p (Phys.org) - À medida que o campo da nanomedicina amadurece, um ponto emergente de discórdia tem sido o formato que as nanopartículas devem ter para distribuir seu fármaco ou cargas úteis de DNA de forma mais eficaz. p Dois novos artigos de cientistas do The Methodist Hospital Research Institute (TMHRI) e de seis outras instituições sugerem que esses cavalos de trabalho microscópicos deveriam ter a forma de um disco, não esférico ou em forma de haste, quando almejando câncer em ou perto dos vasos sanguíneos.

p "A grande maioria - talvez 99 por cento - do trabalho que está sendo feito agora está usando nanopartículas esféricas, "disse o engenheiro biomédico da TMHRI Paolo Decuzzi, Ph.D., investigador principal de ambos os projetos. "Mas as evidências mostram que pode haver maneiras melhores de levar drogas quimioterápicas ao local de um câncer vascularizado."

p Apesar de sua popularidade, existem problemas com nanopartículas em forma de esfera. Eles são pequenos, e não podem entregar muitos medicamentos quando finalmente alcançam seus alvos. E também é mais provável que sejam empurrados rio abaixo pelo poderoso fluxo do sangue.

p "A pequena superfície exposta por nanopartículas esféricas às paredes dos vasos sanguíneos - teoricamente um único ponto - no tecido tumoral não pode suportar estabilidade, aderência firme e eles são facilmente removidos. E isso dificulta seu acúmulo eficaz dentro do tecido doente, "Disse Decuzzi." Então, vários laboratórios têm perguntado, como podemos maximizar o acúmulo de nanopartículas nos tecidos doentes? Existe uma forma melhor? "

p Em agosto de 2012, Biomaterials (Elsevier, agora online), Decuzzi e co-autores mostram que em diferentes, velocidades de fluxo biologicamente relevantes, nanopartículas em forma de disco eram menos propensas a serem empurradas para fora de seus alvos do que as nanopartículas em forma de bastonete - outra forma proposta anteriormente como alternativa às esferas. O tamanho ideal era 1, 000 por 400 nanômetros (diâmetro por espessura). Os experimentos foram conduzidos in vitro e confirmados por modelagem computacional.

p Nanopartículas esféricas são construídas em torno da carga útil da droga de uma forma gratuita, forma tridimensional por meio da automontagem. A partícula cresce uniformemente em todas as direções, formando uma nanopartícula esférica - ou quase esférica -.

p O grupo nanomedicina Metodista, liderado pelo presidente e CEO da TMHRI, Mauro Ferrari, Ph.D., desenvolveu uma técnica completamente diferente. Nanopartículas em forma de disco são criadas com tecnologia fotolitográfica, as mesmas ferramentas usadas para fazer os menores componentes dos computadores. A fotolitografia permite Ferrari, Decuzzi, e colegas para especificar o tamanho, forma e propriedades de superfície das nanopartículas com uma grande precisão. As nanopartículas são construídas com orifícios semelhantes a esponjas, que é onde as drogas são carregadas.

p "Podemos mudar o tamanho, forma, e propriedades de superfície - parâmetros '3S' - das partículas de forma independente, "Decuzzi disse." É uma técnica muito poderosa. "

p As nanopartículas são construídas com silício, e moléculas biologicamente relevantes são posteriormente anexadas ao exterior para melhorar a ligação às células-alvo e para atrasar a destruição pelo sistema imunológico. O silício tem um perfil de toxicidade extremamente baixo nas doses normalmente usadas em humanos e modelos animais. Decuzzi disse que as nanopartículas de silício são prontamente quebradas e removidas do corpo dentro de 24 a 48 horas.

p O segundo artigo publicado por Decuzzi e colegas, em fevereiro de 2012 Jornal de Liberação Controlada (também Elsevier), usou modelos de mouse para mostrar que 1, 000 por 400 nm em forma de disco nanopartículas se ligam prontamente a e perto de células de melanoma, de 5 a 10 por cento da dose injetada por grama de órgão - concentrações que são competitivas ou melhores do que as relatadas anteriormente para nanopartículas esferóides. Os pesquisadores também mostraram que discos de 1000 por 400 nm eram menos prováveis ​​(do que discos menores ou maiores, ou bastonetes) para acabar no fígado.

p “Estes dois artigos são o culminar de oito anos de trabalho, olhando para as propriedades do disco, haste-, e nanopartículas esféricas em simulações de computador, em vitro, e então in vivo, "Disse Decuzzi." O que tem sido mais gratificante é que todas as coisas importantes que previmos por meio de modelos matemáticos se revelaram verdadeiras em experimentos da vida real. Estamos chegando perto de responder a perguntas cruciais sobre como essas nanopartículas precisam se parecer. "

p Decuzzi diz que seu grupo continuará trabalhando na otimização de nanopartículas e, em particular, estará olhando para o que ele chama de problema "4S". Depois de estabelecer o tamanho certo, forma, e química de superfície, Decuzzi diz que quer ver se a quantidade certa de rigidez, ou flexibilidade, pode melhorar ainda mais o desempenho in vivo das nanopartículas.