Um dos desafios do uso de nanopartículas para imagens de tumores durante a cirurgia é que é necessário haver uma compensação entre o número de nanopartículas que visam um tumor e a rápida eliminação de qualquer nanopartícula não ligada do corpo. Um grande número de nanopartículas aderidas firmemente a um tumor fornecerá um sinal brilhante que pode ajudar um cirurgião a localizar as bordas do tecido maligno, mas apenas se o sinal de fundo das nanopartículas não ligadas - aquelas que circulam livremente pelo corpo - não for muito alto.
Agora, uma equipe de investigadores desenvolveu um conjunto de regras de design que podem otimizar essa compensação, produzindo nanopartículas que têm a melhor chance de se ligar a um tumor, mas que irão desaparecer rapidamente pelos rins quando eles não encontrarem seu alvo. O time, liderado por John Frangioni, do Centro Médico Beth Israel Deaconess, e Moungi Bawendi, do Massachusetts Institute of Technology e membro do MIT-Harvard Center of Cancer Nanotechnology Excellence, publicou os resultados de seu trabalho na revista Nature Nanotechnology .
Em trabalhos anteriores, os pesquisadores descobriram que os rins filtram com eficiência nanopartículas da corrente sanguínea de aproximadamente 5,5 nanômetros (nm) de diâmetro e que são zwitteriônicas, isto é, eles têm cargas positivas e negativas em sua superfície. Os pesquisadores também desenvolveram ultrasmall, zwitteriônico, nanopartículas brilhantemente fluorescentes consistindo de um núcleo de sulfeto de zinco-cádmio rodeado por uma concha de seleneto de cádmio e um revestimento de cisteína.
Neste estudo, os investigadores ligaram um dos dois agentes de direcionamento de tumor ao revestimento de cisteína e testaram a capacidade das duas formulações de direcionar os tumores e ainda assim serem eliminados da circulação. Embora a abordagem usual para o desenvolvimento de nanopartículas direcionadas tenha sido adicionar o maior número possível de moléculas direcionadas, a fim de aumentar a probabilidade de aderir ao tecido direcionado, os pesquisadores descobriram que só podiam adicionar entre cinco e dez moléculas-alvo sem aumentar o tamanho total da nanopartícula acima do corte de 5,5 nm. De igual importância, eles também descobriram que as nanopartículas preparadas desta maneira não se ligam às proteínas da corrente sanguínea, o que teria o efeito de aumentar o tamanho total das nanopartículas.
Testes em animais usando células em cultura mostraram que mesmo o uso de números relativamente baixos de moléculas-alvo produziu nanopartículas capazes de se ligar fortemente às células tumorais-alvo. Estudos de biodistribuição mostraram que as nanopartículas acumuladas em tumores direcionados, onde eles poderiam ser fotografados, mas não no fígado, baço, e pulmões, tecidos que frequentemente acumulam nanopartículas circulantes. Nanopartículas não ligadas foram excretadas pelos rins, como previsto, dentro de 4 horas. A liberação de quatro horas é importante porque significa que, na prática, um paciente agendado para a cirurgia de remoção de tumor poderia receber uma dose das nanopartículas ao chegar ao hospital e os níveis de fundo de nanopartículas não ligadas seriam próximos de zero no momento em que o cirurgião precisasse de imagens de tumores marcados.
Este trabalho, que é detalhado em um artigo intitulado "Considerações de design para nanopartículas direcionadas a tumor, "foi apoiado em parte pela NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer, uma iniciativa abrangente projetada para acelerar a aplicação da nanotecnologia para a prevenção, diagnóstico, e tratamento do câncer. Um resumo deste artigo está disponível no site da revista.
