Cientistas que trabalham no Institut Laue-Langevin demonstraram que a carga de nanopartículas de ouro, identificado pelas principais empresas farmacêuticas como um agente de entrega de drogas do futuro para o tratamento do câncer, afeta como eles interagem com a parede externa protetora de nossa célula. Esses insights cruciais, publicado em Langmuir , fornecem um primeiro passo no projeto eficaz de nanopartículas seguras para aplicações biomédicas e as práticas e procedimentos para seu manuseio seguro em uma variedade de outros produtos de consumo.
O uso crescente de nanopartículas, minúsculos flocos de material, 1 milionésimo do tamanho de um grão de areia, em uma ampla gama de produtos comerciais, como roupas, recipientes de armazenamento de alimentos, farmacêuticos, cosméticos, pneus, dispositivos eletrônicos e ópticos, é controverso. Nanopartículas comuns, como ouro, prata e cobre, penetrar facilmente nas membranas orgânicas, (paredes celulares, ...) criando impactos potencialmente significativos na saúde humana e no meio ambiente. Contudo, existe uma área onde sua toxicidade pode ser útil e até mesmo salvar vidas.
Um grande desafio na medicina moderna é encontrar agentes de entrega capazes de direcionar e penetrar nas células para transportar drogas diretamente dentro do tecido infectado. A busca pelo veículo certo levou a um novo campo de pesquisa, 'nanomedicina', onde as nanopartículas podem ser programadas para atingir células cancerosas, por exemplo, reduzindo ou mesmo eliminando a necessidade de cirurgia.
De todas as nanopartículas disponíveis para a ciência médica, um em particular se tornou um foco de pesquisa entre as principais empresas farmacêuticas - ouro. A AstraZeneca anunciou no ano passado um novo projeto de pesquisa para olhar para uma nova nanomedicina, CYT-6091, baseado em nanopartículas de ouro.
Nanopartículas de ouro são veículos de entrega particularmente bons porque:
Contudo, no momento, não entendemos em nenhum detalhe os mecanismos de interação entre as nanopartículas e as defesas externas de nossa célula - a membrana celular. Sem isso, é impossível determinar o quão perigoso eles são e se sua capacidade de penetrar e destruir células pode ser aproveitada para bons fins, como na luta contra o câncer.
Uma coisa que se sabe é que existe um conjunto complexo de parâmetros que influenciam essa interação, incluindo a forma da nanopartícula, Tamanho, composição e carga. Mas até agora faltou um estudo sistemático que mostre como a interação depende desses parâmetros em nível molecular.
Para começar a abordar isso, uma equipe de pesquisa do Institut Laue-Langevin (ILL), a Universidade de Illinois e a Organização Australiana de Ciência e Tecnologia Nuclear usaram os nêutrons do ILL e os principais instrumentos de espalhamento de nêutrons para investigar, em um nível molecular, as mudanças físicas sofridas por nossas paredes celulares ao entrarem em contato com nanopartículas de ouro de diferentes cargas.
Nanopartículas de ouro de 2 nm de diâmetro tinham grupos catiônicos (carregados positivamente) ou aniônicos (carregados negativamente) adicionados à sua superfície. Para imitar a membrana celular, a equipe de pesquisa usou duas camadas duplas de moléculas de lipídios gordurosos mantidas de 20-30 Å uma em cima da outra que, juntas, produziram as propriedades dinâmicas vistas nas membranas celulares. Os cientistas então aplicaram técnicas de refletometria de nêutrons no ILL para modelar com precisão a interação nanopartícula - membrana celular em uma fração de escala nanométrica.
O que eles descobriram foi que a carga superficial das nanopartículas de fato desempenha um papel significativo na determinação de sua interação com as membranas de nossas células. As nanopartículas catiônicas passam direto pela membrana lipídica e se incorporam profundamente na bicamada flutuante, desestabilizar toda a estrutura da membrana o suficiente para destruir completamente a célula em concentrações mais elevadas. Em contraste, nanopartículas aniônicas não penetram na membrana lipídica. Em vez, em determinadas concentrações, eles impedem a decomposição da membrana, ajudando-a a resistir ao tipo de condições extremas, como pH elevado, isso normalmente o desestabilizaria significativamente.
