Os pesquisadores conseguem construir uma gaiola supramolecular e carregá-la com uma carga farmaceuticamente ativa. Em solução aquosa, ondas de ultrassom abrem a gaiola e liberam a droga. Crédito:HHU / Robin Küng
Como um medicamento altamente eficaz pode ser transportado para o local preciso no corpo onde é necessário? No jornal Angewandte Chemie , Químicos da Heinrich Heine University Düsseldorf (HHU), juntamente com colegas em Aachen, apresentam uma solução usando uma gaiola molecular que se abre por ultrassonificação.
A química supramolecular envolve a organização de moléculas em maiores, estruturas de ordem superior. Quando blocos de construção adequados são escolhidos, esses sistemas 'se auto-montam' a partir de seus componentes individuais.
Certos compostos supramoleculares são bem adequados para "química hospedeiro-hóspede". Em tais casos, uma estrutura hospedeira envolve uma molécula hóspede e pode proteger, protegê-lo e transportá-lo para longe de seu ambiente. Esta é uma área de especialização do Dr. Bernd M. Schmidt e seu grupo de pesquisa no Instituto de Química Orgânica e Macromolecular do HHU.
Os químicos em Düsseldorf colaboraram com colegas do DWI Leibniz Institute for Interactive Materials para encontrar um sistema que pode um dia ser capaz de transportar moléculas de carga através do corpo humano e liberar a droga no local desejado.
A solução pode ser usar "gaiolas Pd6 (TPT) 4 discretas". Estes são conjuntos em forma de gaiola octaédrica, carregando cadeias de polímero em cada vértice. Eles são compostos por quatro painéis triangulares, átomos de paládio e unidades de conexão.
Quando os componentes individuais são adicionados a uma solução aquosa na proporção correta, as gaiolas se montam sozinhas. Se menor, moléculas hidrofóbicas são adicionadas às gaiolas, eles entram nas cavidades. Os pesquisadores demonstraram esse efeito usando moléculas farmaceuticamente ativas, como ibuprofeno e progesterona.
Representação gráfica da gaiola octaédrica mantida unida por átomos de paládio em cada vértice, que, por sua vez, estão ligados a longas cadeias de polímeros orgânicos. A gaiola contém moléculas de carga (ponto laranja). Nas imagens à esquerda e no centro, ondas de ultrassom exercem força de cisalhamento nas cadeias de polímero, em última análise, fazendo com que a gaiola se rompesse e a carga fosse liberada. Crédito:HHU / Robin Küng
“O truque especial do nosso sistema envolve os pontos de ruptura pré-determinados, "explica o Dr. Schmidt, último autor do estudo. "Os átomos de paládio contêm todos os compostos com uma ligação comparativamente fraca. Depois de conseguir quebrar os átomos do composto, toda a estrutura octoédrica se quebra. "
Para quebrar os laços, os pesquisadores em Aachen usam ultrassonificação poderosa semelhante à usada na medicina para quebrar pedras nos rins, por exemplo. Na água, o ultrassom cria bolhas de cavitação que estouram e exercem uma enorme força de cisalhamento mecânico nas longas cadeias de polímero. As forças são tão poderosas que os átomos de paládio são realmente arrancados dos vértices e, assim, rompem a gaiola octaédrica. As pequenas moléculas da droga são agitadas no processo, mas não são danificadas.
Dr. Robert Göstl (DWI) diz:"Loca
A radiação ultrassônica lisada do tecido a ser tratado pode significar que a droga transportada na gaiola é posteriormente liberada no local exato onde a terapia é necessária. "As moléculas da droga usadas no estudo servem apenas como exemplos. Em princípio, um grande número de moléculas hidrofóbicas diferentes pode ser embalado na gaiola. Ao contrário de outros sistemas host-convidado descritos, não é necessário alterar quimicamente as moléculas do medicamento para colocá-lo na gaiola. “Para tratar tumores, seria viável o uso de drogas citostáticas como carga, por exemplo. Ao liberá-los diretamente no local de um tumor sólido, pode ser possível fazer quimioterapia que use muito menos da droga e, portanto, tenha menos efeitos colaterais, "explica Schmidt.
Isso é ajudado pelo fato de que o volume de carga definido permite medir com precisão quanto do medicamento é liberado no local de destino. "A dose administrada pode até ser calculada com precisão."
O estudo é uma Prova de Conceito que demonstrou a viabilidade da abordagem. Também convenceu os revisores e editores da revista Angewandte Chemie , que classificou a publicação como muito importante. O trabalho, que é classificado como um "Hot Paper, "também será destaque na capa da próxima edição.
"As próximas etapas envolvem determinar como as células reais respondem às nossas gaiolas. Antes de qualquer uso médico, precisamos garantir que eles não sejam tóxicos. "
