A administração convencional de medicamentos costuma ser como quebrar uma noz com uma marreta. Quer a droga seja ingerida, injetada, inalada ou absorvida pela pele, ela finalmente se difunde para a maior parte do corpo, incluindo aquelas onde não é necessária – ou onde pode até causar danos.

Mas e se a entrega pudesse ser direcionada exatamente para o local certo? Isto permitiria que a dose total fosse dramaticamente mais baixa, minimizando assim os efeitos secundários.

Agora, cientistas dos EUA encontraram uma maneira de aperfeiçoar um método emergente e promissor que faz exatamente isso. Com seu novo protocolo, o método se tornou seguro e eficiente pela primeira vez, abrindo caminho para os primeiros testes em humanos. Os resultados são publicados em Frontiers in Molecular Biosciences .

"Aqui mostramos um método para fornecer medicamentos a áreas específicas do corpo onde são necessários. Fazemos isso usando ondas de ultrassom , que desencadeiam a liberação de medicamentos a partir de nanocarreadores circulantes quando focados no alvo", disse Matthew G Wilson, assistente de pesquisa de pós-graduação. na Universidade de Utah e primeiro autor do estudo. "Desenvolvemos um método para produzir nanocarreadores estáveis de forma repetitiva e identificamos parâmetros de ultrassom que podem ativá-los."

Os nanocarreadores são gotículas minúsculas, com diâmetro entre 470 e 550 nanômetros, com uma camada externa oca composta por moléculas de polímero. Esses polímeros têm duas extremidades distintas: uma hidrofílica, que se mistura bem com soluções aquosas como o sangue e voltada para fora, e uma hidrofóbica, que não se mistura com água e voltada para dentro.

Dentro do invólucro há um núcleo interno de perfluorocarbonos hidrofóbicos, moléculas que consistem principalmente de flúor e carbono, e que são misturadas com uma droga de interesse igualmente hidrofóbica. As cascas mantêm os núcleos separados, evitando que se aglutinem em uma única gota, e formam uma barreira contra o sistema imunológico. O efeito é muito parecido com o da maionese, onde as proteínas dos ovos formam gotículas de óleos encapsulados, onde de outra forma o óleo e a água se separariam completamente.

Para liberar a droga, os pesquisadores reproduziram um ultrassom – uma onda sonora com frequência além do limite superior da audição humana – de 300 ou 900 quilohertz. O feixe de ultrassom pode ser direcionado em três dimensões, para focar em uma área desejada dentro do corpo com apenas alguns milímetros de diâmetro.

Acredita-se que o ultrassom faça com que os perfluorocarbonos se expandam, esticando o invólucro da gota e tornando-o mais permeável ao medicamento, que então se difunde para os órgãos, tecidos ou células onde é necessário.

Os pesquisadores compararam a eficiência da administração de um medicamento representativo – o anestésico e sedativo propofol – entre três perfluorocarbonos diferentes, perfluoropentano (PFP), decafluoropentano (DFP) e perfluorooctilbrometo (PFOB). O ultrassom foi entregue às nanogotículas in vitro, em 60 pulsos de 100 milissegundos durante um minuto.

Os resultados mostraram que o equilíbrio entre a estabilidade das nanogotículas e a eficiência de entrega foi ideal para núcleos PFOB.

"Estudos anteriores se concentraram em perfluorocarbonos com pontos de ebulição baixos - geralmente inferiores à temperatura do corpo humano. Descobrimos que gotículas com núcleo PFOB, que tem ponto de ebulição de 142 ° C, são muito mais estáveis ao longo do tempo, "explicou Wilson.

"Apesar do seu alto ponto de ebulição, o PFOB pode atingir níveis semelhantes de liberação do medicamento quando o ultrassom de baixa frequência de 300 quilohertz é aplicado. A frequência do ultrassom acabou sendo um fator crítico em nosso estudo."

Para testar a segurança, os pesquisadores injetaram seis doses de nanogotas baseadas em PFOB em um único macaco de cauda longa em intervalos de uma semana e monitoraram a evolução de uma série de biomarcadores sanguíneos para função hepática, renal e de resposta imunológica. Este experimento, que foi aprovado pelo Comitê Institucional de Cuidado e Uso de Animais da Universidade de Utah, mostrou que as nanogotículas foram bem toleradas, sem efeitos colaterais detectáveis. Estas experiências devem ser replicadas em ensaios de microdosagem ou de Fase I em voluntários humanos.

Os autores também publicaram seu protocolo para a produção de nanogotículas como ciência aberta, para que outros grupos de pesquisa possam aprender diretamente com suas descobertas.

"O método que desenvolvemos pode ser aplicado a uma variedade de condições, dependendo do medicamento utilizado. Para aplicações psiquiátricas, a administração localizada de propofol poderia ser usada como uma ferramenta de diagnóstico para identificar regiões cerebrais causalmente envolvidas em distúrbios em pacientes individuais. Para mais informações, tratamento duradouro, a administração de cetamina pode ser um método potente para religar os circuitos neurais ", concluiu o supervisor acadêmico de Wilson, Dr. Jan Kubanek, professor assistente da Universidade de Utah e autor sênior do estudo.