Cientistas e engenheiros usaram campos magnéticos uniformes para conduzir nanopartículas contendo ferro para stents de metal em vasos sanguíneos lesados, onde as partículas entregam uma carga útil de droga que evita bloqueios nesses vasos. Neste estudo animal, a nova técnica obteve melhores resultados com uma dose mais baixa do que a terapia convencional de stent não magnético.

Realizado em culturas de células e ratos, a pesquisa é a mais recente em uma série de estudos no Hospital Infantil da Filadélfia, demonstrando a viabilidade de nanopartículas guiadas magneticamente como uma nova plataforma de entrega para uma variedade de cargas terapêuticas possíveis:DNA, células e drogas. As descobertas podem preparar o terreno para uma nova ferramenta médica, chamada intervenção magnética vascular.

"Isso pode se tornar uma grande plataforma de tecnologia para a entrega de medicamentos e outros agentes a locais específicos onde podem produzir benefícios em vasos sanguíneos doentes ou feridos, "disse o líder do estudo, Robert J. Levy, M.D., a cadeira dotada de William J. Rashkind em Cardiologia Pediátrica no Hospital Infantil da Filadélfia.

A pesquisa aparece no P processos da Academia Nacional de Ciências , publicado online esta semana. O grupo de Levy do Children's Hospital colaborou com engenheiros e cientistas da Drexel University, Northeastern University e Duke University.

O trabalho de Levy apresenta um novo sistema de entrega para uma tecnologia médica existente - stents implantados por cateter. Pacientes com doenças cardíacas geralmente recebem tais stents, andaimes estreitos de metal que alargam um vaso sanguíneo parcialmente obstruído. Esses stents são frequentemente revestidos com drogas antiproliferativas, como o paclitaxel. O paclitaxel inibe o acúmulo de células musculares lisas dentro do stent que causam uma obstrução.

Contudo, os stents farmacológicos atuais têm suas limitações. Eles contêm uma dose fixa de medicamento, bom para apenas um lançamento. Em um número significativo de pacientes, ocorre reobstrução. O sistema magneticamente guiado de Levy amplia as possibilidades de stents, uma vez que o direcionamento magnético permite o uso de doses mais altas, redefinir se os problemas ocorrerem novamente e usar mais de um tipo de agente para tratar um vaso sanguíneo com um stent.

Levy fez uso da nanotecnologia - a aplicação de materiais extremamente pequenos. Sua equipe de laboratório criou nanopartículas, aproximadamente 290 nanômetros de diâmetro, feito de um polímero biodegradável e impregnado com magnetita, um óxido de ferro. (Um nanômetro é um milionésimo de um milímetro; essas nanopartículas são dez a 100 vezes menores do que os glóbulos vermelhos.). A magnetita nas partículas responde fortemente a um campo magnético. Sendo biodegradável, as partículas se decompõem com segurança no corpo depois de liberar sua carga útil.

A equipe de Levy implantou primeiro stents de aço inoxidável nas artérias carótidas de ratos vivos. Depois de injetar nanopartículas carregadas com paclitaxel nas artérias do rato através de um cateter, eles produziram um campo magnético uniforme em torno de cada rato por cinco minutos. O campo magnético, comparável ao produzido por aparelhos de ressonância magnética existentes, mas um décimo tão forte, magnetizou os stents e as nanopartículas, e direcionou as partículas para os stents e para o tecido arterial próximo.

Os pesquisadores inseriram stents e nanopartículas em um grupo de ratos controle, mas sem usar um campo magnético. Cinco dias após receber a infusão de nanopartículas, os animais tratados magneticamente tinham de quatro a dez vezes mais partículas em suas artérias com stent do que os animais de controle.

Além disso, o uso de campos magnéticos para concentrar o tratamento teve um efeito duradouro. Quatorze dias após usar o campo magnético e uma dose única de paclitaxel encapsulado em nanopartículas magnéticas, os pesquisadores descobriram que as artérias dos ratos tinham restenose significativamente menor do que as encontradas nas artérias dos ratos controle que não tiveram tratamento magnético.

Nos últimos anos, Levy e colegas mostraram provas de conceito semelhantes em outros estudos com animais, usando nanopartículas guiadas magneticamente para fornecer terapia genética e células endoteliais terapêuticas para stents arteriais. A técnica é versátil, Levy diz, acrescentando que também pode fornecer uma ampla gama de agentes terapêuticos eficazes.

Os stents e os campos magnéticos também podem fornecer terapias combinadas. As nanopartículas podem transportar diferentes agentes simultaneamente ou em momentos diferentes. Uma vez que os stents permanecem no lugar, os médicos podiam retirar os pacientes, entrega de agentes terapêuticos por meio de cateteres sob orientação magnética. Como o efeito magnético concentra seu pacote de entrega no local específico de um stent, os médicos poderiam obter efeitos mais fortes com doses globais mais baixas de um determinado agente. Contribuindo para a eficiência da técnica, as nanopartículas à base de polímero forneceram liberação sustentada do fármaco durante o curso de 14 dias do estudo.

Levy prevê uma terapia futura chamada intervenção magnética vascular, em que um paciente receberia tratamentos regulares de um cirurgião vascular ou cardiologista intervencionista que administra doses de nanopartículas terapêuticas em um nível baixo, campo magnético uniforme.

Embora atualmente os stents sejam usados ​​principalmente para pacientes cardíacos, Levy citou uma grande necessidade não atendida entre os milhões de pacientes com doença arterial periférica crônica. Em pacientes com diabetes com má circulação, por exemplo, Os stents farmacológicos tiveram "resultados decepcionantes, "Levy diz, porque as artérias das pernas são maiores do que as artérias coronárias, e doses insuficientes de fármaco são incluídas no revestimento do stent. "Nossa técnica oferece oportunidades para uma nova abordagem em que podemos variar as doses e repetir os tratamentos, " ele adiciona.

Em crianças, Os stents são usados ​​para ampliar mecanicamente estruturas anatômicas para condições como estenose da artéria pulmonar periférica, a coarctação de defeito cardíaco da aorta, e defeitos do septo atrial criados por técnicas de intervenção para fornecer sangue oxigenado. Levy sugere que as nanopartículas guiadas magneticamente podem fornecer medicamentos que podem melhorar os resultados em cada um desses ambientes, bem como uma série de outras intervenções baseadas em stents usadas em cardiologia pediátrica.

Para as nanopartículas guiadas magneticamente que Levy estuda, potenciais aplicações clínicas ainda estão no futuro, mas possivelmente não muito distante. Ele espera fazer parceria com pesquisadores clínicos nos próximos anos para trazer a intervenção magnética vascular para mais perto da realidade clínica. "Esta técnica está prestes a se tornar uma nova plataforma para terapias intervencionistas que podem ser mais seguras e eficazes do que os tratamentos atuais, " ele disse.