Tecnologia Científica

Um campo de força iônico para nanopartículas
O revestimento ajustável permite que nanopartículas de carona passem do sistema imunológico para seu alvo
Por Leah Burrows - 26/11/2020


Imagem das nanopartículas no glóbulo vermelho. Imagens cortesia de Eden Tanner / Harvard SEAS

As nanopartículas são ferramentas promissoras de entrega de drogas, oferecendo a capacidade de administrar drogas diretamente a uma parte específica do corpo e evitar os terríveis efeitos colaterais frequentemente vistos com quimioterápicos.

Mas há um problema. As nanopartículas lutam para passar pela primeira linha de defesa do sistema imunológico: proteínas no soro do sangue que marcam invasores em potencial. Por causa disso, apenas cerca de 1 por cento das nanopartículas atingem o alvo pretendido.

“Ninguém escapa da ira das proteínas séricas”, disse Eden Tanner, ex-pós-doutorado em bioengenharia da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson.

Agora, Tanner e uma equipe de pesquisadores liderados por Samir Mitragotri, o Professor Hiller de Bioengenharia e Professor Hansjorg Wyss de Engenharia Biologicamente Inspirada no SEAS, desenvolveram um campo de força iônico que impede que as proteínas se liguem e marcem as nanopartículas.

Em experimentos com camundongos, as nanopartículas revestidas com o líquido iônico sobreviveram significativamente mais no corpo do que as partículas não revestidas e, surpreendentemente, 50 por cento das nanopartículas chegaram aos pulmões. É a primeira vez que líquidos iônicos são usados ​​para proteger nanopartículas na corrente sanguínea.

“O fato de que este revestimento permite que as nanopartículas deslizem pelas proteínas séricas e pegem uma carona nas células vermelhas do sangue é realmente incrível porque, uma vez que você é capaz de lutar contra o sistema imunológico de forma eficaz, muitas oportunidades se abrem”, disse Mitragotri, também membro do corpo docente do Instituto Wyss de Engenharia Inspirada na Biologia de Harvard.

A pesquisa foi publicada na Science Advances.

Revestimento iônico em uma nanopartícula.
Imagem de microscopia eletrônica de transmissão do líquido iônico revestindo
a nanopartícula.

Líquidos iônicos, essencialmente sais líquidos, são materiais altamente sintonizáveis ​​que podem conter uma carga.

“Sabíamos que as proteínas séricas eliminam as nanopartículas da corrente sanguínea ao se ligarem à superfície da partícula e sabíamos que certos líquidos iônicos podem estabilizar ou desestabilizar proteínas”, disse Tanner, que agora é professor assistente de química e bioquímica no University of Mississippi. “A questão era: poderíamos alavancar as propriedades dos líquidos iônicos para permitir que as nanopartículas deslizem pelas proteínas invisíveis.”

“A grande vantagem dos líquidos iônicos é que cada pequena mudança que você faz em sua química resulta em uma grande mudança em suas propriedades”, disse Christine Hamadani, ex-estudante de pós-graduação da SEAS e primeira autora do artigo. “Ao alterar uma ligação de carbono, você pode alterar se ela atrai ou repele proteínas”.

Hamadani é atualmente um estudante de graduação no laboratório de Tanner na Universidade do Mississippi.

Os pesquisadores revestiram suas nanopartículas com hexenoato de colina líquido iônico, que tem aversão às proteínas séricas. Uma vez no corpo, essas nanopartículas revestidas com líquido iônico pareceram se ligar espontaneamente à superfície das células vermelhas do sangue e circular até atingirem o denso sistema capilar dos pulmões, onde as partículas se separaram no tecido pulmonar.

“Esse fenômeno da carona foi uma descoberta realmente inesperada”, disse Mitragotri. “Os métodos anteriores de pegar carona exigiam um tratamento especial para que as nanopartículas se ligassem aos glóbulos vermelhos e, mesmo assim, só permaneciam no local desejado por cerca de seis horas. Aqui, mostramos 50 por cento da dose injetada ainda nos pulmões após 24 horas. ”

A equipe de pesquisa ainda precisa entender o mecanismo exato que explica por que essas partículas viajam tão bem para o tecido pulmonar, mas a pesquisa demonstra o quão preciso o sistema pode ser.

“Esta é uma tecnologia modular”, disse Tanner, que planeja continuar a pesquisa em seu laboratório na Universidade do Mississippi. “Qualquer nanopartícula com uma alteração de superfície pode ser revestida com líquidos iônicos e existem milhões de líquidos iônicos que podem ser ajustados para ter propriedades diferentes. Você poderia ajustar a nanopartícula e o líquido para atingir locais específicos no corpo. ”

“Nós, como campo, precisamos de tantas ferramentas quanto pudermos para lutar contra o sistema imunológico e levar os medicamentos aonde eles precisam”, disse Mitragotri. “Os líquidos iônicos são a ferramenta mais recente nessa frente.”

A pesquisa foi coautora de Morgan J. Goetz.

 

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