p Nas últimas décadas, os cientistas enfrentaram desafios no desenvolvimento de novos antibióticos, mesmo quando as bactérias se tornaram cada vez mais resistentes aos medicamentos existentes. Uma estratégia que pode combater essa resistência seria oprimir as defesas bacterianas usando nanopartículas altamente direcionadas para administrar grandes doses dos antibióticos existentes. p Em um passo em direção a esse objetivo, pesquisadores do MIT e do Brigham and Women’s Hospital desenvolveram uma nanopartícula projetada para escapar do sistema imunológico e se instalar em locais de infecção, em seguida, desencadeie um ataque antibiótico concentrado.

p Essa abordagem mitigaria os efeitos colaterais de alguns antibióticos e protegeria as bactérias benéficas que normalmente vivem dentro de nossos corpos, diz Aleks Radovic-Moreno, um estudante de pós-graduação do MIT e autor principal de um artigo que descreve as partículas na revista ACS Nano.

p Professor do Instituto Robert Langer do MIT e Omid Farokzhad, diretor do Laboratório de Nanomedicina e Biomateriais do Brigham and Women’s Hospital, são autores seniores do artigo. Timothy Lu, professor assistente de engenharia elétrica e ciência da computação, e os alunos de graduação do MIT, Vlad Puscasu e Christopher Yoon, também contribuíram para a pesquisa.

p Regras de atração

p A equipe criou as novas nanopartículas a partir de um polímero coberto com polietilenoglicol (PEG), que é comumente usado para entrega de drogas porque não é tóxico e pode ajudar as nanopartículas a viajarem pela corrente sanguínea, evitando a detecção pelo sistema imunológico.

p O próximo passo foi induzir as partículas a atingir especificamente as bactérias. Os pesquisadores já tentaram direcionar partículas para bactérias, dando-lhes uma carga positiva, o que os atrai para as paredes celulares negativamente carregadas das bactérias. Contudo, o sistema imunológico tende a limpar nanopartículas carregadas positivamente do corpo antes que possam encontrar bactérias.

p Para superar isso, os pesquisadores projetaram nanopartículas contendo antibióticos que podem mudar sua carga dependendo do ambiente. Enquanto eles circulam na corrente sanguínea, as partículas têm uma leve carga negativa. Contudo, quando encontram um local de infecção, as partículas ganham uma carga positiva, permitindo que eles se liguem fortemente às bactérias e liberem sua carga útil de drogas.

p Essa mudança é provocada pelo ambiente levemente ácido que cerca as bactérias. Os locais de infecção podem ser ligeiramente mais ácidos do que o tecido normal do corpo se as bactérias causadoras de doenças se reproduzem rapidamente, esgotando o oxigênio. A falta de oxigênio desencadeia uma mudança no metabolismo bacteriano, levando-os a produzir ácidos orgânicos. As células imunológicas do corpo também contribuem:as células chamadas neutrófilos produzem ácidos à medida que tentam consumir as bactérias.

p Logo abaixo da camada PEG externa, as nanopartículas contêm uma camada sensível ao pH feita de longas cadeias do aminoácido histidina. À medida que o pH cai de 7 para 6 - representando um aumento na acidez - a molécula de poli-histidina tende a ganhar prótons, dando à molécula uma carga positiva.

p Força esmagadora

p Uma vez que as nanopartículas se ligam às bactérias, eles começam a liberar sua carga útil de drogas, que está embutido no núcleo da partícula. Neste estudo, os pesquisadores projetaram as partículas para distribuir vancomicina, usado para tratar infecções resistentes a medicamentos, mas as partículas podem ser modificadas para fornecer outros antibióticos ou combinações de drogas.

p Muitos antibióticos perdem sua eficácia com o aumento da acidez, mas os pesquisadores descobriram que os antibióticos transportados pelas nanopartículas retêm sua potência melhor do que os antibióticos tradicionais em um ambiente ácido.

p A versão atual das nanopartículas libera sua carga útil de drogas em um a dois dias. “Você não quer apenas uma pequena dose de droga, porque as bactérias podem se recuperar assim que o medicamento acabar. Você deseja uma liberação prolongada da droga para que as bactérias sejam constantemente atingidas com grandes quantidades de droga até que sejam erradicadas, ”Radovic-Moreno diz.

p Jovem Jik Kwon, professor associado de engenharia química e ciência dos materiais na Universidade da Califórnia em Irvine, diz que as novas nanopartículas são bem projetadas e podem ter um grande impacto potencial no tratamento de doenças infecciosas, particularmente nos países em desenvolvimento. “A maior parte da nanotecnologia tem sido direcionada para a entrega ou imagiologia de drogas contra o câncer; poucas pessoas mostraram interesse em usar uma abordagem nanotecnológica para doenças infecciosas, ”Diz Kwon, que não fazia parte da equipe de pesquisa.

p Embora seja necessário um maior desenvolvimento, os pesquisadores esperam que as altas doses liberadas por suas partículas possam ajudar a superar a resistência bacteriana. “Quando as bactérias são resistentes aos medicamentos, não significa que eles parem de responder, isso significa que eles respondem, mas apenas em concentrações mais altas. E a razão pela qual você não pode alcançá-los clinicamente é porque os antibióticos às vezes são tóxicos, ou eles não permanecem no local da infecção por tempo suficiente, ”Radovic-Moreno diz.

p Um possível desafio:também existem células de tecido com carga negativa e proteínas nos locais de infecção que podem competir com as bactérias na ligação às nanopartículas e, potencialmente, bloqueá-las de se ligarem às bactérias. Os pesquisadores estão estudando o quanto isso pode limitar a eficácia da entrega de nanopartículas. Eles também estão conduzindo estudos em animais para determinar se as partículas permanecerão sensíveis ao pH no corpo e circularão por tempo suficiente para atingir seus alvos. p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.