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Formulações de nootrópicos e fármacos inteligentes com ultrassons

Os fármacos inteligentes e os suplementos nootrópicos são consumidos como «potenciadores cognitivos» para aumentar a função cognitiva, a capacidade cerebral, a concentração, a memória e a criatividade, reforçar a motivação e a energia mental, bem como apoiar a saúde cerebral. Para promover o transporte de compostos bioativos, como nootrópicos, fármacos inteligentes e substâncias energizantes, através da barreira hematoencefálica (BBB), as moléculas devem apresentar uma forma melhorada à escala nanométrica. Sabe-se que os nanolipossomas, as micelas, as nanopartículas lipídicas sólidas, os nanotransportadores nanoestruturados e as nanoemulsões preparados por ultrassons aumentam a biodisponibilidade de moléculas bioativas, vitaminas e fitoquímicos.

Os nootrópicos ou fármacos inteligentes são moléculas que estimulam o cérebro e o corpo – os chamados potenciadores cognitivos –, que podem ser divididas nas seguintes categorias: racetams, estimulantes, adaptogénios, colinérgicos, serotoninérgicos, dopaminérgicos, fármacos inteligentes para a função metabólica e outras categorias.
Tem interesse nestas diferentes categorias de nootrópicos? Clique aqui para saber mais sobre os nootrópicos e a sua classificação!

O que são lipossomas e nanotransportadores à base de lípidos?

Os lipossomas e os nanotransportadores à base de lípidos, como nanoemulsões, nanossuspensões, nanopartículas lipídicas sólidas (SLNs) e transportadores lipídicos nanoestruturados (NLCs), são conhecidos como potentes sistemas de transporte de fármacos, que entregam moléculas bioativas e nutrientes no local celular visado, proporcionando assim uma biodisponibilidade e taxas de absorção superiores.

Lipossomas

A sonicação é a técnica preferida para formar lipossomas com uma carga elevada de compostos bioativos.Os lipossomas podem ser classificados como uma forma específica de nanotransportadores lipídicos nanoestruturados. Os lipossomas são vesículas esféricas com um núcleo aquoso envolvido por uma ou mais bicamadas lipídicas. Como os lipossomas permitem encapsular moléculas lipofílicas e hidrofílicas, têm obtido ampla aceitação como sistema de administração de fármacos altamente potente. Na sua estrutura auto-organizada e autofechada, um lipossoma pode encapsular vários compostos bioativos (isto é, nutrientes ou moléculas terapêuticas) simultaneamente. A sua bicamada fosfolipídica protege as moléculas bioativas encapsuladas contra a hidrólise e a degradação oxidativa. Como a estrutura do invólucro do lipossoma apresenta uma semelhança significativa com a célula de mamífero, os lipossomas conseguem transferir compostos bioativos para as células e para locais subcelulares. As vantagens conhecidas dos sistemas de administração lipossomais incluem a proteção contra a degradação enzimática, a baixa toxicidade, a elevada biocompatibilidade, a biodegradabilidade e a ausência de imunogenicidade.

A sonicação é uma técnica rápida e fiável para produzir lipossomas, nanolipossomas e transportadores lipídicos nanoestruturados superiores.

UP400St, um potente homogeneizador ultrassónico de 400 watts, para a produção de nanolipossomas.

Pedido de informações



Os lipossomas, os niossomas, as nanoemulsões, as nanopartículas lipídicas sólidas e os transportadores lipídicos nanoestruturados podem ser produzidos por emulsificação ultrassónica.

A composição estrutural de lipossomas, niossomas, nanoemulsões, nanopartículas lipídicas sólidas e transportadores lipídicos nanoestruturados
imagem: Poonia et al. 2016

Outros nanotransportadores lipídicos

Nanopartículas lipídicas sólidas (SLNs) carregadas com famotidina, preparadas por sonicaçãoOs nanotransportadores lipídicos ou nanotransportadores à base de lípidos são definidos como sistemas de administração de fármacos / moléculas de dimensão nanométrica, que utilizam estruturas lipídicas para encapsular moléculas bioativas de modo a obter uma melhor biodisponibilidade, taxas de absorção mais elevadas, maior estabilidade a longo prazo e proteção contra fatores externos de degradação (por exemplo, oxidação e hidrólise). Os transportadores lipídicos nanoestruturados incluem nanopartículas lipídicas sólidas (SLN), transportadores lipídicos nanoestruturados (NLC), nanolipossomas, micelas, nanoemulsões, nanossuspensões e nanotubos lipídicos. A composição química específica e as características físico-químicas correspondentes conferem a cada forma de nanotransportador vantagens únicas, que a tornam adequada para determinadas formas de administração (por exemplo, oral, intravenosa, intranasal, transdérmica, etc.), combinações de moléculas, capacidade de carga ou formulações de libertação programada.
As nanopartículas lipídicas sólidas (SLN) e os transportadores lipídicos nanoestruturados (NLC) são definidos como partículas sólidas constituídas por uma matriz lipídica numa fase aquosa estabilizada por tensioativos.
Os suplementos lipossomais e outros suplementos nanoencapsulados (por exemplo, SLNs e NLCs) oferecem uma biodisponibilidade superior, o que significa que uma percentagem muito elevada da substância bioativa (por exemplo, vitamina, antioxidante, flavonoide, etc.) é absorvida e metabolizada pelas células do organismo. Apenas uma fração muito pequena é desperdiçada, por não ser absorvida, mas excretada pelo organismo. Isto torna as formulações nanolipossomais muito potentes, eficazes e fiáveis, uma vez que quase todas as moléculas bioativas são entregues às células de destino.

Formulação ultrassónica de moléculas estimulantes com a mais elevada biodisponibilidade

A nanoemulsificação e a nanoencapsulação ultrassónicas tornam as moléculas nootrópicas e psicoativas solúveis em água e, assim, altamente absorvíveis e biodisponíveis. Uma taxa de absorção mais elevada, juntamente com o aumento da biodisponibilidade e da biocompatibilidade, torna a substância bioativa mais potente e pode permitir-lhe atravessar a barreira hematoencefálica.

Encapsulação ultrassónica de substâncias farmacêuticas em nanopartículas lipídicas sólidas (SLNs)

Preparação ultrassónica de nanopartículas lipídicas sólidas
(Kumar et al. 2019)

Formulação ultrassónica de nootrópicos

  • Lipossomas
  • Nanoemulsões
  • Micelas
  • Nanopartículas lipídicas sólidas (SLN)
  • Transportadores lipídicos nanoestruturados (NLC)
  • Complexo de inclusão (por exemplo, ciclodextrina)
  • Niossomas
Processador ultrassónico UIP2000hdT (2kW) com reator descontínuo com agitação

Homogeneizador ultrassónico UIP2000hdT (2kW) com reator descontínuo com agitação contínua

Existem numerosas moléculas, nutrientes e fitoquímicos que apoiam a saúde e a capacidade cerebrais e que podem ser extraídos e/ou formulados em suplementos melhorados à escala nanométrica, como líquidos, tinturas, cápsulas, pulverizadores nasais, produtos alimentares enriquecidos, etc.

Os nootrópicos mais conhecidos são substâncias da classe dos racetams, como piracetam, aniracetam, oxiracetam, pramiracetam e fenilpiracetam. Muitos racetams são lipofílicos (=solúveis em gordura). Através do tratamento ultrassónico, o racetam lipossolúvel é encapsulado numa forma melhorada à escala nanométrica, como nanoemulsões, lipossomas, nanopartículas lipídicas sólidas (SLNs) e transportadores lipídicos nanoestruturados (NLCs). Estas formulações melhoradas à escala nanométrica transformam o racetam hidrófobo e lipossolúvel num produto solúvel em água. Como o fluxo sanguíneo no corpo humano tem uma base aquosa, as formulações hidrossolúveis melhoradas à escala nanométrica oferecem uma biodisponibilidade significativamente mais elevada.

Fármacos inteligentes melhorados à escala nanométrica por ultrassons

A tecnologia de encapsulação ultrassónica e nanoformulação permite preparar suplementos e produtos terapêuticos altamente biodisponíveis. As moléculas bioativas que beneficiam da formulação ultrassónica num sistema de transporte lipossomal ou noutro sistema de transporte lipídico nanoestruturado incluem vitaminas, antioxidantes, flavonoides, extratos vegetais, minerais, aminoácidos e péptidos.

  • As vitaminas e os antioxidantes, que podem ser extraídos de uma fonte natural ou sintetizados, incluem vitamina C, vitaminas B, glutationa, resveratrol, CoQ10 (ubiquinona), etc.
  • Moléculas de plantas e ervas, como CBD, THC, CBG (cannabis), catequinas do chá verde (por exemplo, EGCG), nicotina, cafeína, ashwagandha, berberina, kratom, etc.
  • Extratos de fungos / cogumelos, como astrágalo, juba-de-leão, cauda-de-peru, chaga, psilocibina (cogumelos mágicos), etc.
  • Aminoácidos como creatina, glicina, 5-HTP (5-hidroxitriptofano), fenilalanina, L-teanina (um análogo de aminoácido presente no chá), GABA (ácido gama-aminobutírico), taurina, N-acetilcisteína (NAC), L-tirosina, etc.
  • Minerais como os quelatos de magnésio (por exemplo, treonato de magnésio e orotato de magnésio) podem ser encapsulados por ultrassons em lipossomas sob a forma de nanopartículas.
  • Nutrientes, péptidos e outras moléculas, como alfa-GPC, melatonina, colina (bitartrato de colina, cloreto de colina), cetamina (racémica), ácidos gordos ómega-3 (EPA, DHA), ácido α-lipoico (ALA), selegilina (L-deprenil), centrofenoxina, oxitocina, azul de metileno, etc.

A formulação lipossomal melhorada à escala nanométrica de moléculas bioativas e nutrientes oferece uma biodisponibilidade superior e pode permitir que as substâncias visadas atravessem a barreira hematoencefálica. A encapsulação protege as moléculas bioativas contra a hidrólise induzida por ácido no estômago e a degradação enzimática ao longo do trato gastrointestinal, permitindo que uma percentagem elevada do nutriente seja transportada intacta até ao local celular visado.

Digressão: extração ultrassónica de fitoquímicos

A sonicação é a tecnologia superior para libertar moléculas bioativas de plantas, fungos e bactérias. A extração ultrassónica é um método não térmico, cujo princípio de funcionamento se baseia na cavitação acústica. A cavitação acústica / ultrassónica cria cisalhamento mecânico e turbulência, que perfuram e rompem as paredes e membranas celulares e promovem a transferência de massa. Assim, a sonicação liberta as substâncias bioativas do interior das células e transfere-as para o solvente (por exemplo, água, etanol, glicerina, óleo vegetal, etc.).
Saiba mais sobre a extração ultrassónica de moléculas bioativas de plantas!

Sonicadores de alto desempenho para formulações nootrópicas

Os sistemas da Hielscher Ultrasonics são máquinas fiáveis utilizadas na produção farmacêutica e de suplementos para formular nootrópicos e fármacos inteligentes de elevada qualidade, que abrangem desde nanoemulsões até lipossomas, transportadores lipídicos nanoestruturados, nanopartículas lipídicas sólidas e complexos de inclusão, carregados com vitaminas, antioxidantes, flavonoides, péptidos, polifenóis e outros compostos bioativos, proporcionando a mais elevada biodisponibilidade, grande estabilidade e funcionalidade. Para responder às exigências dos seus clientes, a Hielscher fornece sonicadores que vão desde o homogeneizador de laboratório compacto e de mão e os sonicadores de bancada até sistemas ultrassónicos inteiramente industriais para a produção de grandes volumes de formulações de nootrópicos e fármacos inteligentes. Os processos de formulação ultrassónica podem decorrer em modo descontínuo ou como processo contínuo em linha, utilizando um reator ultrassónico de fluxo contínuo. Está disponível uma vasta gama de sonotrodos ultrassónicos (sondas) e recipientes de reator para assegurar uma configuração ideal para a sua produção de lipossomas. A robustez do equipamento ultrassónico da Hielscher permite o funcionamento 24/7 sob condições de trabalho intensivo em ambientes exigentes e assegura uma longa vida útil dos sonicadores.
Os processadores industriais da Hielscher da série hdT podem ser operados de forma cómoda e intuitiva através de controlo remoto pelo navegador.O controlo preciso de todos os parâmetros importantes do processo, como a amplitude, a pressão, a temperatura e o tempo de sonicação, torna o processo ultrassónico fiável e reprodutível. A Hielscher Ultrasonics reconhece a importância de manter uma qualidade elevada e constante dos produtos e apoia os fabricantes de suplementos e produtos terapêuticos na implementação da normalização dos processos e das GMP (Boas Práticas de Fabrico), através de software inteligente e do registo automático de dados. Os nossos homogeneizadores ultrassónicos digitais registam automaticamente todos os parâmetros do processo ultrassónico num cartão SD integrado. Os ecrãs táteis digitais e o controlo remoto através do navegador permitem a monitorização contínua do processo e o ajuste preciso dos parâmetros do processo sempre que necessário. Isto facilita significativamente a monitorização do processo e o controlo de qualidade.
A tabela abaixo apresenta uma indicação da capacidade aproximada de processamento dos nossos sonicadores:

Volume por lote Caudal Dispositivos recomendados
1 a 500mL 10 a 200mL/min UP100H
10 a 2000mL 20 a 400mL/min UP200Ht, UP400St
0,1 a 20L 0,2 a 4L/min UIP2000hdT
10 a 100L 2 a 10L/min UIP4000hdT
n.a. 10 a 100L/min UIP16000
n.a. superior conjunto de UIP16000

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A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassónicos de alto desempenho para dispersão, emulsificação e extração celular.

Homogeneizadores ultrassónicos de alta potência, desde a escala de laboratório até à escala piloto e industrial .

Bibliografia / Referências



Informações úteis

Nootrópicos e fármacos inteligentes

O termo «nootrópico» deriva das palavras do grego antigo νόος (nóos), que significa «mente», e τροπή (tropḗ), que significa «viragem». Os nootrópicos, também conhecidos como fármacos inteligentes, são substâncias que «transformam a mente», isto é, substâncias bioativas que afetam o cérebro ao aumentar a função cognitiva, particularmente a inteligência, as funções executivas, a memória, a criatividade, o estado de alerta e a motivação. São utilizados como potenciadores cognitivos ou como dopagem cerebral. Entre os nootrópicos populares encontram-se os racetams. A primeira forma de racetam sintetizada foi derivada do GABA e é conhecida como piracetam, que é considerado não tóxico e tem sido investigado a longo prazo. O aniracetam, o oxiracetam, o pramiracetam e o fenilpiracetam são estruturalmente semelhantes ao piracetam, mas apresentam potências estimulantes superiores. Formas mais recentes de racetam, como coluracetam, fasoracetam, nefiracetam ou noopept, não apresentam semelhanças estruturais com o piracetam.
Alguns nootrópicos também podem ter efeitos psicadélicos ou psicoativos/psicotrópicos e afetar processos mentais, como a perceção, a consciência, a cognição, a capacidade de resposta, o humor e as emoções.

Racetams

Os racetams são conhecidos como o tipo original de fármaco inteligente, sendo o piracetam o primeiro racetam sintetizado e conhecido como o primeiro nootrópico de sempre. O piracetam é uma molécula do grupo dos racetams com o nome químico 2-oxo-1-pirrolidina acetamida. É um derivado do neurotransmissor GABA (ácido gama-aminobutírico). O piracetam é uma molécula farmacológica com um núcleo de pirrolidona, habitualmente prescrita a doentes com Alzheimer ou sintomas de pré-demência. No entanto, o piracetam e outros racetams também são utilizados por adultos saudáveis para intensificar a transmissão sináptica química entre as células cerebrais. Os racetams podem, assim, aumentar o QI geral, as funções de memória e aprendizagem, a clareza mental e a motivação. Outras moléculas da classe dos racetams são, por exemplo, o pramiracetam, o oxiracetam e o aniracetam.
Como os racetams pertencem à categoria de substâncias não controladas nos EUA ou em muitos outros países do mundo, podem ser adquiridos como suplementos de venda livre (OTC), sem receita médica. Os racetams são considerados não tóxicos e os efeitos secundários gerais incluem dores de cabeça, que resultam da depleção de colina no cérebro causada pelos racetams. Por isso, os utilizadores combinam frequentemente a sua dose de racetam com um suplemento de colina (por exemplo, bitartrato de colina). As sobredosagens de racetams têm, na maioria dos casos, apenas efeitos secundários ligeiros, semelhantes aos do consumo excessivo de cafeína.

Estimulantes

As substâncias estimulantes, como a cafeína e a nicotina, são fármacos inteligentes amplamente difundidos na população mundial. A cafeína e a nicotina são psicoestimulantes legais, enquanto o uso da subclasse de estimulantes das anfetaminas é ilegal. A classe dos estimulantes inclui praticamente qualquer molécula que promova a vigília e o estado de alerta gerais, reduza a sensação de cansaço e sonolência e aumente, ao mesmo tempo, a função cerebral e o quociente de inteligência (QI). O fármaco contra a narcolepsia Modafinil é um dos medicamentos mais proeminentes, utilizado por indivíduos saudáveis como «potenciador cognitivo fora das indicações aprovadas» para reforçar a função cognitiva. Outro fármaco utilizado fora das indicações aprovadas é o metilfenidato, um medicamento administrado para tratar a Perturbação de Hiperatividade e Défice de Atenção (PHDA) e utilizado por indivíduos saudáveis como potenciador cognitivo.
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Adaptogénios

As substâncias adaptogénicas são compostos fitoquímicos, isto é, moléculas de origem vegetal, administrados para reforçar a resposta do organismo e o sistema imunitário perante situações de stress. Os adaptogénios podem ser descritos como compostos «indutores de stress», que levam o organismo a adaptar-se para manter ou recuperar a homeostase (equilíbrio entre os processos metabólicos do organismo). A principal via de ação adaptogénica afeta o eixo hipotálamo–hipófise–suprarrenal (eixo HPA) em resposta à estimulação por stress externo. Quase todos os adaptogénios pertencem à classe de fármacos não controlados, que podem ser adquiridos como suplementos de venda livre (OTC). Entre os adaptogénios mais populares e amplamente consumidos encontram-se, por exemplo, ginseng, gingerol (gengibre), ashwagandha, eleutherococcus senticosus (ginseng-siberiano), rhodiola rosea (raiz do Ártico), schisandra chinensis, kava kava, passiflora, hipericão e scutellaria baicalensis (escutelária-chinesa).
A cannabis é um adaptogénio? A cannabis tem recebido muita atenção nos últimos anos, sobretudo pelos seus compostos anti-inflamatórios e relaxantes canabidiol (CBD) e canabigerol (CBG). Embora os canabinoides sejam compostos não tóxicos de origem vegetal e tenham efeitos comprovados de redução do stress no organismo, a cannabis e os canabinoides não são oficialmente classificados como substâncias adaptogénicas. No entanto, como o CBD, o CBG e os verdadeiros adaptogénios apresentam semelhanças na sua função e nos seus efeitos, são frequentemente utilizados em combinação para amplificar a eficácia tanto do canabinoide como do adaptogénio.
Embora os adaptogénios tenham efeitos promotores da saúde e redutores do stress, apresentam apenas pequenos efeitos como potenciadores cognitivos, «por si só». A melhoria cognitiva proporcionada pelos adaptogénios é alcançada principalmente através do equilíbrio da resposta do organismo ao stress, da resiliência e da saúde geral, em vez de iniciar diretamente o crescimento de novas células cerebrais ou ligações neuronais.
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Colinérgicos

As substâncias colinérgicas são compostos químicos que mimetizam a ação da acetilcolina e/ou da butirilcolina. Os fármacos inteligentes à base de colina são consumidos pelos seus efeitos na memória, na atenção e na regulação do humor. A acetilcolina é um dos principais neurotransmissores do cérebro. É também um componente essencial para o funcionamento adequado do sistema nervoso periférico. A colina pode ser tomada como suplemento, mas também está presente nos alimentos; por exemplo, as gemas de ovo e a soja são particularmente ricas em colina.
A sulbutiamina (disponível comercialmente como medicamento de venda livre (OTC) sob a marca Arcalion) é um derivado sintético da tiamina (vitamina B1), que atravessa a barreira hematoencefálica e consegue aumentar os níveis de tiamina no cérebro. Conhecida por melhorar a memória e superar a fraqueza e a fadiga, ao mesmo tempo que reduz a inibição psicocomportamental, a sulbutiamina também é utilizada por atletas. A sulbutiamina é classificada como fármaco inteligente colinérgico, uma vez que esta substância atua como regulador colinérgico no hipocampo. Quando utilizada em doses terapêuticas, não foram observados efeitos secundários graves.

Serotoninérgicos

A serotonina, ou 5-hidroxitriptamina (5-HT), é um neurotransmissor monoaminérgico que contribui para o humor (bem-estar, felicidade) e o controla, modulando também o sono, o apetite, a cognição, a aprendizagem, a memória, o sistema de recompensa e numerosos processos fisiológicos, como o vómito e a vasoconstrição. A serotonina é produzida no organismo pela exposição à luz solar. Os compostos serotoninérgicos naturais (que promovem ou libertam serotonina), como o L-triptofano, também estão presentes em fontes alimentares.

Dopaminérgicos

Os dopaminérgicos são substâncias utilizadas como fármacos inteligentes que afetam os níveis de dopamina no cérebro. A dopamina é uma hormona e um neurotransmissor que desempenha vários papéis importantes no cérebro e no corpo. Por exemplo, a via da dopamina é responsável pelas sensações agradáveis e pela sinalização bioquímica de retroação positiva associadas a experiências prazerosas, como comida saborosa, sexo, interação social positiva, etc.
A dopamina está disponível como medicamento sob as marcas Intropin, Dopastat e Revimine, entre outras, sendo utilizada principalmente como fármaco estimulante no tratamento de pressão arterial muito baixa, frequência cardíaca lenta e paragem cardíaca.
Os fármacos inteligentes dopaminérgicos são potenciadores da dopamina utilizados para superar níveis baixos de dopamina, geralmente associados a níveis baixos de energia, falta de motivação, anedonia (incapacidade de sentir prazer), apatia, depressão, comportamentos aditivos, memória fraca e desempenho de aprendizagem reduzido. Entre os fármacos inteligentes dopaminérgicos comuns encontram-se a L-tirosina, a ioimbina e a selegilina (um inibidor da MAO). Os potenciadores da dopamina promovem a atenção e o estado de alerta, aumentando a eficácia da dopamina no cérebro ou inibindo as enzimas que a degradam.

Outras categorias de fármacos inteligentes, potenciadores cognitivos e nootrópicos incluem glicinérgicos, adenosinérgicos, adrenérgicos, canabinoidérgicos, GABAérgicos, histaminérgicos, melatoninérgicos, monoaminérgicos e opioidérgicos.
O grupo de nootrópicos «-érgicos» é constituído por substâncias que modulam um sistema específico no corpo e no cérebro. O sistema específico está integrado na primeira parte do termo. Por exemplo, os glicinérgicos modulam diretamente o sistema da glicina no corpo e no cérebro, os adenosinérgicos modulam diretamente o sistema da adenosina no corpo e no cérebro, os dopaminérgicos atuam sobre o sistema da dopamina, e assim por diante.

Complexos de inclusão

Um composto de inclusão é um complexo no qual uma substância química – o chamado «hospedeiro» – tem uma cavidade na qual é incluída outra molécula – o chamado «hóspede».
As ciclodextrinas são os compostos hospedeiros mais utilizados, uma vez que podem formar complexos de inclusão com uma grande variedade de compostos sólidos, líquidos e gasosos. Os compostos hóspedes abrangem desde reagentes polares, como ácidos, aminas e pequenos iões (por exemplo, ClO4- , SCN-, aniões de halogéneos), até hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos altamente apolares e gases raros. Os complexos de inclusão podem ser sintetizados em solução ou no estado cristalino. A complexação ultrassónica de complexos de inclusão à base de ciclodextrina é um método muito fiável e eficiente para produzir complexos de inclusão carregados, que oferecem elevada estabilidade e maior biodisponibilidade. A água é habitualmente utilizada como solvente, embora o dimetilsulfóxido e a dimetilformamida sejam solventes alternativos que podem ser utilizados.
Além da inclusão de compostos farmacêuticos / nutracêuticos, a ciclodextrina também é utilizada como composto hospedeiro para moléculas de fragrâncias, de modo a obter maior estabilidade e uma ação de libertação lenta.
Saiba mais sobre os complexos de inclusão produzidos por ultrassons!

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