Relatórios de Estágio e Monografia intitulada “Hair follicle regeneration nanotechnology-based strategies”

Abstract

O trabalho é constituído por duas partes: Parte l e Parte ll relativas aos relatórios de estágio em Farmácia Comunitária e Indústria Farmacêutica e uma parte lll, correspondente à monografia intitulada "Hair follicle regeneration nanotechnology-based strategies". O folículo piloso (FP) é uma estrutura multicelular complexa presente na pele que contém reservatórios de células estaminais multipotentes. Nestes reservatórios ocorre um ciclo de crescimento contínuo, que progride através das fases de (1) anagénese, a fase de crescimento, (2) catagénese, a fase de transição, (3) telogénese, a fase de repouso, e eventualmente, (4) exogénese, a última fase, marcada pelo desprendimento da haste pilosa. Muitas alterações histológicas e morfológicas do FP e da haste ocorrem ao longo de todo o ciclo de crescimento do pelo. Existem várias vias de sinalização importantes que participam tanto na morfogénese do FP como na regeneração, tal como a via de sinalização do tipo Wingless (Wnt) que é crucial para o início do ciclo. No entanto, em alguns distúrbios relacionados com a queda de cabelo, estes mecanismos podem ser prejudicados. As atuais estratégias de tratamento utilizadas para a reparação capilar são as mesmas desde há vários anos. Estas incluem terapias medicamentosas, transplantes capilares, a terapia de laser de baixa intensidade (LLLT, do inglês “low level laser therapy”), injeções de plasma rico em plaquetas, e a terapia com células estaminais. Os atuais avanços no campo da nanotecnologia permitiram o desenvolvimento de estruturas mais avançadas, incluindo nanopartículas metálicas, lipídicas e poliméricas, bem como nanofibras e nanorevestimentos. A libertação controlada de fármacos, a vetorização específica para o FP, e a manipulação de vesículas extracelulares são apenas algumas das possíveis aplicações da nanotecnologia para a regeneração do FP. Nanoestruturas que mimetizam as características da matriz extracelular, nomeadamente os scaffolds nanofibrosos em 3D e os nanorevestimentos “auto-montados por camada-a-camada”, podem melhorar a eficácia das estratégias de regeneração do FP baseadas na engenharia de tecidos, ultrapassando assim obstáculos de longa data relacionados com a fraca capacidade das abordagens convencionais em mimetizar os tecidos naturais. Do mesmo modo, a nanotecnologia pode melhorar a regeneração de FP em áreas cutâneas lesionadas. Durante muito tempo, acreditava-se que a embriogénese era a única solução capaz de proporcionar a formação de FPs. No entanto, nos últimos anos, a neogénese capilar induzida por feridas (WIHN) ou o fenómeno de regeneração do FP de novo tem recebido um relevante destaque, ocorrendo no leito de feridas, em condições apropriadas. A presente revisão abrange estratégias de vetorização específicas para o FP, com especial ênfase nas estratégias atualmente utilizadas com base em nanotecnologia, tanto para doenças relacionadas com a perda de cabelo como para a regeneração do FP. A regeneração do FP é discutida em diferentes modalidades: modulação do ciclo do FP, estimulação das células 43 progenitoras e vias de sinalização, engenharia de tecidos, WIHN, e terapia genética. O FP tem sido reconhecido como um alvo ideal para estratégias baseadas em nanotecnologia com o objetivo de promover a regeneração capilar. Contudo, alguns desafios regulamentares poderão atrasar o desenvolvimento de estratégias de regeneração do FP baseadas em nanotecnologia, sendo esta parte discutida por último no presente manuscrito.

The work comprises two parts: Part l and Part ll regarding the internship reports from Community Pharmacy and Pharmaceutical Industry, and Part lll, related to the monograph entitled "Hair follicle regeneration nanotechnology-based strategies". The hair follicle (HF) is a skin’s multicellular complex structure which contains reservoirs of multipotent stem cells. Here a continuous growth cycle occurs, progressing through the phases of (1) anagen, the growth phase, (2) catagen, the transition phase, (3) telogen, the resting phase, and eventually, (4) exogen, the last phase marked by the shedding of the hair shaft (HS). Many histological and morphological changes in the HF and HS occur throughout the hair growth cycle. Important signaling pathways participate in both hair morphogenesis and regeneration, such as the Wingless type (Wnt) signaling pathway, which is crucial for the cycle onset. However, in some hair loss-related disorders, these mechanisms can be impaired. Current treatment strategies used for hair repair have been the same for several years. These include drug therapies, hair transplants, the low-level laser therapy (LLLT), platelet-rich plasma (PRP) injections, and the stem cell therapy. The current advances in the field of nanotechnology enabled the development of more advanced structures, including metallic, lipidic, and polymeric nanoparticles, as well as nanofibers and nanocoats. Controlled drug release, HF-specific targeting, and extracellular vesicles manipulation are only a few of the possible applications of nanotechnology for HF regeneration. Nanostructures that closely mimic the extracellular matrix features, namely nanofibrous 3D scaffolds and layer-by-layer self-assembled nanocoats, can improve the efficacy of tissue engineering-based HF regeneration strategies, thereby overcoming long-standing obstacles related to the poor natural tissue mimicry features of conventional approaches. Similarly, nanotechnology can enhance HF regeneration at injured skin areas. For a long time, embryogenesis was believed to be the only path for HF formation. However, in recent years, the wound-induced hair neogenesis (WIHN) or de novo HF regeneration phenomenon has gathered great attention, which occurs in wound beds under appropriate conditions. The present review covers HF-specific targeting strategies, with special emphasis on currently used nanotechnology-based strategies for both hair loss-related diseases and HF regeneration. HF regeneration is discussed in different modalities: modulation of the hair cycle, stimulation of progenitor cell and signaling pathways, tissue engineering, WIHN, and gene therapy. The HF has been recognized as an ideal target for nanotechnology-based strategies with the goal of hair regeneration. However, some regulatory challenges can delay the development of HF regeneration nanotechnology based-strategies, which will be lastly discussed.