Estábulo, microcápsulas biocompatíveis do laboratório de Eugenia Kharlampieva, Ph.D., ganharam um novo poder - a capacidade de eliminar espécies reativas de oxigênio.

Isso pode ajudar na sobrevivência da microcápsula no corpo, pois as minúsculas cápsulas de polímero carregam uma droga ou outras biomoléculas, diz Kharlampieva, professor associado de química da Universidade do Alabama em Birmingham College of Arts and Sciences. As microcápsulas também podem ser utilizadas em terapia antioxidante ou em aplicações industriais onde a eliminação de radicais livres é necessária.

As espécies reativas de oxigênio desempenham um papel semelhante ao de Janus no corpo - podem ser uma arma contra patógenos quando produzidas pelo sistema imunológico; mas o excesso de produção de espécies reativas de oxigênio durante o estresse biológico pode danificar as células humanas em doenças como diabetes, aterosclerose, Doença de Alzheimer, doença renal e câncer.

Os antioxidantes naturais e sintéticos atuais carecem de biocompatibilidade e biodisponibilidade, e eles são quimicamente instáveis. Isso significa que eles têm uma capacidade limitada de eliminar espécies reativas de oxigênio. As novas microcápsulas não apresentam essas limitações, e podem fornecer uma maneira de modular localmente o estresse oxidativo.

Kharlampieva e colegas descrevem a construção e as propriedades dessas novas microcápsulas no artigo "Manganoporphyrin-polyphenol multilayer capsules as radical and ROS scavengers, " publicado em Química de Materiais , uma publicação da American Chemical Society. O estudante de graduação Aaron Alford e a pesquisadora associada Veronika Kozlovskaya, Ph.D., são co-primeiros autores, e Hubert Tse, Ph.D., professor associado de microbiologia na Escola de Medicina da UAB, é autor co-correspondente com Kharlampieva.

Os pesquisadores da UAB têm experiência anterior em fazer e testar microcápsulas biocompatíveis com camadas alternadas de ácido tânico e poli (N-vinilpirrolidona), ou TA / PVPON. As camadas são formadas em torno de um núcleo sacrificial, como sílica sólida, que é dissolvido após as camadas serem concluídas.

O ácido tânico é um antioxidante natural, e as microcápsulas TA / PVPON têm alguma capacidade de eliminação de espécies reativas de oxigênio. Contudo, eles perdem essa capacidade e começam a se degradar com a exposição prolongada aos radicais de oxigênio.

Então, a equipe de Kharlampieva explorou a adição de uma metaloporfirina à camada de PVPON das microcápsulas TA / PVPON.

Especificamente, eles desenvolveram uma síntese para anexar covalentemente uma manganoporfirina ao PVPON. A adição deste catalisador pendente criou uma cápsula MnP-PVPON / TA com as seguintes características:1) as microcápsulas removem sinergicamente espécies reativas de oxigênio, incluindo superóxido e peróxido de hidrogênio, em taxas dramaticamente aumentadas em comparação com microcápsulas TA / PVPON não modificadas; 2) a microcápsula não se degrada com a longa exposição a espécies reativas de oxigênio; e 3) as microcápsulas não são tóxicas para os esplenócitos de camundongo.

Além disso, a manganoporfirina estava contida de forma estável dentro da microcápsula sem liberação, e os pesquisadores mostraram que tanto a manganoporfirina quanto o ácido tânico eram necessários para a eliminação sinérgica de espécies reativas de oxigênio.

A presença da manganoporfirina não interferiu na construção da camada alternada das microcápsulas, e as cápsulas de MnP-PVPON / TA aumentaram a molhabilidade em comparação com a cápsula de PVPON / TA, que pode ajudar na manutenção da microcápsula no sangue. As microcápsulas tinham cinco ou cinco bicamadas e meia colocadas em torno de uma partícula de sílica de 4 micrômetros.

Experimentos biológicos com as cápsulas MnP-PVPON / TA estão em andamento.