alinhados com este crescimento, estão a ser introduzidos aspetos regulamentares para controlar a sua utilização e torná-los mais seguros. O futuro da NCM é promissor, principalmente se for utilizada com inteligência artificial, devido à sua capacidade de tornar os medicamentos nanocatalíticos mais individualizados.

Nanocatalytic medicine (NCM) has emerged as a nanomedicine with various applications. The fundamental theory behind the function of NCM is the use of catalysis together with nanoparticles, forming the nanocatalytic particles. The activity of nanocatalytic particles is altered by the materials and the construction techniques that are used for their formulation, and because of that, these aspects need to be well chosen. The construction can be done by bottom-up or top-down techniques. In the top down methods, a bulk material is transformed into small nanoparticles by supplying external energy, whereas in the bottom-up methods, the nanoparticles are constructed from small molecules or atoms. The chosen materials for the construction of nanocatalytic nanoparticles depend on the required activity. Some examples of materials are silver, silica, mesoporous silica, and reticular material.Nanocatalytic particles can be used for diagnosis and therapies. In the diagnosis, they are used as contrast agents for diagnostic imaging tests (DIT), due to their capacity to connect with target analytes. For therapeutical purposes, nanocatalytic particles can be used for both cancer and non-cancer therapies. In cancer therapy, they can be used to oxygenate tumor tissue, function as nanocarriers to transport drugs into tumor cells, or entail nanozyme properties. In the non-cancer field, these particles can be used in numerous diseases such as infectious and non-infectious, neurodegenerative, and genetic diseases.Due to the exponential interest in NCM, the market has grown and is expected to continue to grow, reaching $577 billion in 2029. Aligned with this growth, regulatory aspects are being introduced to control their use and make them safer. The future of NCM is promising, especially if it is used with artificial intelligence, due to its capacity to make nanocatalytic medicines more individualized.