p Usando um romance, sistema de imagem em tempo real, os cientistas rastrearam um grupo de nanopartículas fluorescentes no infravermelho próximo dos espaços aéreos dos pulmões, para dentro e para fora novamente, fornecer uma descrição das características e do comportamento dessas partículas minúsculas que podem ser usadas no desenvolvimento de agentes terapêuticos para tratar doenças pulmonares, além de oferecer uma maior compreensão dos efeitos da poluição do ar na saúde. p Liderado por investigadores do Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) e da Harvard School of Public Health, os resultados são descritos na edição Advance Online da revista de 7 de novembro. Nature Biotechnology .

p Em uma escala de um a 100 nanômetros (nm) - um bilionésimo de um metro - as nanopartículas são muito pequenas para serem visíveis em um microscópio tradicional. Mas esta escala extremamente pequena os torna candidatos potenciais para a administração de medicamentos direcionada, capaz de localizar com precisão as fontes de doenças com maior eficiência e efeitos colaterais mínimos para os tecidos circundantes.

p "As nanopartículas são promissoras como agentes terapêuticos para uma série de doenças, "explica o co-autor sênior John V. Frangioni, MD, PhD, da Divisão de Hematologia / Oncologia do BIDMC e Professor Associado de Medicina e Radiologia da Harvard Medical School (HMS), cujo laboratório é especializado no desenvolvimento de sistemas de imagem e de desenvolvimento de agentes de contraste para imagens moleculares. A anatomia do pulmão, com sua grande área de superfície e barreiras mínimas que limitam o acesso ao corpo, torna este órgão um alvo particularmente bom para a entrega de nanopartículas de drogas.

p "Estamos interessados ​​no destino de pequenas partículas após se depositarem nas profundezas da região de troca gasosa do pulmão, "acrescenta o co-autor sênior Akira Tsuda, PhD, um cientista pesquisador no Programa de Ciências Fisiológicas Moleculares e Integrativas do Departamento de Saúde Ambiental da Harvard School of Public Health. "Determinar as características físico-químicas das nanopartículas inaladas em sua capacidade de cruzar a superfície epitelial alveolar [dos pulmões] é um passo importante na compreensão dos efeitos biológicos associados à exposição a essas partículas."

p Trabalho anterior de Frangioni e primeiro autor Hak Soo Choi, PhD, um instrutor de medicina no HMS, havia estabelecido as características das nanopartículas que regulam a eliminação do corpo. "Para ter valor clinicamente, as nanopartículas devem ser capazes de se biodegradar em compostos biologicamente inertes, ou ser eliminado de forma eficiente do corpo, "diz Choi, explicando que o acúmulo de nanopartículas pode ser tóxico.

p O objetivo deste novo estudo foi determinar as características e parâmetros de nanopartículas inaladas que medeiam sua absorção no corpo - do ambiente externo, através da superfície alveolar do pulmão e para o sistema linfático e corrente sanguínea e, eventualmente, para outros órgãos. Para fazer isso, os cientistas usaram o sistema de imagem FLARE ™ (Ressecção e Exploração Assistida por Fluorescência), variando sistematicamente a composição química, Tamanho, forma e carga superficial de um grupo de nanopartículas fluorescentes no infravermelho próximo para comparar as propriedades físico-químicas das várias partículas projetadas. Os pesquisadores então acompanharam o movimento das nanopartículas variáveis ​​nos pulmões de modelos de ratos durante um período de uma hora, e também verificou os resultados usando traçadores radioativos convencionais.

p "O sistema FLARE nos permitiu cortar o número de experimentos pela metade ao realizar comparações diretas de nanopartículas de tamanhos diferentes, formas e rigidez, "explica Frangioni, cujo laboratório desenvolveu o sistema FLARE para uso em cirurgia de câncer guiada por imagem, bem como outras aplicações.

p Seus resultados estabeleceram que nanopartículas não carregadas positivamente, menor que 34 nm de diâmetro, apareceu nos gânglios linfáticos de drenagem pulmonar em 30 minutos. Eles também descobriram que nanopartículas menores que 6 nm de diâmetro com características "zwitteriônicas" (carga positiva e negativa iguais) viajavam para os nódulos linfáticos de drenagem em apenas alguns minutos, sendo posteriormente eliminado pelos rins na urina.

p "Essas novas descobertas podem ser aplicadas para projetar e otimizar partículas para entrega de drogas por terapia de inalação, "observa Tsuda." Esta pesquisa também nos orienta na avaliação dos efeitos de vários poluentes particulados na saúde, como os dados sugerem a importância de distinguir subclasses específicas de partículas [com base na química da superfície e tamanho] que podem cruzar rapidamente o epitélio alveolar e podem se disseminar no corpo. "

p Adiciona Frangioni, "Este estudo complementa nosso trabalho anterior em que definimos as características das nanopartículas que regulam a eliminação eficiente do corpo. Com essas novas descobertas, que definem as características que regulam a absorção pelo corpo, agora descrevemos um 'ciclo' completo de tráfico de nanopartículas - do meio ambiente, através dos pulmões, no corpo, em seguida, sai dos rins na urina e volta para o meio ambiente. "