p Uma nova tecnologia de revestimento desenvolvida no MIT, combinada com uma nova tecnologia de fabricação de nanopartículas desenvolvida na Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill, pode oferecer aos cientistas uma maneira de rapidamente produzir em massa nanopartículas sob medida que são especialmente revestidas para aplicações específicas, incluindo medicamentos e eletrônicos. p Usando esta nova combinação das duas tecnologias existentes, os cientistas podem produzir muito pequenos, partículas uniformes com camadas personalizadas de material que podem transportar drogas ou outras moléculas para interagir com seu ambiente, ou até mesmo direcionar tipos específicos de células.

p Criação de lotes altamente reproduzíveis de engenharia precisa, nanopartículas revestidas são importantes para a fabricação segura de medicamentos e a obtenção de aprovação regulatória, diz Paula Hammond, o David H. Koch Professor em Engenharia Química no MIT e membro do Koch Institute for Integrative Cancer Research do MIT.

p "Todo mundo está animado com o potencial da nanomedicina, e alguns sistemas estão chegando ao mercado, mas as pessoas também estão preocupadas com a reprodutibilidade de cada lote. Isso é especialmente crítico para aplicações como terapias de câncer, "Hammond diz." Felizmente, combinamos duas tecnologias que estão na vanguarda do tratamento dessas questões e que mostram uma grande promessa para o futuro da nanofabricação. "

p Hammond e Joseph DeSimone, o Eminente Professor de Química do Chanceler da UNC e o William R. Kenan Jr. Distinto Professor de Engenharia Química da Universidade Estadual da Carolina do Norte, são os autores seniores de um artigo que descreve a tecnologia na edição online de 1º de julho da Materiais avançados . O principal autor do artigo é Stephen Morton, um estudante de graduação no laboratório de Hammond.

p 'Uma plataforma muito versátil'

p O laboratório de Hammond desenvolveu anteriormente uma técnica de deposição camada por camada para revestir superfícies de nanopartículas com camadas alternadas de drogas, RNA, proteínas ou outras moléculas de interesse. Esses revestimentos também podem ser projetados para proteger as nanopartículas de serem destruídas pelo sistema imunológico do corpo antes de atingirem seus alvos pretendidos.

p “É uma plataforma muito versátil para incorporar terapêutica, "Hammond diz.

p Contudo, os processos de aplicação camada por camada comumente usados ​​hoje para revestir nanopartículas demoram muito para serem úteis para fabricação em grande escala:para cada camada, as partículas devem ser embebidas em uma solução do material de revestimento, em seguida, girado em uma centrífuga para remover o excesso de revestimento. A aplicação de cada camada leva cerca de uma hora.

p No novo estudo, os pesquisadores do MIT usaram uma técnica baseada em spray, o que lhes permite aplicar cada camada em apenas alguns segundos. Essa tecnologia foi desenvolvida anteriormente no laboratório Hammond e agora está sendo comercializada pela Svaya Nanotechnologies.

p Hammond combinou esta abordagem com uma tecnologia de fabricação de nanopartículas conhecida como plataforma PRINT (Particle Replication In Non-wetting Templates), que foi desenvolvido no laboratório DeSimone da UNC e agora está sendo comercializado pela Liquidia Technologies. A Liquidia se concentra no uso da plataforma PRINT para criar novos produtos de saúde baseados em nanotecnologia, vacinas e terapêuticas.

p A plataforma PRINT é uma tecnologia de moldagem de partículas rolo a rolo contínua que permite o design e a produção em massa de partículas projetadas com precisão de tamanho controlado, forma e composição química. Para fazer partículas como as usadas neste estudo, uma mistura de polímeros e moléculas de drogas (ou outra carga útil) é aplicada a um grande rolo de filme que consiste em um molde de tamanho nanométrico contendo características do formato e tamanho desejados. A mistura preenche todas as características do molde e se solidifica para criar bilhões de nanopartículas. As partículas são removidas do molde usando outro rolo de filme adesivo, que podem então ser pulverizados com camadas de revestimentos especializados usando a nova tecnologia de Hammond e separados em partículas individuais.

p "A ideia era juntar esses dois processos em escala industrial e criar um sofisticado, nanopartículas lindamente revestidas, da mesma forma que as padarias colocam seu donut favorito na esteira rolante, "Hammond diz.

p "A combinação de PRINT e spray camada por camada fornece uma plataforma versátil para modificar rapidamente a química da superfície das partículas, "diz Frank Caruso, um professor de engenharia química e biomolecular da Universidade de Melbourne que não fazia parte da equipe de pesquisa. "Esta abordagem também é promissora para alto rendimento no desenvolvimento de sistemas de entrega de partículas para aplicações de nanomedicina."

p Múltiplas funções

p Este novo processo promete produzir grandes quantidades de nanopartículas revestidas, reduzindo drasticamente o tempo de produção. Também permite o design personalizado de uma ampla variedade de materiais, tanto no núcleo da nanopartícula quanto no revestimento, para aplicações que incluem eletrônicos, entrega de drogas, vacinas, cicatrização ou imagem de feridas, Morton diz.

p "As tecnologias PRINT e camada por camada permitem a incorporação de muitos materiais diferentes que têm propriedades exclusivas para fazer sistemas com várias funções integradas, " ele diz.

p Para demonstrar a utilidade potencial desta técnica, os pesquisadores criaram partículas revestidas com ácido hialurônico, que foi mostrado para direcionar proteínas, chamados receptores CD44, que são encontrados em níveis elevados em células cancerosas agressivas. Eles descobriram que as células de câncer de mama cultivadas em laboratório engolfam partículas revestidas com camadas de ácido hialurônico muito mais eficientemente do que partículas sem os revestimentos ou com revestimentos que não contêm ácido hialurônico.

p Em estudos de acompanhamento, os pesquisadores planejam projetar partículas contendo medicamentos contra o câncer e revestimentos de combate ao câncer para ver se eles podem efetivamente reduzir os tumores. Algumas dessas partículas podem incluir combinações, como duas drogas quimioterápicas diferentes, ou uma droga combinada com moléculas de RNA que têm como alvo genes cancerígenos. Essas combinações podem trabalhar juntas de forma sinérgica para desarmar e matar seletivamente as células cancerosas.

p O artigo é intitulado "Fabricação escalável de nanomedicina construída sob encomenda:Funcionalização de camada por camada assistida por spray de nanopartículas PRINT." 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.