p Durante anos, os cientistas trabalharam para compreender fundamentalmente como as nanopartículas se movem pelo corpo humano. Uma grande questão sem resposta é como a forma das nanopartículas afeta sua entrada nas células. Agora, os pesquisadores descobriram que, em condições de cultura típicas, as células de mamíferos preferem nanopartículas em forma de disco a aquelas em forma de bastonetes. p Compreender como a forma das nanopartículas afeta seu transporte para as células pode ser um grande impulso para o campo da nanomedicina, ajudando os cientistas a projetar melhores terapias para várias doenças, como melhorar a eficácia e reduzir os efeitos colaterais dos medicamentos contra o câncer.

p Além da geometria das nanopartículas, os pesquisadores também descobriram que diferentes tipos de células têm diferentes mecanismos para puxar nanopartículas de diferentes tamanhos, que era anteriormente desconhecido. A equipe de pesquisa também usou modelos teóricos para identificar os parâmetros físicos que as células usam quando absorvem nanopartículas.

p "Esta pesquisa identificou alguns aspectos muito novos, mas fundamentais, nos quais as células interagem com a forma de nanopartículas, "disse Krishnendu Roy, que recentemente ingressou no Departamento de Engenharia Biomédica Wallace H. Coulter da Georgia Tech and Emory University. Roy conduziu essa pesquisa na Universidade do Texas em Austin, em colaboração com os Profs. S. V. Sreenivasan e Li Shi, mas continua o trabalho na Georgia Tech.

p O estudo estava programado para ser publicado na semana de 7 de outubro na primeira edição online da revista. Proceedings of the National Academy of Sciences . O trabalho foi patrocinado pela National Science Foundation e pelo National Institutes of Health.

p A equipe de Roy usou uma abordagem única para fazer nanopartículas com formatos diferentes. Os pesquisadores adaptaram uma tecnologia de impressão usada na indústria de semicondutores e a prepararam para funcionar com moléculas biológicas, Disse Roy. Esta técnica de impressão, que desenvolveram na UT-Austin, funciona como um cortador de biscoitos, mas em nanoescala. Os medicamentos são misturados com uma solução de polímero e dispensados ​​em um wafer de silício. Em seguida, uma forma é impressa na mistura polímero-droga usando um molde de quartzo. O material é então solidificado usando luz ultravioleta. Seja qual for o modelo do cortador de biscoitos - triângulo, haste, disco - uma nanopartícula com esse formato é produzida. Outra característica importante das nanopartículas é que elas têm carga negativa e são hidrofílicas, atributos que os tornam relevantes para o uso clínico na administração de medicamentos.

p "Temos um controle primoroso sobre as formas e tamanhos, "disse Roy, que é um distinto membro do corpo docente de Wallace H. Coulter.

p Sua equipe então usou partículas de várias formas e tamanhos para ver como diferentes tipos de células de mamíferos em cultura reagiriam a elas. Os materiais e as cargas superficiais das partículas eram todos iguais, apenas as formas diferiam.

p A equipe de Roy não esperava que as células preferissem os discos aos bastões. Eles descobriram que em cultura de células, ao contrário de nanopartículas esféricas, discos e hastes maiores são recolhidos de forma mais eficiente, uma descoberta que também foi inesperada. Quando eles executaram cálculos teóricos, eles descobriram que a energia necessária para uma membrana celular deformar e envolver uma nanopartícula é menor para os discos do que para os bastonetes e que as forças gravitacionais e as propriedades da superfície desempenham um papel significativo na absorção das nanopartículas nas células.

p "A razão pela qual isso não foi explorado é que não tínhamos as ferramentas para fazer essas nanopartículas de formato preciso, "Disse Roy." Apenas nos últimos sete ou oito anos alguns grupos surgiram com essas ferramentas para fazer partículas de polímero de vários tamanhos e formas, especialmente em nanoescala. "

p As células absorvem nanopartículas por meio de um processo chamado endocitose, mas dependendo da forma e do tipo de célula, vias de captação específicas são acionadas, a equipe descobriu. Algumas células dependem de proteínas em suas membranas chamadas caveolina; outros usam uma proteína de membrana diferente, conhecido como clatrina.

p Compreender como as células respondem às formas das nanopartículas é importante não apenas para a entrega de drogas, mas também para entender a toxicidade dos nanomateriais usados ​​em produtos de consumo. O novo trabalho de Roy fornece outra peça para resolver esse quebra-cabeça.

p "As pessoas estão fazendo coisas em diferentes nanoescala com vários materiais sem compreender fundamentalmente suas interações com as células, "Roy disse.

p No futuro trabalho na Georgia Tech, O laboratório de Roy gostaria de investigar como as formas dos nanomateriais afetam seu transporte e função em modelos animais. Isso dará aos pesquisadores uma ideia melhor de como as partículas se movem para os tumores, passam pelas superfícies mucosas e se distribuem nos órgãos, e, finalmente, ajuda em terapias clínicas.

p "99,9 por cento do nosso trabalho ainda precisa ser feito, que queremos continuar a fazer aqui na Tech em colaboração com pesquisadores da UT, "Roy disse.