BR112019012984A2 - nanopartículas para uso para tratar um transtorno neuronal - Google Patents

Abstract

a presente invenção se refere ao campo médico, em particular, ao tratamento de transtornos neurológicos. mais especificamente, a presente invenção se refere a uma nanopartícula ou um agregado de nanopartículas para uso na prevenção ou no tratamento de uma doença neurológica ou pelo menos um sintoma da mesma em um indivíduo, quando a nanopartícula ou o agregado de nanopartículas é exposto a um campo elétrico, em que o material da nanopartícula ou do agregado de nanopartículas é selecionado a partir de um material condutor, um material semicondutor, um material isolante com uma constante dielétrica (eijk) igual ou acima de 200 e um material isolante com uma constante dielétrica (eijk) igual ou abaixo de 100. a mesma se refere adicionalmente a composições e kits que compreendem essas nanopartículas e/ou agregados de nanopartículas, assim como aos usos dos mesmos.

Description

NANOPARTICULAS PARA USO PARA TRATAR UM TRANSTORNO

NEURONAL [0001] A presente invenção se refere ao campo médico, em particular, ao tratamento de transtornos neurológicos. Mais especificamente, a presente invenção se refere a uma nanoparticula ou um agregado de nanoparticulas para uso na prevenção ou no tratamento de uma doença neurológica ou pelo menos um sintoma da mesma em um indivíduo quando a nanoparticula ou o agregado de nanoparticulas é exposto a um campo/estimulo elétrico, em que o material da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas é selecionado a partir de um material condutor, um material semicondutor, um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou acima de 200 e um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou abaixo de 100. A mesma se refere adicionalmente a composições e kits que compreendem essas nanoparticulas e/ou agregados de nanoparticulas, assim como aos usos dos mesmos.

ANTECEDENTES [0002] Os transtornos neurológicos são uma preocupação principal com a saúde (Neurological disorders public health challenges. WHO, 2006). A debilitação de função de rede neural pode ter origens diferentes. A doença de Parkinson é um transtorno de movimento causado pela morte de neurônios de dopamina na substância negra (substantia nigra), localizada no cérebro intermediário. O derrame corresponde a um bloqueio no suprimento de sangue do cérebro. Sem oxigênio, os neurônios na área afetada morrem, e a parte do corpo controlada por essas células não pode funcionar. A doença de Huntington é um transtorno genético. A epilepsia

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2/88 é um transtorno causado por excitação anormal de grandes grupos de neurônios em várias regiões do cérebro. A doença de Alzheimer é um transtorno neurodegenerativo caracterizado pela morte de neurônios no hipocampo, córtex cerebral e outras regiões do cérebro. As causas de transtornos do espectro do autismo são multifatoriais: genéticas, ambientais, etc.

[0003] Os transtornos neurológicos podem ser classificados dependendo dos sintomas primários que afetam os pacientes. Três tipos principais de sintomas são observados: Os transtornos motores, transtornos psiquiátricos (humor/social) e transtornos cognitivos como adicionalmente explicado no presente documento abaixo.

[0004] Os transtornos motores englobam tremor, hipocinesia como bradicinesia ou discinesia, torção muscular, rigidez, instabilidade postural, congelamento de marcha, etc. As doenças que apresentam transtornos motores incluem tipicamente doença de Parkinson, distonia, epilepsia, doença de Huntington e sindrome de Tourette.

[0005] Os transtornos psiquiátricos constituem uma variedade de doenças que apresentam sintomas de debilitações de humor/sociais. Uma lista não exaustiva inclui transtornos do espectro do autismo, transtornos de esquizofrenia, transtornos bipolares, transtornos depressivos, transtornos de ansiedade, transtornos obsessivos-compulsivos, transtornos relacionados a substância e/ou de dependência (definition from the Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, 2013, fifth edition, the American Psychiatric Association). Alguns pacientes que sofrem de transtornos motores, como a doença de Parkinson e a distonia,

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3/88 podem desenvolver transtornos psiquiátricos no estágio tardio das doenças.

[0006] Os transtornos cognitivos estão presentes em muitos, se não todos, os transtornos mentais (por exemplo, esquizofrenia, transtornos bipolares) . Apenas os transtornos cujos recursos principais são cognitivos são incluídos na categoria de transtornos cognitivos. Os transtornos cognitivos afetam a vida diária dos pacientes: tarefas simples são complicadas para alcançar. A demência é um transtorno cognitivo representativo e o mesmo é um termo geral para um declínio na capacidade mental suficientemente grave para interferir com a vida diária. A doença de Alzheimer é um tipo peculiar de demência, com um aspecto neurodegenerativo.

[0007] Os transtornos neurológicos são, quando possível, tratados com fármacos que atuam na regulação do nivel de neurotransmissores no cérebro e no controle de interações com seus receptores de nuerotransmissor especifico. Os neurotransmissores principais envolvidos são: glutamato, ácido γ-aminobutirico (GABA), dopamina e acetilcolina. O glutamato e os neurotransmissores de GABA são de interesse peculiar, visto que desempenham o papel principal no aumento (Platt et al. , The Veterinary Journal, 2007, 173, 278-286: The role of glutamate in central nervous system health and disease - a review) e na redução de excitabilidade neuronal, respectivamente (Holmes et al., Mental Retardation and Developmental Disabilities, 1995, 1, 208-219: Role of glutamate and GABA in the pathophysiology of epilepsy) . A dopamina está envolvida em várias funções cerebrais: o controle de movimento por meio dos gânglios basais (um nivel

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4/88 inadequado de dopamina nos gânglios basais resulta em movimentos descontrolados), comportamento de busca de recompensa prazerosa (a perturbação pode levar à dependência disfuncional), cognição (transtornos de dopamina nos lóbulos frontais podem levar ao declínio nas funções neurocognitivas) , etc. (Alcaro et al., Brain Res. Rev., 2007, 56(2), 283-321: Behavioral functions of the mesolimbic dopaminergic system: an affective neuroethological perspective). A acetilcolina é um neurotransmissor envolvido na aprendizagem e na memória no nivel de sistema nervoso central (Hasselmo et al., Curr Opin Neurobiol, 2006, 16(6), 710-715: The role of acetylcholine in learning and memory). [0008] Uma medicação comum para aliviar os sintomas motores da doença de Parkinson é a levodopa, que é transformada em dopamina no cérebro e dessa forma ajuda no equilíbrio do déficit na dopamina. A levodopa é associada à carbidopa, que ajuda na evitação da transformação de levodopa em dopamina em todo o corpo. Um problema do tratamento de levodopa é o fenômeno de liga-desliga, que resulta em fases de imobilidade e incapacidade associadas à depressão alternada com suavizações jubilantes (fees et al., J Neurology Neurosurgery Psychiatry, Special Supplement, 1989, 29-37: The on-off phenomenon). A não responsividade dos pacientes de doença de Parkinson de estágio tardio a esse tratamento é um problema (Fabbri et al. , Parkinsonism and related disorders, 2016: Do patients with late-stage Parkinson's disease still respond to levodopa?). Outras medicações comuns para tratar sintomas de transtornos neuropsiquiátricos, como os sintomas positivos, ilusões e alucinações, na esquizofrenia são fármacos antipsicóticos.

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5/88 [0009] Entretanto, os tratamentos terapêuticos de sintomas de transtornos neurológicos com fármacos são não específicos e, assim, os mesmos podem induzir eventos adversos graves. Além disso, a resistência ao fármaco usado pode surgir.

[0010] Com a compreensão avançada de neurociência, o cérebro pode ser pensado como uma rede elétrica, que codifica e transmite informações através de seus fios elétricos, os neurônios. A conectividade entre os neurônios é simples e complexa ao mesmo tempo: simples porque depende de influxo/efluxo de ions dentro de neurônios, o que resulta em potenciais de ação (ou picos de atividade elétrica); complexa porque a rede cerebral é composta por centenas de bilhões de neurônios, que formam nós, conectores e módulos que demonstram interações coordenadas, em várias escalas espaciais e temporais (Fornito et al. , Nature Reviews Neuroscience, 2015, 16, 159-172: The connectomics of brain disorders). A comunicação neural depende dos componentes anatômicos que conectam neurônios individuais (estrutura) e do processo de transmitir informações (função). Ambos os aspectos afetam o desempenho geral do sistema nervoso. As interações neuronals são traduzidas por oscilações do padrão de atividade elétrica cerebral, oscilações as quais são mensuráveis tipicamente por eletroencefalograma (EEG). Diferentes bandas de frequência de oscilações são observadas: delta, teta, alfa, beta, gama (Ward et al., Trends in Cognitive Sciences, 2003, 7 (12), 553-559: Synchronous neural oscillations and cognitive processes) . Estruturalmente, o recurso neuroanatômico mais importante ο cérebro é a conectividade abundante entre os neurônios, o

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6/88 que reflete a importância da comunicação neural. A sincronização de oscilações (sincronia) entre uma área cerebral e a outra parece constituir o último nivel de codificação de informações [primeiro nivel (neurônio) : potenciais de ação; segundo nivel (rede neuronal (ou redes neuronals)): oscilações neuronals] trazendo-se coordenação espaço-temporal (Engel et al., Nature Reviews Neuroscience, 2001, 2, 704-716: Dynamic predictions: oscillations and synchrony in top-down processing). Principalmente, surge evidência de que um padrão delicadamente equilibrado de sincronização e dessincronização no espaço e no tempo é fundamental ao desempenho funcional do sistema nervoso (Schnitzler et al., Nature Reviews Neuroscience, 2005, 6, 285-296: Normal and pathological oscillatory communication in the brain). Os processos de sincronização anormais (muito alto e/ou sincronia muito estendida, isto é, também denominada hipersincronia, ou sincronia muito baixa, isto é, também denominada sincronia debilitada), foram associadas a vários transtornos cerebrais, como epilepsia, esquizofrenia, demência e doença de Parkinson (Schnitzler et al., Nature Reviews Neuroscience, 2005, 6, 285-296: Normal and pathological oscillatory communication in the brain).

[0011] Atualmente, a modulação do padrão de atividade elétrica de neurônios (neurodemodulação) pode ser induzida através de estimulações elétricas. As técnicas atuais para produzir um estimulo elétrico no cérebro utilizam uma estimulação elétrica direta ou a indução de um campo elétrico através da aplicação de uma corrente elétrica através de uma bobina magnética. Visto que certos transtornos neurológicos afetam áreas no cérebro profundo e visto que a profundidade

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7/88 de penetração do campo elétrico é fraca, a implantação cirúrgica de eletrodos dentro do cérebro para entregar continuamente estímulos elétricos foi implementada e constitui a técnica de estimulação cerebral profunda (DBS) . Sua eficácia depende dos parâmetros usados para a estimulação, especialmente a frequência. Em 1987, constatouse que uma estimulação de alta frequência (> 100 Hz) do ventralis intermedius (VIM) com eletrodos implantados alivia os sintomas de tremor para pacientes que sofrem de doença de Parkinson (Benabid et al. , Applied Neurophysiology, 1987, 50, 344-346: Combined (thalamotomy e estimulação) stereotactic surgery of the VIM thalamic nucleus for bilateral Parkinson disease). Além disso, foi mostrado em macacos que a estimulação de alta frequência (> 100 Hz) , comparada com a estimulação de baixa frequência (< 50 Hz), permite alterações no padrão de disparo temporal de neurônios no globo pálido externo (globus pallidus externai (GPe)) e o globo pálido interno (globus pallidus internai (GPi)) (padrão de disparo regular sincronizado por estimulo), que bloqueia a transmissão de padrões alterados de atividade neuronal nos gânglios basais para suas estruturas-alvo no tálamo e no tronco encefálico, aliviando, assim, os sintomas de bradicinesia e rigidez (Hashimoto et al., The Journal of Neuroscience, 2003, 23(5), 1916-1923: Stimulation of the subthalamic nucleus changes the firing pattern of pallidal neurons) . DBS é atualmente aprovado para tratar vários transtornos motores (doença de Parkinson, distonia, tremor essencial, epilepsia) e transtornos psiquiátricos (transtorno obsessivo-compulsivo, depressão).

[0012] Entretanto, várias desvantagens podem ser

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8/88 associadas a DBS, a primeira sendo a invasividade da técnica e os riscos de várias complicações como hemorragia, convulsões epiléticas, infecções, migração de condutor, rompimento de condutor, etc. (Fenoy et al. , J Neurosurg, 2014, 120, 132-139: Risks of common complications in DBS surgery: management and avoidance) .

[0013] A focalidade (isto é, resolução espacial) do campo elétrico gerado no alvo é outra preocupação. A difusão de estimulo elétrico também foi ligada aos efeitos colaterais como a depressão. Muito da pesquisa foi dedicado ao projeto de novos tipos de eletrodos que podem se deslocar e confinar o estimulo dentro de uma certa área (Luan et al., Frontiers in Neuroengineering, 2014, 7(27), 1-9: Neurornodulation: present and emerging methods). Outros aspectos tecnológicos estão sob avaliação: os eletrodos (ou condutores), seu tamanho, a invasividade do dispositivo de DBS, o material que constitui os condutores, a compatibilidade com técnicas de imageamento (ressonância magnética), a vida de batería do gerador de pulso interno (IPG) associada à necessidade de estimulação contínua.

[0014] Os outros tipos existentes principais de estimulação elétrica, a saber, a estimulação elétrica transcraniana ou a estimulação magnética transcraniana têm a vantagem de não serem invasivas, porém, a profundidade de penetração do campo elétrico é fraca. Desse modo, suas aplicações são limitadas à estimulação do córtex cerebral (o cérebro profundo não é alcançável). Ademais, a resolução espacial permanece insatisfatória.

[0015] A estimulação elétrica do cérebro permanece um método relevante para tratar transtornos neuronals.

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Entretanto, há uma necessidade de uma entrega mais localizada do estímulo elétrico, e uma profundidade aumentada de penetração sem afetar as áreas cerebrais circundantes, para evitar os efeitos colaterais como efeitos colaterais psiquiátricos; por fim, aumentando a razão de benefício/risco de tratamento.

[0016] Recentemente, as técnicas de estimulação neural não invasivas têm sido contempladas, como o uso de luz ou ultrassom para estimular diretamente os neurônios. Contudo, essas técnicas sofrem de uma resolução espacial insatisfatória. De modo interessante, os nanomateriais com propriedades exclusivas foram explorados como mediadores para converter um estímulo primário transmitido sem fio em um estímulo secundário localizado, primariamente, o campo elétrico ou calor, na interface nanomaterial-neurônio ( (Wang Y. & Guo L. Frontiers in Neuroscience. 2016; volume 10, artigo 69, Nanomaterial-enabled neural stimulation). Assim, a transdução optoelétrica foi mostrada com o uso de pontos quânticos, a transdução optotérmica com o uso de nanomateriais de ouro, transdução magnetoelétrica com o uso de nanopartícuias magnetoelétricas, transdução magnetotérmica com o uso de nanopartícuias superparamagnéticas e transdução acústico-elétrica com o uso de nanomateriais piezoelétricos. A maioria dessas técnicas emergentes com o uso de nanomateriais exige o desenvolvimento simultâneo da fonte de energia para fornecer estimulação neural. Ademais, a energia de entrada precisa ser transduzida em um estímulo secundário eficaz que exige estrutura e composição de nanopartícuia bem definidas, assim como a persistência da estrutura e composição da nanopartícuia ao

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10/88 longo do tempo.

[0017] Por exemplo, nanoparticulas magnetoelétricas (ME) são nanoparticulas compósitas que exibem propriedades piezoelétricas e magnetostritivas. Concretamente, o efeito de ME permitiu, por exemplo, por nanoparticulas de CoFe204~ BaTiOs, resultados das ações combinadas de dois materiais distintos, isto é, um material magnetostritivo (CoFe204) e um material piezoelétrico (BaTiOs) . Mais precisamente, quando as nanoparticulas de CoFe204-BaT103 são expostas a um campo magnético: primeiro, o material magnetostritivo muda seu comprimento (volume), causando, assim, um estresse local, segundo, o material piezoelétrico produz uma polarização elétrica (uma carga) como uma reação a esse estresse local. Nenhum do material magnetostritivo ou do material piezoelétrico é capaz de gerar, por si só, um efeito de ME ou uma polarização elétrica quando exposto a um campo magnético, como explicado por Grassinger R. et al.

(Grassinger R. et al. , Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2008, 320, 1972-1977: The physics of magnetoelectric composites).

[0018] A presente invenção lida com nanoparticulas e/ou agregados de nanoparticulas (agregados de nanoparticulas) para uso para prevenir ou tratar/para uso na prevenção ou no tratamento de uma doença neurológica (tipicamente transtornos das redes neuronals) ou pelo menos um sintoma da mesma, quando a nanoparticula ou o agregado de nanoparticulas é exposto a um campo elétrico. O campo elétrico é tipicamente aplicado através de estimulação cerebral profunda (DBS), estimulação elétrica transcraniana (TES) ou estimulação magnética transcraniana (TMS).

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11/88 [0019] As nanoparticulas ou os agregados de nanoparticulas normalizam a sincronização de oscilações neuronals (aprimoram a sincronia) dentro e/ou entre as redes neuronals e dentro e/ou entre regiões distintas do cérebro, e aprimoram a resolução espacial (focalidade) da estimulação elétrica, enquanto usam técnicas-padrão de estimulação elétrica. As nanoparticulas ou os agregados de nanoparticulas descritos no presente documento pelo inventores, portanto, ajudam o individuo/paciente a retornar a um estado saudável.

[0020] Ademais, as nanoparticulas ou os agregados de nanoparticulas da presente invenção permitem uma diminuição da corrente aplicada, da tensão, da largura de pulso e/ou da frequência e, portanto, reduzem a toxicidade potencial conhecida relacionada à corrente elétrica aplicada/induzida. BREVE DESCRIÇÃO [0021] No presente documento, é descrita vantajosamente pela primeira vez, uma nanoparticula ou um agregado de nanoparticulas para uso para prevenir ou tratar/para uso na prevenção ou no tratamento de uma doença neurológica ou pelo menos um sintoma da mesma em um indivíduo que precisa do mesmo quando a nanoparticula ou o agregado de nanoparticulas é exposto a/excitado ou ativado por um campo/estimulo elétrico. 0 material da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas é tipicamente selecionado a partir de um material condutor, um material semicondutor, um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou acima de 200, e um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou abaixo de 100.

[0022] Também descrito no presente documento é o uso de

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12/88 uma nanoparticula ou um agregado de nanoparticulas para preparar uma composição para prevenir ou tratar uma doença neurológica como descrito no presente documento ou pelo menos um sintoma da mesma em um indivíduo que precisa do mesmo.

[0023] Ainda no presente documento, é descrita uma composição para uso para prevenir ou tratar/para uso na prevenção ou no tratamento de uma doença neurológica ou pelo menos um sintoma da mesma em um indivíduo exposto a um campo elétrico, em que a composição compreende ou consiste em nanoparticulas e/ou agregados de nanoparticulas e um suporte farmaceuticamente aceitável, e em que o material da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas é tipicamente selecionado a partir de um material condutor, um material semicondutor, um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou acima de 200, e um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou abaixo de 100.

[0024] Adicionalmente no presente documento, é descrito um kit que compreende pelo menos duas nanoparticulas e/ou agregados de nanoparticulas distintos, em que cada nanoparticula ou agregado de nanoparticulas consiste em um material distinto tipicamente selecionado a partir de um material condutor, um material semicondutor, um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou acima de 200 e um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou abaixo de 100, e usos dos mesmos tipicamente na prevenção ou no tratamento de/em um método para prevenir ou tratar uma doença neurológica ou pelo menos um sintoma da mesma em um indivíduo.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0025] Estima-se que o sistema nervoso humano consista em

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13/88 aproximadamente 80-120 bilhões de células nervosas (Herculano-Houzel S. Frontier in Human Neuroscience (2009), 3(31): 1-11, The human brain in numbers: a linearly scaledup primate brain). A característica determinante de urn neurônio (ou célula nervosa) é sua habilidade de transmitir sinais elétricos na forma de potenciais de ação.

[0026] O neurônio/a célula nervosa constitui o nó elementar do cérebro. As células nervosas podem se comunicar uma com a outra de uma maneira altamente estruturada, que forma redes neuronals. O neurônio se comunica por meio de conexões sinápticas. Dentro do neurônio, os nanocircuitos constituem o maquinário bioquímico subjacente para mediar as propriedades neuronais-chave como aprendizagem e memória e a gênese de ritmicidade neuronal.

[0027] Um microcircuito pode ser formado com apenas alguns neurônios interconectados e pode realizar tarefas sofisticadas como mediar reflexos, processar informações sensoriais, iniciação de locomoção e mediação de aprendizagem e memória. Um macrocircuito é uma rede mais complexa que consiste em múltiplos microcircuitos incorporados. Os macrocircuitos mediam funções cerebrais superiores como o reconhecimento e a cognição de objeto. Assim, múltiplos níveis de redes ocupam o sistema nervoso.

Excitabilidade de rede neural [0028] Os neurônios enviam mensagens eletroquimicamente (isto é, agentes quimicos/ions causam um sinal elétrico). Os ions importantes no sistema nervoso são o sódio e o potássio, cálcio e cloreto. Quando um neurônio não está enviando um sinal, o mesmo está em repouso. Quando um neurônio está em repouso, o interior do neurônio é negativo em relação ao

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14/88 lado externo. Embora as concentrações dos diferentes ions tentem se equilibrar em ambos os lados da membrana, as mesmas não podem visto que a membrana celular permite apenas que alguns ions passem através de canais (canais iônicos). Além desses canais iônicos seletivos, há uma bomba que usa energia para mover três ions de sódio para fora do neurônio para cada dois ions de potássio que a mesma coloca para dentro. Por fim, quando todas essas forças se equilibram, e a diferença na tensão entre o lado interno e o lado externo do neurônio é medida, o potencial de membrana em repouso (também o potencial em repouso) de um neurônio é cerca de -70 mV. Isso significa que o interior do neurônio é 70 mV a menos que o lado externo. Em repouso, há relativamente mais ions de sódio no lado externo do neurônio e mais ions de potássio dentro desse neurônio. Um potencial de ação (também identificado como pico ou impulso) ocorre quando um neurônio envia informações axón abaixo, na direção contrária ao corpo celular. Isso significa que algum evento (um estimulo) faz com que o potencial em repouso se mova para 0 mV. Quando a despolarização alcança cerca de -55 mV, o neurônio dispara um potencial de ação. Se a despolarização não alcançar esse nível de limiar critico, então, nenhum potencial de ação dispara (mecanismo de liga/desliga). Além disso, quando o nível de limiar é alcançado, um potencial de ação de amplitude fixa sempre dispara. Portanto, a despolarização não alcança o limiar ou um potencial de ação total é gerado.

[0029] Uma grande variabilidade é encontrada na velocidade da propagação de potenciais de ação. De fato, a velocidade de propagação dos potenciais de ação em nervos

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15/88 pode variar de 100 metros por segundo a menos de um décimo de um metro por segundo. Enquanto a constante de tempo é um Índice de quão rapidamente uma membrana irá responder a um estimulo no tempo, a constante de espaço (também a constante de comprimento) é um Índice de quão bem um potencial elétrico irá se difundir ao longo de um axón como uma função de distância.

Conectividade dentro e entre as redes neuronais [0030] Há três tipos de rede de conectividade que são usadas para investigar a comunicação dentro e através do cérebro. A conectividade estrutural é baseada na detecção das faixas de fibra que conectam fisicamente as regiões do cérebro. Essas são os mapas de rede anatômica que indicam possíveis trajetórias que os sinais podem percorrer no cérebro. A conectividade funcional identifica a atividade nas regiões do cérebro que têm frequência, fase e/ou amplitude similar de atividade correlacionada. A conectividade efetiva usa as informações de conectividade funcional e vai um passo além e determina a influência direta ou indireta que um sistema neural pode ter sobre outro, mais especificamente, a direção do fluxo dinâmico de informações no cérebro (Bower et al. , Neuropsychiatric Electrophysiology, 2016, 2(1), 1-12: Coherence a measure of the brain networks: past and present). A atividade sincronizada dentro de uma rede neuronal pode ser detectada por magnetoencefalograma (MEG), eletroencefalograma (EEG) , Imageamento de Ressonância Magnética Funcional (FMRI) ou Tomografia de Emissão de Positron (PET), então, imagem utilizando a análise de conectividade de rede. MEG (Magnetoencefalograma) ou EEG (Eletroencefalograma) são

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16/88 preferenciais, visto que os mesmos têm alta resolução temporal para resolver o fluxo dinâmico de informações. A análise de conectividade do cérebro é realizada para mapear as redes de comunicação necessárias para que o cérebro funcione. As regiões especificas no cérebro são especializadas para processar certos tipos de informações. As técnicas de imageamento revelaram que essas regiões são conectadas e se comunicam com outras regiões especializadas através de redes no cérebro. Coherence (Bowyer et al. , Neuropsychiatric Electrophysiology, 2016, 2(1), 1-12: Coherence a measure of the brain networks: past and present.) é uma técnica matemática que quantifica a frequência e a amplitude da sincronicidade (o estado de estar em sincronia ou de estar sincronizado) de padrões neuronals de atividade cerebral oscilante. A detecção da ativação sincrona de neurônios pode ser usada para determinar o bem-estar ou a integridade da conectividade funcional no cérebro humano. Sobrepor os mapas de conectividade funcional às imagens de conectividade estrutural e a direção de uso do fluxo de informações derivado da conectividade eficaz fornece um entendimento completo de como o cérebro funciona. Essas técnicas ajudam a avaliar as terapias de tratamento com base em imageamento de conectividade cerebral pré- e póstratamento.

[0031] 0 cérebro intacto expressa padrões complexos de atividade sincrona, associada com estados diferentes do organismo, de ritmo delta lento (0,5-4 Hz), através de teta (4-8 Hz), alfa (8-12 Hz), beta (15-30 Hz) e gama (30-70 Hz) oscilações. De modo interessante, a cultura dissociada de estruturas corticais oferece um sistema conveniente para a

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17/88 examinação das regras que governam o surgimento, a geração e difundir de disparo de rede (picos) e surtos (aglomerados de picos) em populações de neurônios interconectados densamente. A atividade de rede pode ser registrada por períodos estendidos de tempo de uma maneira não invasiva e com resolução de tempo finito com o uso de arranjos de múltiplos eletrodos. A cultura dissociada 2-dimensional pode ser usada como um sistema de teste viável para estudar regras que governam a formação e manutenção de atividade de rede no cérebro, permitindo o teste de hipótese que não pode ser solucionada no cérebro intacto (Cohen E. et al., Brain Research, 2008, 1235, 21-30: Deteminants of spontaneous activity in networks of cultured hippocampus) .

[0032] No presente documento, é descrita vantajosamente pela primeira vez, uma nanoparticula ou um agregado de nanoparticulas para uso para prevenir ou tratar/para uso na prevenção ou no tratamento de uma doença neurológica ou pelo menos um sintoma da mesma em um indivíduo que precisa do mesmo quando a nanoparticula ou o agregado de nanoparticulas é exposto a um campo elétrico. O material da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas é tipicamente selecionado a partir de um material condutor, um material semicondutor, um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou acima de 200, e um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou abaixo de 100.

[0033] O termo tratamento se refere ao tratamento terapêutico ou medidas capazes de prevenir, aliviar ou curar uma doença, transtorno ou estado disfuncional como descrito no presente documento. Esse tratamento é, de fato, destinado a um indivíduo mamífero, preferencialmente um indivíduo

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18/88 humano que precisa do mesmo. São considerados assim, os indivíduos já identificados (diagnosticados) como sofrendo com uma doença, um transtorno ou estado disfuncional como descrito no presente documento, ou aqueles considerados em risco de desenvolver essa doença, transtorno ou estado disfuncional para quem o tratamento é um tratamento preventivo ou profilático.

[0034] A modulação anormal da comunicação oscilatória entre neurônios, de fato, existe em diferentes tipos de doenças ou transtornos neurológicos (também identificados no presente documento como doenças ou transtornos neurais) (Uhlhaas et al. , Neuron, 2006, 52, 155-168: Neural synchrony in brain disorders: relevance for cognitive dysfunctions and pathophysiology; Basar E. et al. International Journal of Psychophysiology 103 (2016) 135-148, What does the broken brain say to the neuroscientist? Oscillations and connectivity in schizophrenia, Alzheimer's disease, and bipolar disorder).

[0035] 0 sistema nervoso humano é dividido no sistema nervoso central (CNS) e no sistema nervoso periférico (PNS). O CNS, por sua vez, é dividido no cérebro e no cordão espinhal, que está situado na cavidade craniana do crânio e o canal vertebral, respectivamente. O CNS e o PNS, atuando em concerto, integram informações sensoriais e funções motoras de controle e cognitivas. A Figura 1 mostra uma imagem simplificada da estrutura cerebral.

[0036] A sincronia (ou a sincronização) dentro e/ou entre as redes neuronals, dentro e/ou entre as regiões distintas do cérebro é realizada através da coordenação de oscilações neuronals no tempo (Buzsaki et al. , Science, 2004, 304, 1926

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1929: Neuronal oscillations in cortical networks). Os transtornos motores são tipicamente devido à hipersincronia, que significa que a sincronização de oscilações dentro e/ou entre as redes neuronals dentro e/ou entre as regiões distintas do cérebro é muito alta e/ou muito estendida. Os transtornos psiquiátricos e cognitivos são tipicamente devido a uma sincronia debilitada, que significa que a sincronização de oscilações dentro e/ou entre as redes neuronals dentro e/ou entre as regiões distintas do cérebro é reduzida (tipicamente apresenta uma atividade reduzida) ou até mesmo desaparece (consultar Tabela 1: Sincronia neural anormal em transtornos neurológicos (adaptado de Uhlhaas et al., Neuron, 2006, 52, 155-168: Neural synchrony in brain disorders: relevance for cognitive dysfunctions and pathophysiology) .

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Tabela 1:

Tipo de sintomas	Transtorno neurológico	Sincronia neural
Motor	doença de Parkinson	alto
epilepsia
Distonia
Psiquiátrico	Esquizofrenia	Debilitado
Autismo
Cognitivo	Doença de Alzheimer

[0037] Visto que a coerência é uma técnica matemática que quantifica a frequência e a amplitude da sincronicidade (o estado de estar em sincronia ou de estar sincronizado) de padrões neuronals de atividade cerebral oscilante, é possível pensar que uma coerência muito alta e uma muito baixa estão envolvidas em transtornos motores e transtornos psiquiátricos/cognitivos, respectivamente (Bowyer et al., Neuropsychiatric Electrophysiology:, 2016, 2(1), 1-12: Coherence a measure of the brain networks: past and present) (consultar a Figura 2).

[0038] Em um aspecto particular, a doença ou o transtorno neurológico alvejado no contexto da invenção é selecionado a partir da doença de Parkinson, da doença de Alzheimer, da epilepsia, transtorno obsessivo-compulsivo, transtorno do espectro do autismo, transtorno de depressão, distonia, sindrome de Tourette, esquizofrenia, derrame, afasia, demência, zumbido, doença de Huntington, tremor essencial, transtorno bipolar, transtorno de ansiedade, transtorno de dependência, estado vegetative de consciência, por exemplo, selecionado a partir da doença de Parkinson, da doença de

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Alzheimer, epilepsia, transtorno obsessivo-compulsivo, transtorno do espectro do autismo, transtorno de depressão, distonia, sindrome de Tourette, esquizofrenia, derrame, afasia, demência, zumbido, doença de Huntington, tremor essencial, transtorno bipolar, transtorno de dependência, estado vegetative de consciência e pelo menos um sintoma dos mesmos.

[0039] Como já explicado no presente documento acima, as doenças ou transtornos neurológicos podem ser classificados dependendo dos sintomas primários que afetam os pacientes que são transtornos motores, transtornos psiquiátricos(de humor/sociais) e transtornos cognitivos como adicionalmente detalhado no presente documento abaixo.

Exemplo de transtornos motores

Doença de Parkinson [0040] A doença de Parkinson (PD) afeta cerca de 7 a 10 milhões de pessoas mundialmente e é caracterizado por tremor, discinesia, bradicinesia, congelamento de marcha, etc. PD é uma doença degenerativa, lentamente progressiva, do cérebro. A mesma afeta as células nervosas nas áreas do cérebro chamadas de gânglios basais e a substância negra. As células nervosas na substância negra produzem dopamina, um neurotransmissor que atua como um mensageiro quimico nos circuitos cerebrais importantes para planejar e controlar o movimento corporal. Na PD, as células nervosas produtoras de dopamina da substância negra morrem prematuramente em alguns indivíduos (Corti et al., Physiol Rev, 2011, 91, 1161-1218: What genetics tells us about the causes and mechanisms of Parkinson's disease). Quando os receptores de dopamina no corpo esfriado não são adequadamente estimulados, partes dos

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22/88 gânglios basais são sub- ou superestimuladas. Em particular, o núcleo subtalâmico (STN) se torna super-reativo e atua como um acelerador no globo pálido interno (globus pallidus internus (GPi) ) . A superestimulação do GPi tem um efeito superinibitório no tálamo, que, por sua vez, diminui sua saida e causa retardamento de movimento e rigidez (Guo et al. , Frontiers in Computational Neuroscience, 2013, 7, 124, 1-11: Basal ganglia modulation of thalamocortical relay in Parkinson's disease and dystonia).

[0041] A falta de dopamina na PD foi relacionada à sincronização oscilatória excessiva na frequência beta ao longo da rede motora de gânglios basais corticais. De fato, é previsto que os níveis de dopamina nos gânglios basais suprimem a beta sincronia, que, por sua vez, media o envolvimento dopaminérgico necessário para antecipação de movimento (Jenkinson et al. , Trends in Neuroscience, 2011, 34(12), 611-618: New insights into the relationship between dopamine, beta oscillations and motor function). Se o nível de dopamina nos gânglios basais não for suficientemente alto, então, não há mais o controle de sincronia de beta oscilações, e a lentidão de movimentos por surgir. Outra observação em pacientes de Parkinson leva à conclusão de que as oscilações corticais na banda beta, leva e conduz aquelas nos gânglios basais (Lalo et al. , The Journal of Neuroscience, 2008, 28(12), 3008-3016: Patterns of bidirectional communication between cortex and basal ganglia during movement in patients with Parkinson disease) .

[0042] A Estimulação Cerebral Profunda (DBS) pode ser usada para tratar os sintomas de tremor e rigidez (Eusebio et al. , J Neurol Neurosurg Psychiatry, 2011, 82, 569-573:

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Deep brain stimulation can suppress pathological synchronization in parkinsonian patients) . 0 tratamento de sintomas de PD por DBS é aprovado pelo FDA desde 2002 (tremor essencial desde 1997). Os parâmetros estimulatórios mais comumente usados, utilizáveis no contexto da invenção em combinação com as nanopartícuias descritas no presente documento são: 130 a 185 Hz em frequência, 60 a 210 ps em largura de pulso e 1 a 3,5 V em amplitude de tensão (Kuncel et al. , Clinical Neurophysiology, 2004, 115, 2431-2441: Selection of stimulus parameters for DBS) . A estimulação elétrica é tipicamente realizada em gânglios basais, no STN e no GPi. Como mencionado acima, as oscilações beta corticais também são envolvidas na patofisiologia da doença, de modo que a estimulação transcraniana (como a estimulação magnética transcraniana - TMS) do córtex também possa ser usada para tratar os sintomas da doença de Parkinson (Cantello et al. , Brain Research Reviews, 2002, 38, 309-327: Transcranial magnetic stimulation and Parkinson's disease). Distonia [0043] A distonia é um transtorno neurológico caracterizado por movimentos anormais, torção involuntária e movimentos de giro que refletem a função debilitada do sistema motor. Várias formas de distonia existem, dependendo da parte do corpo afetada pelos sintomas, em sua origem genética, do tipo de neurotransmissor envolvido, etc. O Sistema Nervoso Central (CNS) distônico exibe uma inibição deficiente, que provoca a perda de inibição espinhal recíproca entre músculos opostos. No caso de distonia superior, por exemplo, uma sincronização anormal de neurônios/nervos fornecendo o sinal de entrada aos músculos

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24/88 antagonistas do antebraço leva à cocontração desses músculos antagonistas (sintoma distônico) (Farmer et al. , Brain, 1998, 121, 801-814: Abnormal motor unit synchronization of antagonist muscles underlies pathological co-contraction in upper limb dystonia).

[0044] 0 ponto-alvo de DBS que mostra um efeito antidistônico interessante é o globo pálido interno (globus pallidus internus (GPi-DBS)). A GPi-DBS foi aprovada pelo FDA em 2003 para pacientes com distonia crônica, medicinalmente intratável (Hu et al. , Translational Neurodegeneration, 2014, 3(2), 1-5: Deep brain stimulation for dystonia). A estimulação do núcleo intermediário ventral (VIM) do tálamo (VIM-DBS) produz efeitos muito menos robustos. A estimulação com o uso do núcleo subtalâmico (STNDBS) foi experimental. A GPi-DBS fornece alivio dos sintomas principais de distonia, porém, pode levar de semanas a meses para que os efeitos terapêuticos se desenvolvam totalmente (Dressier et al., J Neural Transm, 2015, DOT 10.1007/sOOl02015-1453-x: Strategies for treatment of dystonia) . Os parâmetros estimulatórios mais comumente usados, utilizáveis no contexto da invenção em combinação com as nanoparticulas descritas no presente documento são: frequência de 130-180 Hz; largura de pulso 60-210 ps; amplitude de 2-5 volts. Epilepsia [0045] A epilepsia é um transtorno cerebral, que afeta cerca de 50 milhões de pessoas mundialmente, e que é caracterizado predominantemente por interrupções recorrentes e imprevisíveis da função cerebral normal, chamadas convulsões epiléticas. A epilepsia não é uma entidade de doença singular, mas uma variedade de transtornos que

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25/88 refletem a disfunção cerebral subjacente que pode resultar a partir de muitas causas diferentes (mutação genética, tumores cerebrais, trauma na cabeça, derrames, alcoolismo, inflamação do cérebro, infecções como meningite, HIV ou encefalite viral, etc.) (Fisher et al., Neurology, 2015, 28(2), 130-135: Redefining epilepsy). Uma convulsão epilética é definida como uma ocorrência transitória de sinais e/ou sintomas devido à atividade neuronal sincrona excessiva no cérebro (Fisher et al. , Epilepsia, 2005, 46(4), 470-472: Epileptic seizures and epilepsy: definitions proposed by the International League Against Epilepsy (ILAE) and the International Bureau for Epilepsy (IBE)). 0 cortex cerebral é o elemento primário na geração de convulsões epiléticas: muitas pessoas são diagnosticadas com convulsões focais do lóbulo frontal ou do lóbulo temporal médio (National Institute of Neurological Disorders and Stroke: http://www.ninds.nih.gov/disorders/epilepsy/detail_epilepsy .htm#3109_7). A identificação de áreas de sincronia local elevada, ou hipersincronia, no córtex sugere que a hipersincronia local pode ser um marcador de áreas de geração de convulsão (Schevon et al., Neuroimage, 2007, 35(1), 140148: Cortical abnormalities in epilepsy revealed by local EEG synchrony).

[0046] A neuroestimulação para o tratamento de epilepsia pode assumir a forma de estimulação de nervo periférico, como a estimulação do nervo vago (VNS); estimulação de cordão espinhal; estimulação cerebral transcraniana (TES ou TMS); ou estimulação cerebral profunda (DBS). A neuroestimulação responsiva é outra estratégia, em que a estimulação é entregue apenas quando o inicio da convulsão é detectado. Em

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2004, um estudo de prova de principio de neuroestimulação responsiva em três pacientes com epilepsia foi publicado, no qual dois pacientes foram tratados por meio de eletrodos de tira ou de grade corticais, e um por meio de eletrodos de profundidade hipocampal. As convulsões individuais podem ser truncadas no início da estimulação e a frequência de convulsão geral foi reduzida por 50-75 % (Kossoff et al. , Epilepsia, 2004, 45, 1560-1567: Effect of an external responsive neurostimulator on seizures and electromagnetic discharges during subdural electrode monitoring). A VNS e a neuroestimulação responsiva, ambas foram aprovadas pelo FDA para o tratamento de certos tipos de epilepsia nos EUA. A DBS do núcleo anterior do tálamo (ANT) foi aprovada em países da União Européia (Fisher et al., Nature Reviews Neurology, 2014, 10, 261-270: Electrical brain stimulation for epilepsy). Um teste controlado randomizado de múltiplos centros de estimulação bilateral do núcleo anterior do tálamo para epilepsia (SANTE) foi realizado em 110 pacientes adultos que apresentaram convulsões parciais com ou sem generalização secundária pelo menos seis vezes por mês, porém, não mais de 10 vezes por dia. A frequência de convulsão de linha de base foi registrada por 3 meses, seguida por implantação de condutor de DBS, 1 mês de recuperação e, então, um período cego de 3 meses de estimulação ativa ou sem estimulação (placebo) . Os parâmetros com estimulação foram de 1 min de pulsos de 90 ps de 5V a 145 Hz seguidos por 5 min sem estimulação. A frequência de convulsão diminuiu da linha de base por uma média de 20 % durante o período de recuperação de 1 mês. Em seguida, as frequências de convulsão nos dois grupos de

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27/88 tratamento divergiram significativamente, com um aprimoramento médio de 40,4 % no grupo ativo e 14,5 % no grupo placebo. O grupo ativo experimentou convulsões parciais significativamente menos complexas e significativamente menos convulsões do tipo prospectivamente designado como mais grave pelos pacientes (Fisher et al., Epilepsia, 2010, 51, 899-908: Electrical stimulation of the anterior nucleus of thalamus for treatment of refractory epilepsy). As condições descritas no presente documento de estimulação/tratamento elétrico podem ser usadas no contexto da invenção em combinação com as nanoparticulas descritas no presente documento.

Exemplos de transtornos psiquiátricos (debilitações de humor/sociais)

Transtornos Obsessivos-Compulsivos (TOC) [0047] O transtorno obsessivo-compulsivo (TOC) é um transtorno psiquiátrico comum que é frequentemente crônico, grave e extremamente debilitante. Também é comumente resistente aos tratamentos, com uma proporção substancial de pacientes que falham ao responder ou obtêm alivio apenas parcial.

[0048] Os estudos de neuroimageamento funcional demonstraram disfunção no córtex orbitofrental, gânglios basais e corpo esfriado.

[0049] Um estudo mostrou que os sintomas de OCD agudo podem ser relacionados a uma atividade oscilatória alta anormal no núcleo subtalâmico (STN), particularmente no hemisfério esquerdo e na faixa de frequência de delta-alfa (1-12 Hz) (Bastin et al., Cortex, 2014, 60, 145-150: Changes of oscillatory activity in the subthalamic nucleus during

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28/88 obsessive-compulsive disorder symptoms: two case reports). Ademais, alguns neurônios subtalâmicos especificamente aumentaram sua taxa de disparo quando ocorreu dúvida durante uma tarefa de verificação (Burbaud et al., brain, 2013, 136(1), 304-317: Neuronal activity correlated with checking behavior in the subthalamic nucleus of patients with obsessive-compulsive disorder).

[0050] A DBS do membro ventral anterior da cápsula interna (VC) e do corpo estriado ventral adjacente (VS) foi aprovada na UE para o tratamento de TOC de tratamento grave e altamente resistente (VC/VS-DBS). Para demonstrar a promessa terapêutica do procedimento, quatro centros clínicos colaboraram mais aproximadamente, em estudos de pequena escala, ao longo de 8 anos e seus dados foram analisados (Greenberg et ai., Molecular Psychiatry, 2010, 15, 64-79: Deep brain stimulation of the ventral internal capsule/ventral striatum for obsessive-compulsive disorder: worldwide experience). Os condutores de DBS foram implantados bilateralmente para estimular a extensão dorsalventral da cápsula anterior. O estimulo elétrico frequência foi a 100-130 Hz, em larguras de pulso que variam de 90 a um máximo de 450 ps. As intensidades de DBS geralmente variadas de 2 a 8 V, resultante em correntes que variam aproximadamente de 2 a 15 mA, dependendo da impedância de eletrodo (geralmente 500-1000 Ω). Em conclusão desses dados combinados, as reduções de sintoma clinicamente significantes e aprimoramentos funcionais foram vistas em cerca de dois terços de pacientes altamente resistentes ao tratamento (total de 26 pacientes), indicando efeitos terapêuticos encorajadores após a VC/VS-DBS. As condições

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29/88 descritas no presente documento de estimulação/tratamento elétrico podem ser usadas no contexto da invenção em combinação com as nanoparticulas descritas no presente documento.

Transtornos de espectro de autismo [0051] 0 autismo é uma sindrome neurodesenvolvimental que é definida por déficits em reciprocidade social e comunicação, e por comportamentos repetitivos restritos incomuns. 0 autismo é um transtorno que geralmente começa na infância, no mais tarde, nos primeiros três anos de vida. O autismo é uma afecção heterogênea (não há duas crianças ou adultos com autismo que tenham um perfil similar), o que leva ao conceito de transtorno do espectro do autismo, classificando vários níveis da doença de acordo com o grau de déficit de linguagem ou atraso cognitivo geral, e de acordo com a gravidade de sintomas sociais ou comportamentais (Lord et al. , Neuron, 2000, 28, 355-363: Autism spectrum disorders). Em uma extremidade desse espectro, individuais com autismo são altamente funcionais, possibilitando que os mesmos vivam por conta própria e mantenha empregos. Os indivíduos caracterizados por serem de baixo funcionamento exibem sintomas mais graves: as dificuldades para linguagem (ou até mesmo linguagem não verbal), comunicação social insatisfatória, comportamento de autolesão (SIB), ataques de raiva e agressão que podem ser potencialmente ameaçadores à vida. Uma tendência importante nos estudos estruturais e funcionais do cérebro no autismo é o envolvimento da rede para processamento socioemocional: o sistema limbico, o sistema de processamento facial e a rede de neurônio-espelho. Um déficit na sincronização de oscilações de banda gama

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30/88 mostrou ser envolvida no aparecimento de sintomas (Sinha et al., Neurosurgery Focus, 2015, 38(6), E3: Deep brain stimulation for severe autism: from pathophysiology to procedure).

[0052] Os dois domínios de sintoma principais que podem exigir o tratamento em autismo grave são déficits sociais, incluindo sendo não verbal e não responsive à fala, e SIB, que pode ser ameaçador à vida. A amígdala parece desempenhar um papel importante na patofisiologia dessas anormalidades. O controle excitatório ou inibitório alterado é implicado na anormalidade de patofisiologia de autismo. A neuromodulação de alvos amigdalares por meio de DBS pode representar uma intervenção terapêutica para pacientes com autismo grave. Três casos de tratamento de DBS foram relatados na literatura. O objetivo dos tratamentos foi principalmente aliviar os transtornos motores como os estereótipos (padrão de movimento repetido) e os comportamentos de autolesão (SIB) associados à doença (Sinha et al. , Neurosurgery Focus, 2015, 38(6), E3: Deep brain stimulation for severe autism: from pathophysiology to procedure; Stocco et al., Parkinsonism and related disorders, 2014, 20, 1035-1036: Deep brain stimulation for severe secondary stereotypies) . Os parâmetros de DBS, que podem ser usados no contexto da invenção em combinação com as nanoparticulas descritas no presente documento são: 80 a 130 Hz em frequência, 120 a 210 ps de largura de pulso e 2,5 a 6,5 V em amplitude de tensão (Sinha et al. , Neurosurgery Focus, 2015, 38(6), E3: Deep brain stimulation for severe autism: from pathophysiology to procedure). Em um dos três casos, foi relatado que a DBS no núcleo basolateral resultou em um aprimoramento

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31/88 significativo em sintomas relacionados ao autismo como o contato social, afeta a modulação e sono não noturno (Sturm et al., Frontiers in Human Neuroscience, 2013, 6, 341, ΙΙΟ) .

Esquizofrenia [0053] A esquizofrenia é uma doença psiquiátrica crônica caracterizada, entre outros, pelos seguintes sintomas: sintomas positivos, que refletem atividade mental aberrante (alucinações e ilusões); sintomas negativos, que correspondem à deficiência de uma função mental que está normalmente presente (transtorno de pensamento, perturbação do afeto, insuficiência de fala). A respeito das causas de desabilidade na longevidade, a esquizofrenia é situada nas dez principais.

[0054] 0 crescimento ventricular proeminente e o fluido cerebroespinhal aumentado na superfície cerebral sugerem que o cérebro atrofiou. Essa perda de matéria cinza e os números reduzidos de estruturas sinápticas nos neurônios sugere que a esquizofrenia é um transtorno neurodesenvolvimental, que significa que as anomalias cerebrais já estão presentes em pacientes de primeiro episódio (em contraste com o transtorno neurodegenerativo).

[0055] Em pacientes de esquizofrenia, o sistema de circuitos neural debilitado observado demonstrou que se deve à falha da sincronização de banda gama (Spencer et al., The Journal of Neuroscience, 2003, 23(19), 7407-7411: Abnormal neural synchrony in schizophrenia; Gallinat et al., Clinical Neurophysiology, 2004, 115, 1863-1874: Reduced oscillatory gamma-band responses in unmedicated schizophrenic patients indicate impaired frontal network processing).

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32/88 [0056] A terapia eletroconvulsiva (ECT), isto é, tratamento de choque, demonstrou ser um dos tratamentos não farmacológicos mais bem-sucedidos na esquizofrenia (Payne et al., J. Psychiatr. Pract., 2009, 15(5), 346-368: Electroconvulsive therapy pari I: a perspective on the evolution and current practice of ECT) e é utilizável no presente documento no contexto da invenção em combinação com as nanoparticulas descritas no presente documento. O mesmo envolve a aplicação sucessiva de corrente elétrica ao cérebro, que provoca convulsões comparáveis com aquelas epiléticas.

[0057] A estimulação elétrica para o tratamento sintomático de esquizofrenia também é possível através de DBS. Por exemplo, DBS (145 Hz em frequência, 90 ps em largura de pulso, 4V em amplitude de tensão) do nucleus accumbens (NAcc) em depressão leva à remissão de anedonia, isto é, recuperação de prazer hedônico (Schlaepfer et ai., Neuropsychophamiacology, 2008, 33, 368-377: Deep brain stimulation to reward circuitry alleviates anhedonia in refractory major depression) e é utilizável no contexto da invenção em combinação com as nanoparticulas descritas no presente documento.

Exemplo de transtorno cognitivo

Doença de Alzheimer [0058] A doença de Alzheimer (AD) é um transtorno neurodegenerativo e leva à perda progressiva de habilidade mental, comportamental, declínio funcional e na habilidade de aprendizagem. Aproximadamente 200.000 pessoas mais jovens do que 65 anos com AD compreendem a população de AD de inicio mais jovem; 5 milhões têm 65 anos de idade ou são mais

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33/88 velhos .

[0059] A evidência recente indica que os déficits cognitivos vistos na doença de Alzheimer são associados a uma desconexão funcional de redes neurocognitivas. As análises de sincronização de EEG global revelam uma redução amplamente difundida na sincronização de banda alfa, beta e gama, concomitante com um aumento na sincronização de banda delta. Em pacientes com doença de Alzheimer branda, uma perda de sincronização de banda beta mostrou se correlacionar com debilitação cognitiva (Schnitzler et al., Nature Reviews Neuroscience, 2005, 6, 285-296: Normal and pathological oscillatory communication in the brain). As investigações clinicas estão em andamento para avaliar o potencial de DBS para o tratamento da doença de Alzheimer. Os parâmetros estimulatórios tipicamente utilizáveis no contexto da invenção em combinação com as nanoparticulas descritas no presente documento são: 130 Hz em frequência, 60 ou 90 ps em largura de pulso, 3 a 5 V em tensão de amplitude (Laxton et al., World Neurosurgery, 2013, 80, S28.E1-S28,E8: Deep brain stimulation for the treatment of Alzheimer disease and dementias).

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ESTIMULAÇÃO ELÉTRICA [0060] No contexto da invenção, o campo elétrico é preferencialmente aplicado através de estimulação cerebral profunda, estimulação elétrica transcraniana ou estimulação magnética transcraniana. A estimulação do nervo vago (VNS) e a estimulação de cordão espinhal também podem ser aplicadas no contexto da invenção, como no contexto de epilepsia. Qualquer outro método de estimulação elétrica distinto conhecido pode ser usado no contexto da invenção como o método descrito em Grossman N et al. (Cell, 2017, 169, 10291041: Noninvasive deep brain stimulation via temporally interfering electric fields) que é uma estimulação cerebral profunda não invasiva executada por meio de campos elétricos temporalmente interferentes.

[0061] No contexto da invenção, as duas principais áreas cerebrais para a estimulação elétrica são o cérebro profundo e o córtex cerebral.

[0062] A estimulação elétrica pode alcançar o cérebro profundo devido à implantação cirúrgica de um eletrodo [a profundidade de penetração dos eletrodos sob a superfície da pele deve ser igual ou acima de 10 cm e a faixa de penetração do campo elétrico gerado pelos eletrodos é de poucos milímetros: Estimulação Cerebral Profunda (DBS)].

[0063] Quando o córtex cerebral deve ser alcançado, a estimulação elétrica é realizada na superfície (profundidade de penetração do campo elétrico é geralmente igual ou abaixo de 2 cm sob a superfície da pele; com a técnica especifica bobinas especificas para Estimulação Magnética Transcraniana - o campo elétrico pode alcançar 5 cm de profundidade). As técnicas que fornecem tal campo elétrico

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35/88 incluem tipicamente Estimulação Magnética Transcraniana (TMS), Estimulação Magnética Transcraniana repetitiva (rTMS), Estimulação de Corrente Direta transcraniana (tDCS), Estimulação de Corrente Direta transcraniana de Alta definição (HD-tDCS), Estimulação Elétrica Transcraniana (TES), Estimulação de Corrente Alternada transcraniana (tACS), Estimulação de Corrente Pulsada transcraniana (tPCS) e Estimulação de Ruído Aleatório transcraniana (tRNS; corrente alternada junto com amplitude e frequência aleatórias). As mais amplamente usadas em testes clínicos, e preferenciais no contexto da invenção, são TMS e tDCS.

Estimulação Cerebral Profunda [0064] 0 dispositivo de DBS compreende três componenteschave: um eletrodo estimulante (também chamado de um condutor) , um cabo de extensão, e um gerador de pulso programável (PG), que se assemelha a um marcapasso cardíaco. O dispositivo é implantado em dois estágios. Durante o primeiro estágio o condutor (ou condutores) uni- ou bilateral é implantado estereotaticamente em um alvo terapêutico específico no cérebro profundo. Durante o segundo estágio, que pode ser realizado no mesmo dia ou posteriormente, o gerador de pulso (ou geradores de pulso) é (são) implantado sob a pele da parede do peito anterior (abaixo da clavícula)

ou no abdômen e	conectado	ao	fio	de	condutor	(ou	fios	de
condutor) por	meio de	cabos	de	extensão	em	túneis
subcutaneamente.	0 condutor	geralmente tem	40	cm	de

comprimento e 1,27 mm de diâmetro, e apresenta múltiplos eletrodos de contato (a maior parte do tempo, 4 eletrodos de contato no condutor - isto é, eletrodo quadripolar) de 1,5 mm ou 3 mm de largura dependendo da indicação, e espaçados

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36/88 por 0,5 a 4 mm no condutor. Um ou dois eletrodos de contato podem ser estimulados (quando dois eletrodos são usados, um é o ânodo, o outro é o catodo) . Através dos eletrodos de contato, uma estimulação elétrica é diretamente aplicada às áreas do cérebro profundo, mais peculiarmente, os gânglios basais. Uma corrente elétrica típica utilizável no contexto da invenção é pulsada, com uma alta frequência [entre 100 e 200 Hz, a mais frequentemente usada sendo 130 Hz) , uma largura de pulso entre 60 e 120 ps, um baixa tensão (abaixo de 4V) e uma corrente baixa (abaixo de 2 mA)].

[0065] A aplicação de uma estimulação elétrica de alta frequência aos gânglios basais é tipicamente aprovada (pelo menos nos Estados Unidos e/ou na União Européia) e utilizável no contexto da invenção para vários transtornos de movimento/motores como a doença de Parkinson, a distonia, a epilepsia, os Transtornos Obsessivos-Compulsivos (TOC) e a síndrome de Tourette.

Estimulação Magnética Transcraniana (TMS) [0066] A Estimulação Magnética Transcraniana (TMS) é uma técnica não invasiva que é usada ou investigada para inúmeras aplicações terapêuticas e pesquisa, incluindo o estudo de funções cerebrais normais e patológicas e o tratamento de transtornos neurais, e que é utilizável no contexto da invenção. TMS usa pulsos breves e intensos de corrente elétrica entregues a uma bobina colocada na cabeça do indivíduo para gerar um campo elétrico no cérebro por meio de indução eletromagnética. O campo elétrico induzido modula os potenciais de transmembrana neurais e, assim, a atividade neural. O locus de ativação no cérebro é aproximadamente na área em que o campo elétrico induzido é máximo; essa

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37/88 localização, por sua vez, depende da geometria e do colocamento da bobina estimulante. Dois recursos espaciais de campo elétrico de interesse são a profundidade de penetração e a focalidade, ambas as quais dependem da geometria de bobina e são facilmente determináveis pela pessoa versada. A TMS repetitiva (rTMS) é tipicamente usada para depressão, dor, derrame, etc.

Estimulação de Corrente Direta Transcraniana (tDCS) [0067] A Estimulação de Corrente Direta Transcraniana (tDCS) é uma técnica não invasiva, utilizável no contexto da invenção, em que a estimulação cerebral é realizada devido a uma corrente direta, levando a alterações na excitabilidade cortical. A tDCS usa uma corrente constante de baixa intensidade (0,5-2 mA) que é aplicada diretamente à cabeça por meio de dois eletrodos (ânodo/catodo) tipicamente de 2035 cm². Um eletrodo (eletrodo de referência) pode ser colocado sobre a testa (acima da crista supraorbital) e o outro (eletrodo ativo) pode ser colocado sobre o hemisfério contralateral, comumente sobre o córtex motor (Ml) ou o córtex pré-frontal dorsolateral, dependendo do projeto. A duração da estimulação mais frequentemente varia entre 20 e 40 minutos. Uma porção de corrente penetra o cérebro, produzindo um campo elétrico de pico de aproximadamente 0,3 V/m por 1 mA aplicado. O campo elétrico sustentado produzido durante a tDCS modifica o potencial neuronal de transmembrana e pode influenciar o nível de excitabilidade e a responsividade à entrada sináptica, e modula a taxa de disparo de neurônios individuais. A excitabilidade aumentada ocorre com a estimulação anódica, enquanto a excitabilidade diminuída tipicamente ocorre com estimulação catódica, a

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38/88 tDCS é utilizável para o tratamento de autismo (Chi et al., Medical Hypotheses, 2014, 83, 614-618: Treating autism by targeting the temporal lobes), reabilitação motora após um derrame (Gillick et al. , Frontiers in Human Neuroscience, 2014, 8 (739), 1-9: Pediatric stroke and tDCS: method for rational individualized dose optimization), transtorno depressivo principal (Croarkin et al., Frontiers in Human Neuroscience, 2014, 8(669), 1-9: Developmental aspects of cortical excitability and inhibition in depressed and healthy youth: an exploratory study).

NANOPART í CULAS [0068] Descrita no presente documento está uma nanopartícula ou um agregado de nanopartículas para uso de acordo com a invenção para prevenir ou tratar/para uso na prevenção ou no tratamento de uma doença neurológica ou pelo menos um sintoma da mesma em um indivíduo quando a dita nanopartícula ou o dito agregado de nanopartículas é exposto a um campo elétrico, em que o material da nanopartícula ou do agregado de nanopartículas é tipicamente selecionado a partir de um material condutor, um material semicondutor, um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou acima de 200, e um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou abaixo de 100.

Composição de nanopartículas

Nanopartícula preparada a partir de um material condutor [0069] A nanopartícula preparada a partir de um material condutor é uma nanopartícula orgânica ou uma nanopartícula inorgânica.

[0070] A nanopartícula inorgânica preparada a partir de um material condutor é tipicamente preparada com um elemento

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39/88 metálico que tem um valor de potencial de redução padrão E° igual ou acima de cerca de 0,01, tipicamente quando medido a 25 °C e a uma pressão de 1 atm em relação ao eletrodo de hidrogênio padrão (consultar a Tabela 2 reduction reactions having E° values more positive than that of the standard hydrogen electrode , 8-25, Handbook of chemistry and physics; David R. Lide; 88‘ edição), mais preferencialmente igual ou acima de cerca de 0,1, 0,2, 0,4 ou 0,5. Os elementos metálicos típicos usados para preparar as nanoparticulas podem ser selecionados a partir de Tl, Po, Ag, Pd, Ir, Pt, Au e uma mistura dos mesmos. Preferencialmente, o elemento metálico utilizável como material condutor para preparar as nanoparticulas é selecionado a partir de Ir, Pd, Pt, Au e uma mistura dos mesmos.

[0071] A nanopartícuia orgânica preparada a partir de um material condutor é tipicamente preparada com um material orgânico que tem centros de carbono de hibridização tipo sp2 contíguos em sua estrutura (isto é, ligação dupla de carbono ou ciclos aromáticos que compreendem heteroátomos, tipicamente N ou S, dentro do ciclo aromático ou no lado externo do ciclo aromático). Os materiais orgânicos preferenciais são selecionados a partir de polianilina, polipirrol, poliacetileno, politiofeno, policarbazol, polipireno, poli (3,4-etilenodioxitiofeno) e/ou sulfonato de poli (3,4-etilenodioxitiofeno) poliestireno.

Nanopartícula preparada a partir de um material semicondutor [0072] A nanopartícula preparada a partir de um material semicondutor é tipicamente uma nanopartícula inorgânica. As nanoparticulas inorgânicas são tipicamente preparadas com um material semicondutor que apresenta um vão de banda de

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40/88 energia relativamente pequeno (Eg) entre suas bandas de valência e de condução. Tipicamente, o material semicondutor tem um vão de banda Eg abaixo de 3,0 eV, tipicamente quando medido à temperatura ambiente (25 C). Em um aspecto particular, o material é um material semicondutor intrínseco ou um material semicondutor extrinseco como adicionalmente descrito no presente documento abaixo.

[0073] Os materiais semicondutores intrínsecos tipicamente consistem em um elemento do grupo IV A da tabela periódica de Mendeleev, como Silicio (Si) ou Germânio (Ge), em uma composição misturada de elementos dos grupos III e V da tabela periódica de Mendeleev, como AISb, A1N, GaP, GaN, InP, InN, etc., ou em uma composição misturada de elementos dos grupos II e VI da tabela periódica de Mendeleev, como ZnSe, ZnTe, CdTe, etc.

[0074] Os materiais semicondutores extrinsecos tipicamente compreendem, ou consistem em um semicondutor intrínseco preparado com um alto grau de pureza quimica, em que o material semicondutor intrínseco compreende um dopante. Em um aspecto particular, quando o material semicondutor extrinseco da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas consiste em um elemento do grupo IVA da tabela periódica de Mendeleev, o mesmo é enriquecido com um carregador de carga selecionado a partir de Al, B, Ga, In e P. Esses materiais semicondutores extrinsecos podem ser de tipo n, em que os carreadores de carga negativa dominam ou de tipo p, em que os carreadores de carga positiva dominam. O material semicondutor tipo p extrinseco tipico consiste em silicio (Si) ou germânio (Ge) enriquecido com um carreador carregado selecionado a partir de alumínio (Al), Boro (B) ,

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Gálio (Ga) e Índio (In); 0 material semicondutor tipo p extrinseco típico consiste em silício (Si) ou germânio (Ge) tipicamente enriquecido com fósforo (P).

Nanopartícuia preparada a partir de um material isolante que tem uma alta constante dielétrica relativa (permissividade relativa) , isto é, igual ou acima de 200 [0075] As nanoparticulas preparadas a partir de ou consistindo em um material isolante que tem uma alta constante dielétrica relativa eijk (também denominada permissividade relativa) , são tipicamente preparadas com um material que tem um vão de banda Eg igual ou acima de 3,0 eV tipicamente quando medido à temperatura ambiente (25 °C) e uma constante dielétrica relativa eijk igual ou acima de 200, que é tipicamente medida entre 20 °C e 30 °C e entre 10² Hz até a frequência infravermelha (consultar, por exemplo, a tabela 12-45 Permittivity (dielectric constant) of inorganic solid; Handbook of chemistry and physics; David R. Lide; 88“ edição; Compilation of the static dielectric constant of inorganic solid. K.F. Young e H.P.R. Frederikse.

J. Phys. Chem. Ref Data, Vol. 2, n° 2, 1973).

[0076] Essas nanoparticulas são tipicamente preparadas com urn material dielétrico que é um óxido de metal misturado preferencialmente selecionado a partir de BaTiOs, KTaNbOs, KTaOs, SrTiOs, BaSrTiOs, etc.

Nanopartícula preparada a partir de um material isolante que tem uma baixa constante dielétrica relativa (permissividade relativa), isto é, igual ou abaixo de 100 [0077] As nanoparticulas preparadas a partir de ou que consistem em um material isolante que tem uma baixa constante dielétrica relativa são tipicamente preparadas com um

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42/88 material que tem um vão de banda Eg igual ou acima de 3,0 eV tipicamente quando medido à temperatura ambiente (25 °C) e uma constante dielétrica relativa eijk igual ou abaixo de 100, preferencialmente abaixo de 50 ou abaixo de 20, que é tipicamente medida entre 20 °C e 30 °C e entre 10² Hz até a frequência infravermelha, (consultar, por exemplo, a tabela 12-45 Permittivity (dielectric constant) of inorganic solid; Handbook of chemistry and physics; David R. Lide; 88“ edição; Compilation of the static dielectric constant of inorganic solid. K.F. Young e H.P.R. Frederikse. J. Phys. Chem. Ref Data, Vol. 2, n° 2, 1973).

[0078] Essas nanoparticulas são tipicamente preparadas com urn material dielétrico que é selecionado a partir de um óxido de metal, um óxido de metal misturado, o elemento metálico cujo é do periodo 3, 5 ou 6 da tabela periódica de Mendeleev ou um lantanideo e um material de carbono. O material dielétrico é preferencialmente selecionado a partir de AI2O3, LaAlOs, La2O3, CeCg, SÍO2, SnCg, Ta2Os, ZrCg, HfCg, Y2O e diamante de carbono.

O formato da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas [0079] Visto que o formato da partícula ou do agregado pode influenciar sua biocompatibilidade, a partícula ou o agregado que tem um formato bastante homogêneo é preferencial. Por razões farmacocinéticas, as nanoparticulas ou os agregados que são de formatos essencialmente esféricos, redondos ou ovoides são, portanto, preferenciais. Esse formato também favorece a interação da nanoparticula ou do agregado com as células ou a absorção por células. O formato esférico ou redondo é particularmente preferencial.

[0080] O formato da nanoparticula ou do agregado de

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43/88 nanoparticulas é tipicamente avaliado com o uso de microscopia de elétron de transmissão (TEM).

A dimensão ou o tamanho da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas [0081] No espirito da invenção, os termos nanoparticula ou agregado de nanoparticulas se referem a um produto, em particular, um produto sintético, com um tamanho na faixa de nanômetro, tipicamente entre 1 nm e 500 nm.

[0082] 0 termo agregado de nanoparticulas ou agregado de nanoparticulas se refere a uma montagem de nanoparticulas ligadas de modo forte, tipicamente covalente uma a outra.

[0083] A microscopia de elétron de transmissão (TEM) pode ser usada para medir o tamanho da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas. Além disso, a difusão de luz dinâmica (DLS) pode ser usada para medir o diâmetro hidrodinâmico de nanoparticulas ou agregados de nanoparticulas em solução. Esses dois métodos podem ser adicionalmente usados um após o outro para comparar medidas de tamanho e confirmar o dito tamanho. Um método preferencial é DLS (Ref. International Standard IS022412 Particle Size Analysis-Dynamic Light Scattering, international Organisation for Standardisation (ISO) 2008), enquanto o diâmetro hidrodinâmico médio da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas em solução é dado em intensidade.

[0084] Tipicamente, a maior dimensão ou tamanho é ο diâmetro de uma nanoparticula de formato redondo ou esférico, ou o maior comprimento de uma nanoparticula de formato ovoide ou oval.

[0085] A maior dimensão de uma nanoparticula ou um agregado como definido no presente documento é tipicamente

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44/88 entre cerca de 2 nm e cerca de 250 nm, preferencialmente, entre cerca de 4 nm ou 10 nm e cerca de 100 nm ou cerca de 200 nm, ainda mais preferencialmente entre cerca de 10 nm e cerca de 150 nm.

O revestimento biocompativel de nanoparticuias ou de agregados de nanoparticulas [0086] Em uma modalidade preferencial, a nanoparticula ou o agregado de nanoparticulas usado no contexto da presente invenção para preparar uma composição de interesse pode ser revestido com um material biocompativel selecionado a partir de um agente que exibem propriedade oculta. As propriedades ocultas de exibição de agente podem ser um agente que exibe um grupo esférico. Tal grupo pode ser selecionado por exemplo a partir de poliacrilato; poliacrilamida (poli(Nisopropilacrilamida)); policarbamida; a biopolimero; a polissacarideo como dextrano ou xilano; e colágeno. Em outra modalidade preferencial, as nanoparticulas ou os agregados de nanoparticulas podem ser revestidos com um material biocompativel selecionado a partir de um agente que permite a interação com um alvo biológico. Esse agente pode trazer tipicamente uma carga positiva ou negativa na superfície da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas. Um agente que forma uma carga positiva na superfície da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas pode ser, por exemplo, aminopropiltrietoxissilano ou polilisina. Um agente que forma uma carga negativa na superfície da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas pode ser, por exemplo, um fosfato (por exemplo, um polifosfato, um metafosfato, um pirofosfato, etc.), um carboxilato (por exemplo, citrato ou ácido dicarboxilico, em particular, ácido succinico) ou um

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45/88 sulfato .

[0087] Em uma modalidade preferencial, a nanoparticula ou o agregado de nanoparticulas usado no contexto da presente invenção apresenta uma carga de superfície neutra hidrofilica ou é revestida com um material biocompativel (isto é, um agente de revestimento) selecionado a partir de um agente hidrofilico que confere uma carga de superfície neutra à nanoparticula. De fato, quando as nanoparticulas da presente invenção são administradas a um indivíduo, as nanoparticulas que apresentam uma carga de superfície neutra hidrofilica ou nanoparticulas revestidas com um agente biocompativel selecionado a partir de um agente hidrofilico que confere uma carga de superfície neutra às nanoparticulas são particularmente vantajosas para otimizar o uso das nanoparticulas para tratar uma doença neurológica ou pelo menos um sintoma da mesma quando exposto a um estimulo/campo elétrico.

[0088] Um agente hidrofilico que confere carga de superfície neutra à nanoparticula ou agregado de nanoparticulas pode ser um agente que exibe um grupo funcional selecionado a partir de um álcool (R-OH), um aldeido (R-COH), uma cetona (R-CO-R), um éster (R-COOR), um ácido (R-COOH), um tiol (R-SH), um sacarideo (glicose, frutose, ribose, por exemplo), um anidrido (RCOOOC-R) e um pirrol. O agente hidrofilico que confere uma carga de superfície neutra à nanoparticula ou agregado de nanoparticulas pode ser um monômero, um dimero, um oligômero, um polímero ou um copolimero. Quando o agente é um oligômero, o mesmo pode ser um oligossacarideo como uma ciclodextrina. Quando o agente é um polímero, o mesmo pode ser um poliéster

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46/88 (como um ácido poli (lático) ou um ácido polihidroxialcanoico), um poliéter, um oxido de polietileno, um polietilenoglicol, um álcool polivinilico, uma policaprolactona, uma polivinilpirrolidona, um polissacarideo como uma celulose, um polipirrol, etc.

[0089] Além disso, um agente hidrofilico que confere carga de superfície neutra à nanoparticula ou ao agregado de nanoparticulas pode ser um agente que exibe grupos específicos (R-) capazes de interagir com a superfície da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas. R é tipicamente selecionado a partir de um tiol, um silano, um grupo carboxílico e um grupo fosfato.

[0090] Quando a nanoparticula ou o agregado de nanoparticulas é um condutor ou um semicondutor e uma nanoparticula metálica, R é preferencialmente um grupo tiol, um tioéter, a tioester, um ditiolano ou um carboxílico. Preferencialmente, o agente de revestimento neutro hidrofilico é selecionado a partir de uma tioglicose, um 2mercaptoetanol, a 1 -tioglicerol, um tiodiglicol e um ácido hidroxibutirico.

[0091] Quando a nanoparticula ou o agregado de nanoparticulas é um isolante e um óxido ou uma nanoparticula de óxido misturado, R é preferencialmente um silano ou um grupo fosfato. Preferencialmente, o agente de revestimento neutro hidrofilico é um hidroximetiltrietoxissilano, um 6fosfato de frutose ou um composto de 6-fosfato de glicose.

[0092] Um agente hidrofilico que confere carga de superfície neutra à nanoparticula ou ao agregado de nanoparticulas pode ser um composto zwitteriônico como um aminoácido, um peptídeo, um polipeptideo, uma vitamina ou um

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47/88 fosfolipideo.

[0093] A carga de superfície de uma nanoparticula ou agregado de nanopartícuias é tipicamente determinada, como bem conhecido pela pessoa versada, por medições de potencial de zeta, tipicamente em água para uma concentração de nanopartícuias entre 0,2 e 10 g/1, para um pH entre 6 e 8 e tipicamente adicionando-se eletrólitos a concentrações em água entre 0,001 e 0,2 M, por exemplo 0,01 M ou 0,15 M. Sob as condições definidas acima, a carga de superfície da nanopartícula ou do agregado de nanopartícuias é tipicamente

compreendida	entre -10 mV e	+10 mV (correspondente	a uma
carga de	superfície neutra),	entre -20 mV e + 20	mV ou	entre
-3 5 mV e	+ 35	mV.
[0094]	Um	revestimento	biocompatível	total	da

nanopartícula ou agregado pode ser vantajoso no contexto da presente invenção para evitar qualquer carga elétrica na superfície da nanopartícula, quando a nanopartícula apresenta uma carga de superfície neutra hidrofílica. O revestimento total implica a presença de uma densidade/compacidade muito alta de moléculas biocompatíveis capazes de criar pelo menos uma monocamada completa na superfície da partícula.

[0095] O revestimento biocompatível permite, em particular, a estabilidade da nanopartícula em um fluido, como um fluido fisiológico (sangue, plasma, soro, etc.) ou qualquer meio isotônico ou meio fisiológico necessário para uma administração farmacológica.

[0096] A estabilidade pode ser confirmada por quantificação de extrato seco com o uso de um forno de secagem e medida em uma suspensão de nanopartícula antes e

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48/88 depois da filtração, tipicamente em um filtro de 0,45 pm.

[0097] Vantajosamente, o revestimento preserva a integridade da partícula in vivo, assegura ou aprimora a biocompatibilidade da mesma e facilita uma funcionalização opcional da mesma (por exemplo, com moléculas espaçadoras, polímeros biocompativeis, agentes de alvejamento, proteínas, etc.).

[0098] A nanoparticula ou o agregado de nanopartícuias biocompativel da invenção não deve se dissolver nem liberar espécies tóxicas após a administração in vivo (isto é, em pH fisiológico) nem apresentar comportamento de redox na ausência de estimulação elétrica.

[0099] Outro objetivo particular no presente documento descrito se refere a uma composição, em particular, uma composição farmacêutica, que compreende nanoparticulas e/ou agregados de nanoparticulas como definido acima no presente documento, preferencialmente, junto com um carreador ou veiculo farmaceuticamente aceitável.

[0100] Em particular, no presente documento, é descrita uma composição para uso para prevenir ou tratar/para uso na prevenção ou no tratamento de uma doença neurológica como descrito no presente documento ou pelo menos um sintoma da mesma em um indivíduo exposto a um campo elétrico, em que a composição compreende ou consiste em nanoparticulas e/ou agregados de nanoparticulas e um suporte farmaceuticamente aceitável, e em que o material da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas é tipicamente selecionado a partir de um material condutor, um material semicondutor, um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou acima de 200, e um material isolante com uma constante

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49/88 dielétrica eijk igual ou abaixo de 100 como explicado acima no presente documento.

[0101] Em um aspecto preferencial, a composição compreende ou consiste em pelo menos duas nanoparticulas e/ou dois agregados de nanoparticulas distintos, cada nanoparticula ou agregado de nanoparticulas consistindo em um material distinto tipicamente selecionado a partir de um material condutor, a material semicondutor, um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou acima de 200 e um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou abaixo de 100.

[0102] Em um aspecto particular, a composição pode compreender as nanoparticulas ou os agregados de nanoparticulas da invenção junto com um agente terapêutico. O agente terapêutico pode ser selecionado a partir de qualquer fármaco usado em um tratamento de transtorno neurológico. O agente terapêutico é tipicamente selecionado a partir de antipsicóticos, antidopaminérgicos, dopaminérgicos, anticolinérgicos, colinérgicos, antiglutamatérgicos, glutamatérgicos, inibidores de acetilcolinasterase, antagonistas de receptor de D-aspartato de N-metila (NMDA), agonistas de ácido butírico gama-amino (GABA), toxina botulinica, fármacos antidistônicos, fármacos antiepiléticos, anticonvulsivos, estabilizantes de humor, antidepressivos e sedativos.

[0103] A composição pode ser na forma de um sólida, liquida (partículas em suspensão), aerossol, gel, pasta e similares. As composições preferencias estão em uma forma liquida ou uma forma em gel. As composições particularmente preferidas estão na forma liquida.

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50/88 [0104] O suporte ou carreador farmaceuticamente aceitável que é empregado pode ser qualquer suporte clássico para a pessoa versada como, por exemplo, uma solução salina, uma solução tamponada, estéril, isotônica, uma solução de veiculo não aquoso e similares.

[0105] A composição também pode compreender estabilizadores, edulcorantes, tensoativos, polímeros e similares.

[0106] A mesma pode ser formulada, por exemplo, como ampola, aerossol, garrafa, comprimido, cápsula, com o uso de técnicas de formulação farmacêutica conhecidas pela pessoa versada.

[0107] As nanoparticulas ou os agregados de nanoparticulas da invenção podem ser administrados ao indivíduo com o uso de diferentes vias possíveis como as vias intracraniana, intravenosa (IV), vias respiratórias (inalação), intratecal, intraocular ou oral (por os), preferencialmente com o uso de intracraniana ou intratecal.

[0108] As injeções ou administrações repetidas de nanoparticulas podem ser realizadas quando for adequado.

[0109] As nanoparticulas ou os agregados de nanoparticulas e as composições descritos no presente documento compreendendo essas nanoparticulas ou agregados de nanoparticulas são para uso em um indivíduo, tipicamente para uso em um animal, preferencialmente em um mamífero, ainda mais preferencialmente, em um ser humano, tipicamente um paciente humano, independentemente de sua idade ou sexo.

[0110] A quantidade (ou quantidades) tipica de nanoparticulas ou agregados de nanoparticulas a serem administrados no córtex cerebral do indivíduo é entre 10⁵ e

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IO¹⁵, preferencialmente entre 10⁷ e 10¹⁴, mais preferencialmente entre 10⁹ e 10¹². A quantidade (ou quantidades) também típica de nanopartículas ou agregados de nanopartículas a serem administrados no córtex cerebral do indivíduo é entre 10² e 10¹² nanopartículas ou agregados de nanopartículas por cm³.

[0111] A quantidade (ou quantidades) típica de nanopartículas ou agregado de nanopartículas a serem administrados no cérebro profundo do indivíduo é entre 10⁴ e 10¹⁴, preferencialmente entre 10⁶ e 10¹², mais preferencialmente entre 10⁸ e 10¹¹. A quantidade (ou quantidades) também típica de nanopartículas ou agregados de nanopartículas a serem administrados no cérebro profundo do indivíduo é entre 10¹ e 10¹¹ nanopartículas ou agregados de nanopartículas por cm³.

[0112] No contexto da invenção, expor as nanopartículas ou os agregados de nanopartículas a um campo/estímulo elétrico é equivalente a expor um indivíduo, que foi administrado com nanopartículas ou agregados de nanopartículas, a um campo/estímulo elétrico.

[0113] Ainda descrito no presente documento, está um método para prevenir ou tratar uma doença neurológica ou pelo menos um sintoma da mesma em um indivíduo, em que o método compreende uma etapa de administrar qualquer uma das nanopartículas descritas no presente documento ou agregados de nanopartículas ao indivíduo e uma etapa de expor o dito indivíduo a um campo/estímulo elétrico.

[0114] Um objetivo adicional no presente documento descrito se refere a um kit que compreende pelo menos duas nanopartículas distintas e/ou pelo menos dois agregados de

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52/88 nanoparticulas distintos como descrito no presente documento, cada nanoparticula ou agregado de nanoparticulas consistindo em um material distinto tipicamente selecionado a partir de um material condutor, um material semicondutor, um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou acima de 200 e um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou abaixo de 100 como descrito no presente documento.

[0115] Em uma modalidade particular, o kit compreende, em recipientes distintos, nanoparticulas e/ou agregados de nanoparticulas distintos como descrito no presente documento (que são destinados a ser colocados em contato, tipicamente misturados, in situ, isto é, no sitio-alvo, ou in vitro ou ex vivo antes da deposição da mistura no sitio-alvo).

[0116] Um objetivo adicional se refere a um kit que compreende adicionalmente pelo menos um agente terapêutico adicional, distinto das nanoparticulas ou de agregados de nanoparticulas como descrito no presente documento, como um antipsicótico, antidopaminérgico, Dopaminérgico, anticolinérgico, icolinérgico, antiglutamatérgico, glutamatérgico, inibidor de acetilcolinasterase, antagonista de receptor de D-aspartato de N-metila (NMDA), agonista de ácido butirico gama-amino (GABA), toxina botulinica, fármaco antidistônico, fármaco antiepilético, anticonvulsivos, estabilizante de humor, antidepressivo e sedativo, que a pessoa versada da técnica será capaz de selecionar, dependendo da natureza da doença alvejada.

[0117] Além disso, descrito no presente documento, está o uso, in vivo, in vitro ou ex vivo, desse kit em um método para prevenir ou tratar uma doença neurológica como descrito

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53/88 no presente documento ou pelo menos um sintoma da mesma em um indivíduo. Além disso, é revelado no presente documento, um kit como descrito no presente documento para uso na prevenção ou no tratamento de uma doença neurológica ou de pelo menos um sintoma da mesma em um indivíduo.

[0118] A presente invenção tem por objetivo tratar uma doença neurológica ou pelo menos um sintoma da mesma devido ao uso de nanopartícuias ou agregados de nanopartícuias expostos a um estímulo/campo elétrico.

[0119] No nível de neurônio, as foram descritas nanopartícuias para intensificar ou inibir a excitabilidade elétrica de neurônios. Por exemplo, foi constatado que o óxido de zinco, os nanotubos de carbono e nanopartícuias de ouro intensificam a excitabilidade elétrica de neurônios enquanto foi constatado que o óxido de cobre, a prata, o negro de fumo, óxido de ferro e óxido de titânio inibem a excitabilidade elétrica de neurônios (Polak P & Shefi O. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine 11 (2015) 1467-1479, Nanometric agents in the service of neuroscience: Manipulation of neuronal growth and activity using nanoparticles).

[0120] Os estudos de influência sistêmica em sistemas neuronals de nanopartícuias de prata revestidas (cAgNP) com o uso de polietilenoglicol polimérico anfifilico - [cAgNP com diâmetro hidrodinâmico de 13 nm ± 2 nm (técnica de difusão de luz dinâmica) e potencial de zeta de -69 mV (Zetasizer Nano) em água pura]) mostraram que as nanopartícuias induziram alterações no mecanismo afetando a excitabilidade. Além disso, a simulação de rede de neurônio mostrou que alterações induzidas por cAgNP localmente

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54/88 resultam em alterações na atividade de rede na rede inteira, indicando que a aplicação local de cAgNP pode influenciar a atividade ao longo da rede (Busse M. et al. International Journal of Nanomedicine 2013:8 3559-3572, Estimating the modulatory effects of nanoparticles on neuronal circuits using computational upscaling).

[0121] Além disso, a excitabilidade aumentada de neurônios associada às nanoparticuias intracelulares de ouro foi descrita como tendo potencialmente efeitos prejudiciais nos neurônios sob condições patológicas como convulsão (Jung S, et al. PLOS ONE 2014, 9(3) e91360, Intracellular gold nanoparticles increase neuronal excitability and aggravate seizure activity in the mouse brain).

[0122] As nanoparticuias ou os agregados de nanoparticuias da presente invenção são, quando expostos a um campo/estimulo elétrico, para uso para prevenir ou tratar/para uso na prevenção ou no tratamento de uma doença neurológica ou pelo menos um sintoma da mesma, através da normalização da sincronização de oscilações dentro e/ou entre as redes neuronals dentro e/ou entre as regiões distintas do cérebro.

[0123] Como ilustrado nas Figuras 2 e 3, a comunicação dentro e/ou entre as regiões distintas do cérebro é afetada na doença neurológica. De acordo com o transtorno neurológico e sintomas associados, a exposição da área especifica do cérebro às nanoparticulas da presente invenção (consultar a tabela 2), irá, quando combinada com um estimulo elétrico, aprimorar a comunicação por meio de normalização da sincronização de oscilações dentro e/ou entre as redes neuronals dentro e/ou entre as regiões distintas do cérebro

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55/88 (isto é, a normalização da coerência) (Figuras 4 e 5 e Tabela

2) .

Tabela 2: Combinação de um tipo de nanoparticula com um tipo de técnica de estimulação elétrica para o tratamento de diferentes transtornos neurológicos.

Tipo de nanoparticulas (ou agregado de nanoparticulas)	Tipo de Material	Doença-alvo	Áreaalvo	Tipo de estimulação
Nanoparticula 1 (NP1)	Isolamento constante dielétrica ^100	Transtornos motores	Cérebro profundo	Estimulação Cerebral Profunda (DBS)
Isolamento constante dielétrica á 200
Condutor semicondutor
NP1	Isolamento constante dielétrica 100	Transtornos motores	Córtex cerebral	Estimulação elétrica transcraniana (TES) e Estimulação magnética transcraniana (TMS)
Isolamento constante dielétrica á 200
Condutor semicondutor
Nanoparticula 2 (NP2)	Condutor	Transtornos psiquiátricos e cognitivos	Cérebro profundo	DBS
Semicondutor
Isolamento constante dielétrica á 200
Isolamento constante dielétrica 100
NP2	Condutor	Transtornos psiquiátricos e cognitivos	Córtex cerebral	TES e TMS
Semicondutor
Isolamento constante dielétrica á 200
Isolamento constante dielétrica 100

[0124] Como facilmente compreensível pela pessoa versada, os efeitos de estimulação elétrica nas redes neurais são

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56/88 relacionados à profundidade de penetração e a resolução espacial do campo elétrico dentro da área cerebral alvejada. A resolução espacial e a profundidade de penetração insatisfatórias são importantes desvantagens da estimulação elétrica. A presença de nanoparticulas ou de agregados de nanoparticulas da invenção agora permite vantajosamente uma resolução espacial aprimorada (focalidade) do campo elétrico em que as nanoparticulas estão localizadas e uma profundidade de penetração aprimorada da corrente elétrica (aumentado seu efeito terapêutico).

[0125] A presença de nanoparticulas ou de agregados de nanoparticulas no tecido alvejado também permite uma diminuição do limiar de estímulo elétrico aplicado/induzido necessário para a estimulação neuronal, isto é, a mesma diminui os valores dos parâmetros aplicados como a corrente, tensão, largura de pulso e/ou frequência. Esse efeito, adicionalmente, reduz a toxicidade potencial relacionada à corrente elétrica aplicada/induzida. Isso também pode ser impactos tecnológicos, como aumentar a vida de prateleira da batería do gerador de pulso interno (IPG) ou modificar (reduzir) o tamanho e a geometria de eletrodos de DBS.

[0126] Os exemplos a seguir e suas Figuras correspondentes ilustram a invenção sem limitar o escopo da mesma.

FIGURAS [0127] Figura 1. Representação esquemática do cérebro (plano sagital).

[0128] Figura 2. Hipersincronia e sincronia debilitada entre duas redes neuronals.

[0129] Figura 3. Áreas cerebrais envolvidas em várias

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57/88 doenças neurológicas.

[0130] Figura 4. Efeito de nanopartícuias (NP1) quando expostas a um campo elétrico (E) na normalização de hipersincronia (transtornos motores).

[0131] Figura 5. Efeito de nanopartícuias (NP2) quando expostas a um campo elétrico (E) na normalização de sincronia debilitada (transtornos psiquiátricos e cognitivos).

[0132] Figura 6. Esquema experimental de indução de doença de Parkinson com tratamento de MPP⁺ e gravação de atividade elétrica.

[0133] As coculturas de cérebro intermediário ventral/córtex do camundongo foram preparadas a partir de camundongos E14.5 NMRI e cultivadas em MEAs de 48 poços por 3 semanas (período de cultura). As culturas foram tratadas após 7 dias em cultura (dia 7) com as suspensões de nanopartícuias (grupos de nanopartículas) ou água (grupo de controle e grupo de MPP⁺) e no dia 8 com MPP+ (20 μΜ) (grupos de nanopartículas e grupo de MPP⁺) ou água (grupo de controle). A atividade espontânea foi gravada no dia 21. Após a gravação no dia 21, as culturas foram eletricamente estimuladas em um eletrodo e a gravação da atividade foi realizada nos eletrodos não estimulados.

[0134] Figura 7. O esquema de dois surtos simplificados destacando alguns dos parâmetros que podem ser extraídos da gravação de atividade elétrica. Os parâmetros que descrevem a atividade geral (pico, surto, intervalo inter-surto (IBI) e período de surto) e estrutura de surto (duração de surto, planalto de surto, amplitude de surto, intervalo interpico de surto (ISI) e área de surto) são indicados. Os desviospadrão (SD) desses parâmetros são medidas para a regularidade

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58/88 de atividade geral e estrutura de surto, respectivamente. 0 coeficiente de variação no tempo (CVtempo) reflete a regularidade temporal do padrão de atividade de cada unidade. 0 CVtempo é calculado pela razão do desvio-padrão e média do parâmetro. 0 coeficiente de variação entre a rede (CVnet) reflete a sincronização entre os neurônios dentro da rede. 0 CVnet é calculado pela razão do desvio-padrão do parâmetro pela média ao longo da rede. Os grandes valores de CVnet implicam uma ampla faixa de variação na atividade através da rede, que significa menos sincronização.

[0135] Figura 8. Os efeitos funcionais observados em grupos de nanoparticulas sob estimulação elétrica comparada com o grupo de controle (sob estimulação elétrica) e grupo de MPP⁺ (sob estimulação elétrica) na atividade de cérebro intermediário/rede de córtex. Todos os efeitos funcionais induzidos por MPP⁺ na atividade de rede sob estimulação elétrica na presença ou não das nanoparticulas testadas assim como grupo de controle (sob estimulação elétrica), foram normalizadas à atividade préestimulada, isto é, a atividade medida no dia 21, definido em 100 % para cada experimento. Os dados mostram efeitos funcionais induzidos por MPP+ sob estimulação elétrica e demonstram a prevenção/resgatam a eficácia das nanoparticulas da invenção sob estimulação elétrica (isto é, habilidade para prevenir/resgatar efeitos funcionais a um nivel similar àquele do grupo de controle) .

[0136] Figura 9. Análise de pontuação de efeito para os grupos de nanoparticulas, grupo de controle (Pontuação de Efeito = 0) e grupo de MPP+ (Pontuação de Efeito = 1).

[0137] Figura 10. Esquema experimental de indução de

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59/88 doença de Alzheimer com amiloide beta 1-42 (Abeta 1-42), tratamento e gravação de atividade elétrica. Após 4 semanas em culturas (periodo de cultura), Abeta 1-42 (100 nM) (grupo de nanoparticulas e grupo de Abeta) ou água (grupo de controle) (TO) foram adicionados à rede neuronal. Quatros (4) horas posteriormente, as suspensões de nanoparticulas (grupos de nanoparticulas) ou água (grupo de controle e grupo de Abeta) foram adicionadas. A atividade espontânea foi gravada como a seguir:

a TO (a adição anterior de Abeta 1-42)

a	TO + 1 h, TO + 2	h, TO	+ 3 h, TO +	4h	(antes	de
nanoparticulas ou de	adição	de água), TO	+ 5	he TO	+
6	h.
[0138]	Figura 11. Os	efeitos	funcionais	observados	em

grupos de nanoparticulas sob estimulação elétrica comparada com o grupo de controle (sob estimulação elétrica) e grupo de Abeta 1-42 (sob estimulação elétrica) na atividade de rede de córtex. Todos os efeitos funcionais induzidos por Abeta 1-42 na atividade de rede sob estimulação elétrica na presença ou não das nanoparticulas testadas assim como grupo de controle (sob estimulação elétrica), foram normalizadas à atividade pré-estimulada, isto é, a atividade medida no dia TO + 6, definido em 100 % para cada experimento.

[0139] Os dados mostram efeitos funcionais de Abeta 1-42 sob estimulação elétrica e demonstra o resgate de eficácia permitido pelas nanoparticulas da invenção sob estimulação elétrica (isto é, habilidade de efeitos funcionais de resgate a um nivel similar àquele do grupo de controle) .

[0140] Figura 12. Análise de pontuação de efeito para os

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60/88 grupos de nanoparticulas, grupo de controle (Pontuação de Efeito = 0) e grupo de Abeta (Pontuação de Efeito = 1). EXEMPLOS

Simulação [0141] A simulação pode ser usada para avaliar o efeito na rede neuronal (ou redes neuronals) de nanoparticulas expostas a um estimulo elétrico (campo elétrico).

Estudos in vitro de neurônios [0142] No nivel de neurônio, a técnica de emplastropinça-pinça é muito útil para detectar potenciais de ação, visto que permite a medição direta simultânea e o controle de potencial de membrana de um neurônio.

[0143] Essa técnica é usada para avaliar os efeitos de nanoparticulas em um único neurônio.

Estudos in vitro de uma rede de neurônios [0144] Os arranjos de múltiplos eletrodos (MEAs) permitem a estimulação e a gravação de um grande número de neurônios (rede neuronal). As culturas neuronals dissociadas em MEAs fornecem um modelo simplificado em que a atividade de rede pode ser manipulada com sequências de estimulação elétrica através dos múltiplos eletrodos do arranjo. Essa técnica é muito útil para avaliar fisiologicamente as questões relevantes na rede e niveis celulares que levam a um melhor entendimento da função e disfunção cerebral.

[0145] As culturas neuronals dissociadas acopladas a MEAs são, de fato, amplamente usadas para melhor entender a complexidade de redes cerebrais. Além disso, o uso de montagens neuronals dissociadas permite a manipulação e o controle da conectividade da rede. O uso de culturas neuronals dissociadas acopladas a MEA permite o projeto de

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61/88 experimentos em que os neurônios podem ser extracelularmente estimulados por meio de pulsos elétricos entregues através dos mesmos eletrodos do dispositivo. Dessa forma, se torna razoável investigar como as dinâmicas neuronals emergentes podem ser moduladas pela estimulação elétrica e, consequentemente, se a conectividade funcional subjacente é modificada ou não (Poli D. et al, Frontiers in Neural Circuits, 2015, 9 (artigo 57), 1-14: Functional connectivity in in vitro neuronal assemblies) .

[0146] 0 sistema de MEA possibilita gravações extracelulares simultâneas de longa duração não invasivas de múltiplos sítios na rede neuronal em tempo real, aumentando a resolução espacial e fornecendo, assim, uma medida robusta de atividade de rede. A reunião simultânea de dados de potencial de ação e potencial de campo ao longo de longos períodos de tempo permite o monitoramento de funções de rede que surgem a partir da interação de todos os mecanismos celulares responsáveis por geração de padrão espaço-temporal (Johnstone A. F. M. et al. , Neuro toxicology (2010), 31: 331350, Microelectrode arrays: a physicologically based neurotoxicity testing platform for the 21^st century). Em comparação com o emplastro-pinça e outras gravação técnicas de gravação de eletrodo único, as respostas medidas de MEA de uma rede inteira, integrando informações globais na interação de todos os receptores, sinapses e tipos neuronals que estão presentes na rede (Novellino A. et al. , Frontiers in Neuroengineering. (2011), 4(4), 1-14, Development of micro-electrode array based tests for neurotoxicity: assessment of interlaboratory: reproducibility with neuroactive chemicals.). Desse modo, as gravações de MEA

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62/88 foram empregadas para entender a comunicação neuronal, codificação de informações, propagação e processamento em culturas neuronals (Taketani, M. , and Baudry, M. (2006). Advances in Network Electrophysiology. Nova York, NY: Springer; Obien et al., Frontiers in Neurosciences, 2015, 8(423): Revealing neuronal functions through microelectrode array recordings) . A tecnologia de MEA é um método de triagem de alto teor fenotipico sofisticado para ser alterações funcionais na atividade de rede em culturas celulares eletricamente ativas e é muito sensível à neurogênese, assim como neurorregenerativo e aspectos neurodegenerativos. Ademais, as redes neuronals cultivadas em MEAs são conhecidas como sendo capazes de responder aos compostos neuroativos ou neurotóxicos aproximadamente às mesmas faixas de concentração que alteram as funções de um sistema nervoso mamífero intacto (Xia et al., Alcohol, 2003, 30, 167-174: Histiotypic electrophysiological responses of cultured neuronal networks to ethanol; Gramowski et al., European Journal of Neuroscience, 2006, 24, 455-4 65: Functional screening of traditional antidepressants with primary: cortical neuronal networks grown on multielectrode neurochips; Gramowski et al., Frontiers in Neurology, 2015, 6(158): Enhancement of cortical network activity in vitro and promotion of GABAergic neurogenesis by stimulation with an electromagnetic field with 150 MHz carrier wave pulsed with an alternating 10 and 16 Hz modulation).

[0147] Essa técnica é usada para avaliar o efeito de nanoparticulas na rede neuronal (ou redes neuronals). Estudos in vivo de uma rede de neurônios [0148] Um modelo animal adequado é considerado para

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63/88 avaliar o efeito nas redes neuronals de animais de nanoparticulas da invenção quando exposto a um estimulo elétrico.

[0149] Por exemplo, os modelos de camundongo de doença de Parkinson são usados par avaliar os efeitos de nanoparticulas estimulados por tDCS (estimulação de Corrente Direta transcraniana) no alivio da debilitação comportamental (transtornos motores). Além disso, os modelos de rato da doença de Alzheimer são usados para avaliar os efeitos de nanoparticulas estimuladas por tDCS na disfunção de memória e aprendizagem espacial (transtornos cognitivos) de animais. EXEMPLO 1. Nanoparticulas preparadas com a material condutor: síntese de nanoparticulas de ouro revestidas com um revestimento biocompatível que tem uma carga de superfície neutra.

[0150] As nanoparticulas de ouro foram sintetizadas reduzindo-se um sal de cloreto de ouro (HAuCl® com um agente de fechamento (citrato de sódio) (o protocolo foi adaptado a partir de G. Frens Nature Physical Science 241 (1973) 21). Em um experimento tipico, uma solução de HAuCÍ4 foi aquecida à fervura. Subsequentemente, a solução de citrato de sódio foi adicionada. A solução resultante foi mantida sob fervura por um periodo adicional de 5 minutos.

[0151] Uma filtração de 0,22 pm (membrana de filtro: poli(éter sulfona) (PES)) da suspensão das nanoparticulas foi realizada e a concentração de ouro em suspensão foi determinada por um ensaio de espectroscopia visivel de UV a 530 nm.

[0152] Um revestimento de superfície foi realizado com o uso de a-metoxi-co-mercaptopoli (etileno glicol) 20kDa (tiol

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PEG20kDa). Uma quantidade suficiente de tiol-PEG 20kDa foi adicionada à suspensão das nanoparticulas para alcançar pelo menos a metade de uma cobertura de monocamada (2,5 moléculas/nm²) na superfície de nanoparticula de ouro. 0 pH foi ajustado entre 7 e 7,2, e a suspensão das nanoparticulas foi agitada durante a noite.

[0153] 0 diâmetro hidrodinâmico (medida em intensidade) foi determinado por Difusão de Luz Dinâmica (DLS) com um Nano-Zetasizer (Malvern) a um ângulo de difusão de 173° com uma emissão de laser a 633 nm, diluindo-se a suspensão das nanoparticulas em água (concentração final: 0,1 g/1). O diâmetro hidrodinâmico das nanoparticulas de ouro biocompativeis assim obtidas em suspensão foi encontrado igual a 118 nm, com um indice de polidispersibilidade (dispersão da população de nanoparticulas em tamanho) de 0,13.

[0154] O potencial de zeta foi determinado medindo-se a mobilidade eletroforética das nanoparticulas (NanoZetasizer, Malvern) diluindo-se a suspensão das nanoparticulas em uma solução de NaCl a 1 mM em pH 7 (concentração final: 0,1 g/1) . O potencial de zeta em pH 7 foi encontrado igual a -ImV.

EXEMPLO 2. Nanoparticulas preparadas com a material condutor: síntese de nanoparticulas de ouro revestidas com um revestimento biocompatível que tem uma carga de superfície negativa.

[0155] As nanoparticulas de ouro foram preparadas como descrito no exemplo 1 (mesmo núcleo inorgânico de ouro).

[0156] Uma filtração de 0,22 pm em filtro de membrana de PES foi realizada e a concentração de ouro em suspensão foi

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65/88 determinada por um ensaio de espectroscopia visivel de UV a 530 nm.

[0157] Um revestimento de superfície biocompatível foi realizado com o uso de ácido meso-2, 3-dimercaptossuccínico (DMSA). Uma quantidade suficiente de DMSA foi adicionada à suspensão das nanoparticulas para alcançar pelo menos a metade de uma cobertura de monocamada (2,5 moléculas/nm²) na superfície. O pH foi ajustado entre 7 e 7,2, e a suspensão das nanoparticulas foi agitada durante a noite.

[0158] O diâmetro hidrodinâmico (medida em intensidade) foi determinado por Difusão de Luz Dinâmica (DLS) com um Nano-Zetasizer (Malvern) a um ângulo de difusão de 173° com uma emissão de laser a 633 nm, diluindo-se a suspensão das nanoparticulas em água (concentração final: 0,1 g/1). O

diâmetro hidrodinâmico	das	nanoparticulas	assim obtidas	em
suspensão foi igual	a	7 6 nm,	com	um índice	de
polidispersibilidade	(dispersão	da	população	de

nanoparticulas em tamanho) de 0,46.

[0159] O potencial de zeta foi determinado medindo-se a mobilidade eletroforética das nanoparticulas (NanoZetasizer, Malvern) diluindo-se a suspensão das nanoparticulas em uma solução de NaCI a 1 mM em pH 7 (concentração final: 0,1 g/1) . O potencial de zeta em pH 7 foi encontrado igual a -23mV.

EXEMPLO 3. Nanoparticulas preparadas com um material isolante que tem uma constante dielétrica baixa relativa igual ou abaixo de 100: síntese de nanoparticulas de óxido de zircônio revestidas com um revestimento biocompatível que tem uma carga de superfície neutra.

[0160] As nanoparticulas de óxido de zircônio (ZrCg) foram

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66/88 sintetizadas por precipitação de cloreto de zircônio (ZrCl® com hidróxido de amônio de tetrametila (TMAOH) a um pH básico. A suspensão resultante foi transferida em uma autoclave e aquecida a uma temperatura acima de 110 °C. Após o resfriamento, a suspensão foi lavada com água desionizada e acidificada.

[0161] Uma filtração de 0,22 pm em filtro de membrana de PES foi realizada e a concentração de nanopartículas (ZrCg) foi determinada por secagem da solução aquosa em um pó e pesando-se a massa como obtida.

[0162] Um revestimento biocompatível foi preparado com o uso de silano-poli(etileno) glicol 2kDa (Si-PEG 2kDa). Uma quantidade suficiente de Si-PEG 2kDa foi adicionada à suspensão das nanopartículas para alcançar pelo menos a metade de uma cobertura de monocamada (2,5 moléculas/nm²) na superfície. A suspensão das nanopartículas foi agitada durante a noite e subsequentemente o pH foi ajustado a 7.

[0163] O diâmetro hidrodinâmico (medida em intensidade) foi determinado por Difusão de Luz Dinâmica (DLS) com um Nano-Zetasizer (Malvern) a um ângulo de difusão de 173° com uma emissão de laser a 633 nm, diluindo-se a suspensão das nanopartículas em água (concentração final: 0,1 g/1) . O diâmetro hidrodinâmico das nanopartículas foi encontrado igual a 55 nm, com um índice de polidispersibilidade (dispersão da população de nanopartículas em tamanho) de 0,1.

[0164] O potencial de zeta foi determinado medindo-se a mobilidade eletroforética das nanopartículas (NanoZetasizer, Malvern) diluindo-se a suspensão das nanopartículas em uma solução de NaCI a 1 mM em pH 7

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67/88 (concentração final: 0,lg/l) . 0 potencial de zeta em pH 7 foi encontrado igual a -ImV.

EXEMPLO 4. Nanopartícuias preparadas com um material isolante que tem uma constante dielétrica baixa relativa igual ou abaixo de 100: síntese de nanopartículas de óxido de zircônio revestidas com um revestimento biocompatível que tem uma carga de superfície negativa.

[0165] As nanopartículas de óxido de zircônio foram preparadas como descrito no exemplo 3 (mesmo núcleo inorgânico).

[0166] Uma filtração de 0,22 pm em filtro de membrana de PES foi realizada e a concentração de nanopartículas (ZrCg) foi determinada por secagem da suspensão aquosa em um pó e pesando-se a massa como obtida.

[0167] A funcionalização de superfície foi realizada com o uso de hexametafosfato de sódio. Massa suficiente de hexametafosfato de sódio foi adicionada à suspensão das nanopartículas para alcançar pelo menos a metade de uma cobertura de monocamada (2,5 moléculas/nm²) na superfície. A suspensão das nanopartículas foi agitada durante a noite e o pH foi subsequentemente ajustado a 7.

[0168] 0 diâmetro hidrodinâmico (medida em intensidade) foi determinado por Difusão de Luz Dinâmica (DLS) com um Nano-Zetasizer (Malvern) a um ângulo de difusão de 173° com uma emissão de laser a 633 nm, diluindo-se a suspensão das nanopartículas em água (concentração final: 0,1 g/1) . O diâmetro hidrodinâmico das nanopartículas foi encontrado igual a 70 nm, com um índice de polidispersibilidade (dispersão da população de nanopartículas em tamanho) de 0,11.

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68/88 [0169] O potencial de zeta foi determinado medindo-se a mobilidade eletroforética das nanoparticulas (NanoZetasizer, Malvern) diluindo-se a suspensão das nanoparticulas em uma solução de NaCI a 1 mM em pH 7 (concentração final: 0,1 g/1) . O potencial de zeta em pH 7 foi encontrado igual a -33mV.

EXEMPLO 5. Nanoparticulas preparadas com a material semicondutor: Nanoparticulas de silício revestidas com um revestimento biocompativel que tem uma carga de superfície negativa.

[0170] As nanoparticulas de silicio (Si) (pó) foram obtidas a junto à US Research Nanomaterials Inc. As mesmas foram dispersadas em água a 30 g/1 sob sonicação (com uma sonda).

[0171] Uma filtração de 0,22 pm em filtro de membrana de PES foi realizada e a concentração de nanoparticulas (Si) foi determinada por secagem da suspensão em um pó e pesandose a massa como obtida.

[0172] 0 diâmetro hidrodinâmico (medida em intensidade) foi determinado por Difusão de Luz Dinâmica (DLS) com um Nano-Zetasizer (Malvern) a um ângulo de difusão de 173° com uma emissão de laser a 633 nm, diluindo-se a suspensão das nanoparticulas em água (concentração final: 0,1 g/1) . O diâmetro hidrodinâmico das nanoparticulas foi encontrado igual a 164 nm, com um indice de polidispersibilidade (dispersão da população de nanoparticulas em tamanho) de 0,16.

[0173] 0 potencial de zeta foi determinado medindo-se a mobilidade eletroforética das nanoparticulas (NanoZetasizer, Malvern) diluindo-se a suspensão das

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69/88 nanoparticulas em uma solução de NaCl a 1 mM em pH 7 (concentração final: 0,1 g/1) . O potencial de zeta em pH 7 foi encontrado igual a -19mV.

EXEMPLO 6. Nanoparticulas preparadas com um material isolante que tem uma constante dielétrica alta relativa igual ou acima de 200: Nanoparticulas de titanato de bário revestidas com um revestimento biocompativel que tem uma carga de superfície negativa.

[0174] A suspensão de nanoparticulas de titanato de bário (BaTiOs) (20 % em peso em água) foi obtida junto à US Research Materials Inc. (US3835).

[0175] A funcionalização de superfície foi realizada com o uso de Silano-poli (etileno) glicol lOkDa (Si-PEG lOkDa) . Brevemente, Si-PEG lOkDa foi primeiro dissolvido em uma solução de etanol/água (1/3 v/v) e adicionado à suspensão de BaTiOs (20 % em peso em água) para alcançar uma cobertura de monocamada completa na superfície das nanoparticulas. A suspensão foi sonicada e subsequentemente agitada durante a noite. Após uma filtração de 0,22 pm (membrana de filtro: poli(éter sulfona)), uma etapa de lavagem foi realizada para eliminar polímeros de Si-PEG lOkDa não reagidos.

[0176] 0 diâmetro hidrodinâmico (medida em intensidade) foi determinado por Difusão de Luz Dinâmica (DLS) com um Nano-Zetasizer (Malvern) a um ângulo de difusão de 173° com uma emissão de laser a 633 nm, diluindo-se a suspensão das nanoparticulas em água (concentração final: 0,1 g/1) . O diâmetro hidrodinâmico das nanoparticulas foi encontrado igual a 164 nm, com um índice de polidispersibilidade (dispersão da população de nanoparticulas em tamanho) de 0,16.

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70/88 [0177] O potencial de zeta foi determinado medindo-se a mobilidade eletroforética das nanoparticulas (NanoZetasizer, Malvern) diluindo-se a suspensão das nanoparticulas em uma solução de NaCI a 1 mM em pH 7 (concentração final: 0,1 g/1) . O potencial de zeta a pH 7 foi encontrado a -llmV.

EXEMPLO 7. Avaliação da eficácia de prevenção/resgate de nanoparticulas dos exemplos 1, 2, 5 e 6, expostas a uma estimulação elétrica em redes neuronais induzidas por MPP⁺ com o uso da tecnologia de triagem de MEA fenotipica.

[0178] A eficácia de prevenção/resgate de nanoparticulas da invenção foi testada em coculturas de cérebro intermediário ventral/córtex do camundongo tratadas com MPP⁺, cultivadas em um MEA de 48 poços por 3 semanas. Esse modelo representa um modelo de Parkinson in vitro para triagem de compostos, com base no resgate funcional de neurônios dopaminérgicos com o uso de culturas desafiadas de cérebro intermediário/córtex cultivadas em MEAs. O cérebro intermediário é uma região do cérebro que inclui a substância negra que é parte dos gânglios basais e que contém a maioria dos neurônios dopaminérgicos. A avaliação do efeito de prevenção/regate das nanoparticulas foi realizada por meio da medição da atividade elétrica extracelular da cocultura de neurônios dispostos em placas nos chips de Arranjo de Microeletrodo (MEA).

[0179] A indução de um fenótipo de Parkinson em neurônios de camundongo in vitro foi realizada com iodeto de piridinio de l-metil-4-fenila (MPP+) . Há uma forte evidência de que a debilitação mitocondrial desempenha um papel na patogênese da doença de Parkinson (PD). Foi constatado que MPP⁺ é um

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71/88 veneno mitocondrial que inibe a respiração celular através do bloqueio do complexo I de enzima de transporte e elétron (NADH: ubiquinona oxidorredutase). Vários laboratórios relataram que há um defeito seletivo no complexo I da cadeia de transporte de elétron mitocondrial na substância negra de tecido post-mortem de PD [0180] Os pacientes, e também há redução de atividade de complexo I em plaquetas de pacientes com PD inicial (Peng. J. et al. , Journal of Biomolecular screening, 2013, 18(5), 522-533: Using human pluripotent stem cell-derived dopaminergic neurons to evaluate candidate Parkinson's disease therapeutic agents in MPP+ androtenone models.).

MATERIAIS E MÉTODOS

Cultura celular primária, condições de tratamento e estimulação elétrica [0181] 0 cérebro intermediário foi colhido do dia embrionário 14,5 chr:camundongos de NMRI (Charles River). Os camundongos foram sacrificados por deslocamento cervical. O tecido foi dissociado por digestão enzimática (133,3 unidades de Kunitz/ml de DNase; 10 unidades/ml de Papaina) e trituração mecânica, contadas, vitalidade controlada e dispostas em placas em um a gota de 20 μΐ de DMEM contendo laminina (10 μg/ml) , 10 % de soro bovino fetal e 10 % de soro de cavalo em MEAs. As culturas em MEAs foram incubadas a 37 °C em uma atmosfera de 10 % de CO2 até estarem prontas para o uso. Os meios de cultura foram reabastecidos duas vezes por semana com DMEM contendo 10 % de soro de cavalo.

[0182] Nos grupos de nanopartículas, os poços foram tratados no dia 7 com suspensão de nanopartículas (800 μΜ) dos exemplos 1, 2, 5 e com suspensão de nanopartículas (2000

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72/88 μΜ) do exemplo 6, seguido por 20 μΜ de MPP+ no dia 8. No grupo de controle, água foi adicionada aos poços no dia 7, seguido pela adição de água no dia 8. No grupo MPP+, a água foi adicionada aos poços no dia 7, seguida por 20 μΜ de MPP+ no dia 8. Vinte e quatro (24) horas após a adição de MPP+ (ou água para o grupo de controle) , o meio foi alterado para alcançar a lavagem de MPP+. O meio foi subsequentemente alterado duas vezes por semana.

[0183] No dia 21, 120 minutos de atividade neuronal foram gravados e 30 minutos de atividade estável foram analisados. Após a gravação no dia 21, todos os poços foram ativados em um dos eletrodos de formação de pico ativa por estímulos elétricos. A estimulação foi realizada por 30 minutos (estimulação de 1 eletrodo por poço em 48 poços MEA, duração de estimulação minima =100 ps, eliminação de artefato de 2 ms após o pulso, pulso 10 x bifásico +/- 500 mV). A resposta dos eletrodos não estimulados teve a média calculada e foi normalizada para a atividade pré-estimulação (Figura 6).

Neurochips de Arranjo de Microeletrodo [0184] Os neurochips de arranjo de microeletrodos de 48 poços foram adquiridos junto à Axion Biosystems Inc. Esses chips têm 16 eletrodos passivos por poço. A superfície foi revestida por 1 hora com polietilenoimina (PEI, 50 % em tampão de borato), lavada e seca a ar.

Gravação de múltiplos canais e análise de dados muitiparamétrica [0185] Para a gravação, o sistema de gravação de múltiplos canais MAESTRO da Axion Biosystems (EUA) foi usado. Para a gravação extracelular, MEAs de 48 poços foram colocadas na estação de gravação MAESTRO e mantido a 37 °C. As gravações

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73/88 foram realizadas em DMEM/10 % de soro de cavalo inativado por calor. 0 pH foi mantido a 7,4 com uma corrente continua de fluxo de ar umidifiçado filtrado com 10 % de CO2.

[0186] Cada unidade representa a atividade originaria de um neurônio gravado em um eletrodo. As unidades são separadas no inicio da gravação. Para cada unidade, os potenciais de ação (isto é, picos) foram gravados como trens de pico, que são aglomerados no chamados surtos. Os surtos foram quantitativamente descritos por meio de análise de trem de pico direta com o uso dos programas Spike Wrangler e NPWaveX (ambos NeuroProof GmbH, Rostock, Alemanha). Os surtos foram definidos pelo inicio e o final de eventos de pico curto (Figura 7).

[0187] Com uma análise de alto teor multiparamétrica dos padrões de atividade de rede, 204 os parâmetros de trem de pico que descrevem a atividade foram extraídos. Esses parâmetros permite a obtenção de uma descrição precisa de alterações de atividade nas seguintes quatro categorias: atividade geral, estrutura de surto, comportamento oscilatório e sincronicidade.

Alterações em parâmetros de atividade geral descrevem os efeitos na taxa de disparo de potencial de ação (taxa de pico), taxa de surto, e período de surto como o tempo entre os surtos.

Parâmetros de estrutura de surto definem, não apenas a estrutura interna de picos dentro de uma fase de formação de pico de alta frequência (surto), por exemplo, frequência de pico em surtos, taxa de pico em surtos e densidade de pico de surto, mas também, a estrutura geral do surto, como duração, área e planalto.

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Parâmetros oscilatórios quantificam a regularidade de ocorrência ou estrutura de surtos, que é calculada por coeficientes de variação de parâmetros de atividade primária que descrevem a variabilidade de parâmetros (atividade geral, estrutura de surto) dentro de episódios experimentais (Gramowski A. et al. , Eur. J. Neurosci., 2004, 19, 2815-2825: Substance identification by quantitative characterization of oscillator activity in murine spinal cord networks on microelectrode arrays). Os valores superiores indicam uma estrutura de surto menos regular ou atividade geral menos regular (por exemplo, picos, surtos).

Como uma medida de sincronicidade nos trens de pico, parâmetros de CVnet refletem a sincronização entre neurônios dentro da rede (Gramowski A. et al„ Eur. J. Neurosci., 2004, 19, 2815-2825: Substance identification by quantitative characterization of oscillator activity in murine spinal cord networks on microelectrode arrays). CVnet é o coeficiente de variação ao longo da rede. Os grandes valores de CVnet implicam uma ampla faixa de variação na atividade através da rede, que significa menos sincronização. (Gramowski A. et al. , Frontiers in Neurology, 2015, 6(158): Enhancement of cortical network activity in vitro and promotion of GABAergic neurogenesis by stimulation with an electromagnetic field with 150 MHz carrier wave pulsed with an alternating 10 and 16 Hz modulation) .

[0188] Os efeitos funcionais induzidos por MPP+ na rede neuronal sob estimulação elétrica e a eficácia de prevenção/resgate das nanoparticulas da invenção sob

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75/88 estimulação elétrica foram avaliados através dos parâmetros descritos acima (também recapitulado para alguns dos mesmos na Tabela 3 abaixo).

Tabela 3: parâmetros de descrição de atividade da análise de dados multiparamétricos nas quatro categorias a seguir: atividade geral, estrutura de surto, comportamento oscilatório e sincronicidade.

Atividade geral	Taxa de pico	Número de picos por segundo, média calculada ao longo de todos os trens de pico gravados
Estrutura de surto	Duração de surto	Comprimentos médios de surtos (ms) ,
Comportamento oscilatório	CVtempo de área de surto	Coeficiente de variação no tempo de área sob a curva após a integração dos surtos, definido por duração de surto, número de picos em surtos, frequência de pico em surtos. 0 parâmetro descreve a variabilidade de área de surto dentro dos episódios experimentais. Os valores superiores indicam a estrutura menos regular.
CVtempo de altura de frequência de pico de surto	Coeficiente de variação no tempo de frequência de pico de ponta de unidade singular nos surtos. Os valores inferiores são uma medida que indica mais regularidade na frequência de pico de surto, assim, um grau superior de estrutura de surto regular dentro de episódios experimentais.
Soma de CVtempo de duração de surto	Coeficiente de variação ao longo do tempo de duração de surto, refletindo a variabilidade de duração de surto dentro dos episódios experimentais.

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	Soma de SD de período de surto	Desvio padrão de período de surto, refletindo a variação de distâncias de unidade única entre surtos consecutivos dentro de episódios experimentais. Valores inferiores refletem regularidade superior na estrutura de surto.
Sincronicidade	CVnet de taxa de surto	CVnet de taxa de surto, refletindo a variação de taxa de surto ao longo da rede durante episódios experimentais
	CVnet de período de surto	CVnet de período de surto (distância entre o início dos surtos consecutivos) refletindo a variação de capacidade de surto dentro do episódio experimental ao longo da rede inteira. A diminuição desse parâmetro reflete um aumento na sincronização dentro da rede.
	CVnet de % de picos em surto	CVnet de porcentagem de picos em surtos, refletindo a variação da fração de picos dentro de intervalos de surto de todos os picos dentro do episódio experimsental ao longo de toda a rede. A diminuição desse parâmetro reflete um aumento na sincronização dentro da rede.
	SynAll	Distância média de surtos dentro de um surto de população do centro de surto de população. SynAll é uma medida para a força de sincronicidade de uma rede.

[0189] Os efeitos funcionais induzidos por MPP+ na atividade de rede sob estimulação elétrica na presença ou não das nanopartículas testadas foram normalizadas à atividade pré-estimulada, isto é, a atividade medida no dia 21, definido em 100 % para cada experimento. Os valores relacionados à atividade nativa espontânea foram derivados

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77/88 de dados binários de 60 segundos tomados de um intervalo de 30 minutos após uma estabilização de 30 minutos de atividade. Os resultados (valores de parâmetro) foram expressos como média ± SEM de redes independentes. Para cada grupo de nanoparticulas, pelo menos 8 poços ativos, para o grupo de controle, pelo menos 30 poços ativos e para o grupo de MPP+, pelo menos 26 poços ativos (ativo significa poços com um número suficiente de eletrodos que medem a atividade elétrica), foram incluídos na análise. As distribuições de parâmetros absolutos foram testadas quanto à normalidade e a significância estatística entre os grupos foi avaliada por meio de ANOVA de via única.

[0190] A Figura 8 apresenta alguns parâmetros representativos das seguintes categorias: comportamento oscilatório e sincronicidade. Esses parâmetros são efeitos funcionais induzidos por MPP⁺ sob estimulação elétrica e a eficácia de prevenção/resgate permitida pelas nanoparticulas da invenção sob estimulação elétrica (isto é, a habilidade de prevenir/resgatar efeitos funcionais a um nivel similar àquele do grupo de controle).

[0191] Para avaliar efeitos compostos, os resultados multiparamétricos de uma seleção de 204 parâmetros foram projetados em um único parâmetro denominado a Pontuação de Efeito. O mesmo é uma combinação linear de recursos selecionados, que transforma os conjuntos de dados em um vetor com grupo de controle exposto a um campo elétrico em um valor de média de 0 e o grupo de MPP+ exposto a um campo elétrico em um valor de média de 1. O cálculo do fator Z da Pontuação de Efeito foi realizado através da seleção de recurso de 18 dentre os 204 parâmetros medidos,

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78/88 otimizada para encontrar a melhor discriminação entre os grupo de controle e o grupo de MPP+ (Kümmel A, et al. J Biomol Screen., 2010, 15(1), 95-101: Integration of multiple readouts into the z' factor for assay quality assessment). A análise de pontuação de efeito é mostrada na Figura 9. [0192] A eficácia de prevenção/resgate das nanoparticulas da invenção expostas a uma estimulação elétrica é mostrada na Tabela 4.

Tabela 4: Sumário da Pontuação de Efeito e eficácia de prevenção/resgate de nanoparticulas da invenção expostas a um campo elétrico, em efeitos induzidos por MPP⁺ na rede neuronal exposta a um campo elétrico em separado.

Grupo	Pontuação de Efeito	Eficácia de prevenção/resgate	Descrição de efeitos
grupo de controle	0	Referência (definido a 100 %)	—
grupo de MPP+	1	0 %	-
grupo de nanoparticulas: nanoparticulas de ouro biocompativeis do exemplo 1	0,43	56 %	Prevenção de 2/3 de efeitos de MPP+
grupo de nanoparticulas: nanoparticulas de ouro biocompativeis do exemplo 2	0,72	28 %	Prevenção de 1/3 de efeitos de MPP+
grupo de nanoparticulas: nanoparticulas de silicio biocompativeis do exemplo 5	0, 65	35 %	Prevenção de 1/3 de efeitos de MPP+

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Grupo	Pontuação de Efeito	Eficácia de prevenção/resgate	Descrição de efeitos
grupo de nanoparticulas: nanoparticulas de titanato de bário biocompativeis do exemplo 6	0, 64	36 %	Prevenção de 1/3 de efeitos de MPP+

[0193] O tratamento de sintomas da doença de Parkinson por DBS é aprovado pelo FDA desde 2002. Os parâmetros estimulatórios mais comumente usados, utilizáveis no contexto da invenção em combinação com as nanoparticulas descritas no presente documento são: 130 a 185 Hz em frequência, 60 a 210 ps em largura de pulso e 1 a 3,5 V em amplitude de tensão. Nas experimentações descritas no presente documento, a estimulação foi realizada na cocultura de rede de neurônio por 30 minutos, com estimulo = 10 pulsos bifásicos (duração de pulso = 100 ps) , amplitude de pulso = +/-500 mV, frequência de pulso = 20 Hz e um periodo de trens de pulso = 0,2 Hz. As Figuras 12, 13 e a Tabela 4 mostram que o pré-tratamento da rede neuronal com nanoparticulas da invenção e a exposição a um campo elétrico, previne/resgata efeitos funcionais induzidos por MPP⁺ sob o campo elétrico na rede neuronal. De modo interessante, a eficácia de prevenção/resgate é observada para parâmetros em categorias relacionadas ao comportamento oscilatório e à sincronicidade, e pode alcançar um nivel até o qual é observado no grupo de controle. Esses parâmetros de comportamento oscilatório e de sincronização são tipicamente monitorados como uma medida de desenvolvimento de rede alterado. Esses parâmetros podem ser vantajosamente

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80/88 resgatados na presença das nanoparticulas da invenção expostas a uma estimulação elétrica.

[0194] Esses resultados destacam os desempenhos vantajosos das nanoparticulas descritas no presente pedido, quando expostas a um campo elétrico, no resgate de efeitos funcionais induzidos por MPP+ sob o campo elétrico na rede neuronal.

EXEMPLO 8: Avaliação dos efeitos das nanoparticulas dos exemplos 2, 3, 4 e 5 expostas a uma estimulação elétrica nos efeitos funcionais induzidos por amiloide beta 1-42 em redes neuronais de camundongos primários com o uso da tecnologia de triagem de MEA fenotipica.

[0195] A eficácia de resgate das nanoparticulas da invenção expostas a uma estimulação elétrica foi testada in vitro por meio de MEAs em um modelo induzido por amiloide beta 1-42 (Abeta 1-42) de doença de Alzheimer em culturas de córtex frontal de neurônios de camundongo.

[0196] Para induzir um fenótipo funcional relacionado a Alzheimer, os peptideos de Abeta 1-42 tratados com HFIP sintético (hexafluoroisopropanol) (tratamento de HFIP produz monômeros de amiloide beta) são usados a uma dose subtóxica (100 nM) . Altos niveis de amiloide-beta (Abeta) reduzem a transmissão sináptica glutamatérgica e causam perda sináptica (Palop et al. , Nat Neurosci., 2010, 13(7), 812818: Amyloid-beta induced neuronal dysfunction in Alzheimer's disease: from synapses toward neural networks; Hsia et al., Proc.Natl. Acad. Sci., 1999, 96, 3228-3233: Plaque-independent disruption of neural circuits in Alzheimer's disease mouse models). A produção de Abeta e sua secreção no espaço extracelular são ajustadamente reguladas

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81/88 por atividade neuronal in vitro e in vivo. A atividade neuronal aumentada intensifica a produção de Abeta, e bloquear a atividade neuronal tem o efeito oposto. Essa regulação sináptica de Abeta é mediada, pelo menos em parte, por endocitose dependente de clatrina de proteína precursora (APP) de amiloide de superfície nos terminais présinápticos, divagem proteolítica endossômica de APP, e liberação de Abeta em terminais sinápticos (Cirrito et al., Neuron, 2005, 48, 913-922: Synaptic activity regulates interstitial fluid amyloid-beta levels in vivo) .

MATERIAIS E MÉTODOS

Cultura Celular Primária [0197] 0 tecido de córtex frontal foi colhido do dia embrionário 15/16 chr:camundongos de NMRI (Charles River). Os camundongos foram sacrificados por deslocamento cervical. O tecido foi dissociado por digestão enzimática (133,3 unidades de Kunitz/ml de DNase; 10 unidades/ml de Papaina) e trituração mecânica, contadas, vitalidade controlada e dispostas em placas em um a gota de 20 μΐ de DMEM contendo laminina (10 pg/ml), 10 % de soro bovino fetal e 10 % de soro de cavalo em MEAs. As culturas em MEAs foram incubadas a 37 °C em uma atmosfera de 10 % de CO2 até estarem prontas para o uso. Os meios de cultura foram reabastecidos duas vezes por semana com DMEM contendo 10 % de soro de cavalo. As coculturas em desenvolvimento foram tratadas com os inibidores de mitose 5-fluoro-2'-deoxiuridina (25 μΜ) e uridina (63 μΜ) no dia 5 após a semeadura para prevenir a proliferação glial adicional.

[0198] Nos grupos de nanopartículas, os poços foram primeiro tratados com Abeta 1-42 (peptídeos de amiloide-beta

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1-42 tratados com HFIP sintético) a TO (TO sendo no final do período de cultura de 28 dias-in vitro). Os poços foram, então, tratados a TO + 4 horas com a suspensão de nanopartículas dos exemplos 2, 3, 4 e 5 (cada suspensão estando a uma concentração de 800 μΜ) em experimentos independentes e paralelos. No grupo de Controle, a água foi adicionada aos poços a TO, e, então, a TO + 4 horas. No grupo de Abeta, Abeta 1-42 foi adicionado aos poços a TO, e, então, a água foi adicionada aos poços a TO + 4 horas. A atividade neuronal foi gravada da seguinte forma:

Em TO, antes da adição de Abeta 1-42 (ou água no grupo de controle)

Em TO + 1 h, TO + 2 h, TO + 3 h, T0+4h (adição anterior das nanopartículas no grupo de « nanopartículas » ou água no grupo de controle), TO + 5h e TO + 6 h.

[0199] Os valores foram derivados de dados binários de 60 segundos tomados de um intervalo de 30 minutos após uma estabilização de 30 minutos de atividade.

[0200] Após a gravação em T0 + 6 h, todos os poços foram ativados em um dos eletrodos de formação de pico ativa por estímulos elétricos. A estimulação foi realizada por 30 minutos (estimulação de 1 eletrodo por poço em 48 poços MEA, duração de estimulação mínima =100 ps, eliminação de artefato de 2 ms após o pulso, pulso 10 x bifásico +/- 500 mV) . A resposta dos eletrodos não estimulados teve a média calculada e foi normalizada para a atividade pré-estimulação (Figura 10) .

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Neurochips de Arranjo de Microeletrodo [0201] Os neurochips de arranjo de microeletrodos de 48 poços foram adquiridos junto à Axion Biosystems Inc. Esses chips têm 16 eletrodos passivos por poço. A superfície foi revestida por 1 hora com polietilenoimina (PEI, 50 % em tampão de borato), lavada e seca a ar.

Gravação de múltiplos canais e análise de dados muitiparamétrica [0202] Para a gravação, o sistema de gravação de múltiplos canais MAESTRO da Axion Biosystems (EUA) foi usado. Para a gravação extracelular, MEAs de 48 poços foram colocadas na estação de gravação MAESTRO e mantido a 37 °C. As gravações foram realizadas em DMEM/10 % de soro de cavalo inativado por calor. O pH foi mantido a 7,4 com uma corrente continua de fluxo de ar umidifiçado filtrado com 10 % de CO2. Os potenciais de ação, ou picos, foram gravados em trens de pico e foram aglomerados nos chamados surtos. Os surtos foram quantitativamente descritos por meio de análise de trem de pico direta com o uso dos programas Spike Wrangler e NPWaveX (ambos NeuroProof GmbH, Rostock, Alemanha). Os surtos foram definidos pelo inicio e o final de eventos de pico curto.

[0203] Com uma análise de alto teor multiparamétrica dos padrões de atividade de rede, 204 os parâmetros de trem de pico que descrevem a atividade foram extraídos. Esses parâmetros permitem a obtenção de uma descrição precisa de alterações de atividade nas quatro categorias como a seguir: atividade geral, estrutura de surto, comportamento oscilatório e sincronicidade.

[0204] Os efeitos funcionais de amiloide beta 1-42 na rede

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84/88 neuronal exposta à estimulação elétrica e a eficácia de resgate de efeitos funcionais da rede neuronal pelas nanoparticulas da invenção expostas a uma estimulação elétrica foram avaliados através dos parâmetros descritos acima (também recapitulados para alguns dos mesmos na Tabela 5 abaixo).

Tabela 5: parâmetros de descrição de atividade da análise de dados multiparamétricos nas quatro categorias a seguir: atividade geral, estrutura de surto, comportamento oscilatório e sincronicidade

Atividade geral	Contraste de pico	Descreve a ocorrência ou a ausência de picos em segmentos de tempo vizinhos do trem de pico, refletindo a variabilidade na capacidade de surto de unidades dentro de episódios experimentais
Estrutura de surto	Soma de duração de surto	Comprimentos médios de surto (ms)
Comportamento oscilatório	SD de taxa de surto	Desvio padrão de número de surtos por minuto, indicando a variabilidade de capacidade de surto de unidades em episódios experimentais
SD de período de surto	Desvio padrão de período de surto, refletindo a variação de distâncias de unidade única entre surtos consecutivos dentro de episódios experimentais. Valores baixos refletem a regularidade superior na estrutura de surto.

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Sincronicidade	CVnet de taxa de pico de surto	CVnet de taxa de pico de surto, refletindo a variação de picos dentro de intervalos de surto dentro de episódios experimentais ao longo de toda a rede. A diminuição desse parâmetro reflete um aumento na sincronização dentro da rede.
CVnet de contraste de pico	CVnet de contraste de pico. Os valores superiores indicam a variabilidade superior de capacidade de surto de unidades dentre a rede

[0205] A atividade de rede sob estimulação foi normalizada à atividade nativa espontânea relacionada (gravação de TO + 6 horas) , definido a 100 % para cada experimento. Os valores relacionados à atividade nativa espontânea foram derivados de dados binários de 60 segundos tomados de um intervalo de 30 minutos após uma estabilização de 30 minutos de atividade. Os resultados (valores de parâmetro) foram expressos como média ± SEM de redes independentes. Para cada grupo de nanoparticulas, pelo menos 9 poços ativos, para o grupo de controle, pelo menos 18 poços ativos e para o grupo de Abeta, pelo menos 18 poços ativos (ativo significa poços com um número suficiente de eletrodos que medem a atividade elétrica), foram incluídos na análise. As distribuições de parâmetros absolutos foram testadas quanto à normalidade e a significância estatística entre os grupos foi avaliada por meio de ANOVA de via única.

[0206] A Figura 11 mostra alguns parâmetros representativos das seguintes categorias: atividade geral, estrutura de surto, comportamento oscilatório e

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86/88 sincronicidade.

[0207] Esses parâmetros são efeitos funcionais induzidos por Abeta 1-42 sob estimulação elétrica e a eficácia de resgate permitida pelas nanoparticulas da invenção sob estimulação elétrica (isto é, a habilidade de prevenir/resgatar efeitos funcionais a um nível similar àquele do grupo de controle).

[0208] Para avaliar efeitos compostos, os resultados multiparamétricos de uma seleção de 204 parâmetros foram projetados em um único parâmetro denominado a Pontuação de Efeito. 0 mesmo é uma combinação linear de recursos selecionados, que transforma os conjuntos de dados em um vetor com grupo de controle exposto a um campo elétrico em um valor de média de 0 e o grupo de Abeta exposto a um campo elétrico em um valor de média de 1. O cálculo do fator Z da Pontuação de Efeito foi realizado através da seleção de recursos de 15 dentre os 204 parâmetros medidos, otimizada para encontrar a melhor discriminação entre os grupo de controle e o grupo de Abeta (Kümmel Ά, et al. J Biomol Screen., 2010, 15(1), 95-10: Integration of multiple readouts into the z'factor for assay quality assessment). A análise de pontuação de efeito é mostrada na Figura 12.

[0209] A eficácia de resgate das nanoparticulas da invenção expostas a uma estimulação elétrica é mostrada na Tabela 6.

Tabela 6: Sumário da Pontuação de Efeito e eficácia de resgate de nanoparticulas da invenção expostas a um campo elétrico, em efeitos induzidos por Abeta 1-42 na rede neuronal exposta a um campo elétrico em separado.

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Grupo	Pontuação de Efeito	Eficácia de resgate	Descrição de efeitos
grupo de controle	0	Referência (definido a 100 %)	—
grupo de Abeta	1	0 %	-
grupo de nanoparticulas: Nanoparticulas de ouro biocompatíveis do exemplo 2	0,43	25 %	Prevenção de 1/4 de efeitos de Abeta 1-42
grupo de nanoparticulas: Nanoparticulas de óxido de zircônio biocompatíveis do exemplo 3	0,72	45 %	Prevenção de 1/2 de efeitos de Abeta 1-42
grupo de nanoparticulas: Nanoparticulas de óxido de zircônio biocompatíveis do exemplo 4	0, 65	34 %	Prevenção de 1/3 de efeitos de Abeta 1-42
grupo de nanoparticulas: nanoparticulas de silício biocompatíveis do exemplo 5	0, 64	34 %	Prevenção de 1/3 de efeitos de Abeta 1-42

[0210] As investigações clínicas estão em andamento para avaliar o potencial de DBS para o tratamento da doença de Alzheimer. Os parâmetros estimulatórios tipicamente utilizáveis no contexto da invenção em combinação com as nanoparticulas descritas no presente documento são: 130 Hz em frequência, 60 ou 90 ps em largura de pulso, 3 a 5 V em tensão de amplitude. Nas experimentações descritas no presente documento, a estimulação foi realizada na cocultura de rede de neurônio por 30 minutos, com estímulo = 10 pulsos

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88/88 bifásicos com duração de pulso minima = 100 ps, amplitude de pulso = +/-500 mV, frequência de pulso = 20 Hz e um período de trens de pulso = 0,2 Hz.

[0211] As Figuras 11 e 12 e a Tabela 6 mostram que o tratamento da rede neuronal com nanopartículas da invenção, quando expostas a um campo elétrico, resgata efeitos funcionais induzidos por Abeta 1-42 sob o campo elétrico da rede neuronal. De modo interessante, a eficácia de resgate é observada para parâmetros em categorias relacionadas ao comportamento oscilatório e à sincronicidade, e pode alcançar um nível até o qual é observado no grupo de controle.

[0212] Esses parâmetros de comportamento oscilatório e de sincronização são tipicamente monitorados como uma medida de desenvolvimento de rede alterado. Esses parâmetros podem ser vantajosamente resgatados na presença das nanopartículas da invenção expostas a uma estimulação elétrica.

[0213] Esses resultados destacam os desempenhos vantajosos das nanopartículas descritas no presente pedido, quando expostas a um campo elétrico, no resgate de efeitos funcionais induzidos por Abeta 1-42 sob o campo elétrico na rede neuronal.

Claims (15)

1. Nanoparticula ou agregado de nanoparticulas para uso na prevenção ou no tratamento de uma doença neurológica ou pelo menos um sintoma da mesma em um indivíduo, quando a nanoparticula ou o agregado de nanoparticulas é exposto a um campo elétrico, caracterizada pelo fato de que o material da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas é selecionado a partir de um material condutor, um material semicondutor, um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou acima de 200 e um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou abaixo de 100.

2. Nanoparticula ou agregado de nanoparticulas para uso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o campo elétrico é aplicado através de estimulação cerebral profunda, estimulação elétrica transcraniana ou estimulação magnética transcraniana.

3. Nanoparticula ou agregado de nanoparticulas para uso, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o material da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas é um material condutor selecionado a partir de um metal que tem um potencial de redução padrão E° acima de 0,2 e um material orgânico que tem centros de carbono de hibridização tipo sp2 contíguos em sua estrutura.

4. Nanoparticula ou agregado de nanoparticulas para uso, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o material da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas é selecionado a partir de uma nanoparticula metálica, em que o elemento metálico é Ir, Pd, Pt, Au ou

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2/5 uma mistura dos mesmos, e uma nanoparticula orgânica que consiste em polianilina, polipirrol, poliacetileno, politiofeno, policarbazol e/ou polipireno.

5. Nanoparticula ou agregado de nanoparticulas para uso, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o material da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas é um material semicondutor com um vão de banda Eg abaixo de 3,0 eV.

6. Nanoparticula ou agregado de nanoparticulas para uso, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o material da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas consiste em um elemento do grupo IVA da tabela periódica de Mendeleev, ou em uma composição misturada de elementos dos grupos III e V da tabela periódica de Mendeleev, ou em uma composição misturada de elementos dos grupos II e VI da tabela periódica de Mendeleev.

7. Nanoparticula ou agregado de nanoparticulas para uso, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o material da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas consiste em um elemento do grupo IVA da tabela periódica de Mendeleev e é enriquecido com um carregador de carga selecionado a partir de Al, B, Ga, In e P.

8. Nanoparticula ou agregado de nanoparticulas para uso, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o material é um material isolante com um vão de banda Eg igual ou acima de 3,0 eV e a constante dielétrica relativa eijk é medida entre 20 °C e 30 °C e entre 10² Hz até a frequência infravermelha.

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9. Nanoparticula ou agregado de nanoparticulas para uso, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o material é um material isolante com um vão de banda Eg igual ou acima de 3,0 eV e a constante dielétrica relativa eijk é igual ou acima de 200 e o material da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas é um material dielétrico que é um óxido de metal misturado selecionado a partir de BaTiOs, KTaNbOs, KTaOs, SrTiOs e BaSrTiOs.

10. Nanoparticula ou agregado de nanoparticulas para uso, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o material é um material isolante com um vão de banda Eg igual ou acima de 3,0 eV e a constante dielétrica relativa eijk é igual ou abaixo de 100 e o material da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas é um material dielétrico que é selecionado a partir de um óxido de metal, um óxido de metal misturado, cujo elemento metálico é do periodo 3, 5 ou 6 da tabela periódica de Mendeleev ou um lantanideo e um material de carbono.

11. Nanoparticula para uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que a doença neurológica é selecionada a partir de doença de Parkinson, doença de Alzheimer, epilepsia, transtorno compulsivo obsessivo, transtorno de espectro de autismo, transtorno de depressão, distonia, sindrome de Tourette, esquizofrenia, derrame, afasia, demência, zumbido, doença de Huntington, tremor essencial, transtorno bipolar, transtorno de ansiedade, transtorno de dependência, consciência no estado vegetativo e pelo menos um sintoma dos mesmos.

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12. Composição para uso na prevenção ou no tratamento de uma doença neurológica ou pelo menos um sintoma da mesma em um indivíduo exposto a um campo elétrico, em que a composição é caracterizada por compreender nanoparticulas e/ou agregados de nanoparticulas e um suporte farmaceuticamente aceitável e, em que o material da nanoparticula ou do agregado de nanoparticulas é selecionado a partir de um material condutor, um material semicondutor, um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou acima de 200 e um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou abaixo de 100.

13. Composição para uso, de acordo com a reivindicação 12, em que a composição é caracterizada por compreender pelo menos duas nanoparticulas e/ou dois agregados de nanoparticulas distintos, cada nanoparticula ou agregado de nanoparticulas consistindo em um material distinto selecionado a partir de um material condutor, a material semicondutor, um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou acima de 200 e um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou abaixo de 100.

14. Kit caracterizado por compreender pelo menos duas nanoparticulas e/ou dois agregados de nanoparticulas distintos, cada nanoparticula ou agregado de nanoparticulas consistindo em um material distinto selecionado a partir de um material condutor, a material semicondutor, um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou acima de 200 e um material isolante com uma constante dielétrica eijk igual ou abaixo de 100.

15. Kit, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por ser para uso na prevenção ou no

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5/5 tratamento de uma doença neurológica ou pelo menos um sintoma da mesma em um indivíduo.