p (PhysOrg.com) - Combinando nanotecnologia e pesquisa médica, Sandia National Laboratories, a Universidade do Novo México, e o Centro de Pesquisa e Tratamento do Câncer da UNM produziram uma estratégia eficaz que usa nanopartículas para explodir as células cancerosas com uma mistura de drogas assassinas. p Na reportagem de capa da edição de maio de Materiais da Natureza , disponível online em 17 de abril, os pesquisadores descrevem nanopartículas de sílica com cerca de 150 nanômetros de diâmetro em forma de favo de mel com cavidades que podem armazenar grandes quantidades e variedades de drogas.

p "A enorme capacidade do núcleo nanoporoso, com sua grande área de superfície, combinado com o direcionamento aprimorado de uma bicamada lipídica encapsulante [chamada de lipossoma], permitir que uma única 'protocélula' carregada com um coquetel de drogas mate uma célula cancerosa resistente a drogas, "diz o pesquisador Sandia e professor da UNM Jeff Brinker, o investigador principal. "Isso é um aumento de um milhão de vezes na eficiência em relação a métodos comparáveis ​​que empregam lipossomas sozinhos - sem nanopartículas - como transportadores de drogas."

p As nanopartículas e as membranas semelhantes a células circundantes formadas a partir de lipossomas juntas tornam-se a combinação conhecida como protocélula:a membrana sela a carga mortal e é modificada com moléculas (peptídeos) que se ligam especificamente a receptores superexpressos na superfície da célula cancerosa. (Muitos receptores é um sinal de que a célula é cancerosa.) As nanopartículas fornecem estabilidade à membrana suportada e contêm e liberam a carga terapêutica dentro da célula.

p Uma estratégia atual de entrega de nanopartículas aprovada pela Food and Drug Administration é usar os próprios lipossomas para conter e entregar a carga. Em uma comparação direta de lipossomas direcionados e protocélulas com composições de membrana e peptídeo idênticas, Brinker e colegas relatam que quanto maior a capacidade de carga, a estabilidade e a eficácia de direcionamento das protocélulas conduzem a uma citotoxicidade [destruição] muitas vezes maior, direcionada especificamente para as células cancerosas do fígado humano.

p Outra vantagem das protocélulas sobre os lipossomos sozinhos, diz o autor principal Carlee Ashley, um pós-doutorado Harry S. Truman na unidade de Sandia na Califórnia em Livermore, é que os lipossomas usados ​​como transportadores precisam de estratégias de carregamento especializadas que tornam o processo mais difícil. "Demonstramos que podemos apenas embeber as nanopartículas para carregá-las com combinações de drogas exclusivas necessárias para a medicina personalizada. Eles encapsulam toxinas de forma eficaz, bem como siRNA [ácido ribonucléico] que silenciam as expressões das proteínas."

p RNA, o mensageiro biológico que diz às células quais proteínas fabricar, neste caso é usado para silenciar a fábrica de celulares, uma forma de causar apoptose ou morte celular. "Si" é a abreviatura de "silêncio".

p Os lipídios também servem como um escudo que impede que as drogas tóxicas da quimioterapia vazem da nanopartícula até que a protocélula se ligue e se fixe na célula cancerosa. Isso significa que poucos venenos vazam para o sistema do hospedeiro humano, se as protocélulas não encontrarem células cancerosas. Esta camuflagem atenua os efeitos colaterais tóxicos esperados da quimioterapia convencional.

p Em vez de, as partículas - criadas pequenas o suficiente para flutuar sob o radar do fígado e outros órgãos de limpeza - podem circular inofensivamente por dias ou semanas, dependendo de seu tamanho projetado, procurando sua presa.

p Uma biblioteca de fagos - vírus que atacam bactérias - foi criada no centro de câncer reconhecido nacionalmente pela UNM pelo colaborador David Peabody. Isso permitiu aos pesquisadores expor os fagos a um grupo de células cancerosas e células normais, permitindo a identificação de peptídeos que se ligam especificamente a células cancerosas, mas não a células normais.

p "Proteínas modificadas com um peptídeo de direcionamento que se liga a um carcinoma específico exibem um 10, Afinidade 000 vezes maior para esse câncer do que para outras células não relacionadas, "Ashley disse.

p Brinker acrescenta, "Uma característica fundamental de nossa protocélula é que sua bicamada fluida permite a ligação de alta afinidade com apenas alguns desses peptídeos em geral. Isso reduz a ligação inespecífica e a resposta imune."

p O método está sendo testado em células cancerosas humanas in vivo, e em breve será testado em tumores de camundongos no centro de câncer da UNM.

p Os pesquisadores continuam a otimizar o tamanho da partícula de sílica porosa, que é formado por aerossolização de uma solução precursora. O processo de fabricação de nanopartículas porosas - chamado de auto-montagem induzida por evaporação, e foi pioneira no laboratório Brinker - produz partículas de 50 nm a vários mícrons de diâmetro. Tamanhos de partículas entre 50 e 150 nanômetros de diâmetro são ideais para maximizar a circulação e absorção nas células cancerosas, portanto, as partículas são pré-selecionadas por tamanho antes de sua formação em protocélulas.

p "Suas dimensões gerais determinam quão amplamente eles serão distribuídos na corrente sanguínea, "Brinker disse." Estamos alterando nossa síntese para favorecer os tamanhos menores. "

p Também importantes para o tempo de circulação da partícula são sua carga elétrica e hidrofobicidade [evitar a água], o que pode melhorar ou diminuir sua capacidade de permanecer livre de emaranhados moleculares ou energéticos indesejados.

p O método pode estar disponível comercialmente em cinco anos, estimativa dos pesquisadores.