p As nanopartículas foram anunciadas como uma potencial "tecnologia disruptiva" na biomedicina, uma plataforma versátil que poderia suplantar as tecnologias convencionais, como veículos de entrega de drogas e ferramentas de diagnóstico. p Primeiro, Contudo, os pesquisadores devem demonstrar a desintegração em tempo adequado dessas estruturas extremamente pequenas, um processo essencial para seu desempenho e sua capacidade de ser eliminado com segurança do corpo de um paciente após a conclusão de seu trabalho. Um novo estudo apresenta um método único para medir diretamente a degradação de nanopartículas em tempo real em ambientes biológicos.

p "As nanopartículas são feitas com diversos designs e propriedades, mas todos eles precisam ser eventualmente eliminados do corpo depois de completarem sua tarefa, "disse o pesquisador de cardiologia Michael Chorny, Ph.D., do Hospital Infantil da Filadélfia (CHOP). “Oferecemos um novo método para analisar e caracterizar a desmontagem de nanopartículas, como uma etapa necessária na tradução de nanopartículas em uso clínico. "

p Chorny e colegas descreveram esta nova metodologia no Proceedings of the National Academy of Sciences , publicado online em 3 de março, 2014, e na edição impressa de 18 de março da revista.

p A equipe do CHOP investiga há muito tempo nanopartículas biodegradáveis ​​para aplicações médicas. Com diâmetros variando de algumas dezenas a algumas centenas de nanômetros, essas partículas são 10 a 1000 vezes menores do que os glóbulos vermelhos (um nanômetro é um milionésimo de milímetro). Um grande desafio é monitorar continuamente o destino das nanopartículas em configurações de modelos biológicos e em células vivas, sem interromper as funções celulares.

p "Medir com precisão a desmontagem de nanopartículas em tempo real diretamente na mídia de interesse, como o interior de uma célula viva ou outros tipos de meio biológico complexo, é desafiador. Nosso objetivo aqui era desenvolver um método não invasivo que fornecesse resultados imparciais, "disse Chorny." Esses resultados ajudarão os pesquisadores a personalizar as formulações de nanopartículas para aplicações terapêuticas e diagnósticas específicas. "

p A equipe de estudo usou um fenômeno físico chamado transferência de energia de ressonância de Förster, ou FRET, como uma espécie de régua molecular para medir a distância entre os componentes de suas partículas.

p Por esta, os pesquisadores rotularam suas formulações com sondas fluorescentes exibindo a transferência de energia sem radiação, ou seja, FRET, quando localizado dentro da mesma partícula. Este processo resulta em um padrão especial de fluorescência, uma "impressão digital" de partículas fisicamente intactas, que desaparece gradualmente à medida que a desmontagem da partícula prossegue. Esta mudança nas propriedades fluorescentes das nanopartículas pode ser monitorada diretamente sem separar as partículas de seu ambiente, permitindo não distorção, medições contínuas de sua integridade.

p "As moléculas devem estar muito próximas, apenas alguns nanômetros de distância, para que a transferência de energia ocorra, "disse Chorny." As mudanças nos padrões de fluorescência refletem com sensibilidade a cinética da desmontagem das nanopartículas. Com base nesses resultados, podemos melhorar o design das partículas para torná-las mais seguras e eficazes. "

p A taxa de desmontagem é altamente relevante para aplicações potenciais específicas. Por exemplo, algumas nanopartículas podem conter uma droga destinada a ação rápida, enquanto outros devem manter a droga protegida e liberada de forma controlada ao longo do tempo. Ajustar as propriedades da formulação para essas tarefas pode exigir o ajuste cuidadoso do período de desmontagem das nanopartículas. É aqui que essa técnica pode se tornar uma ferramenta valiosa, facilitando muito o processo de otimização

p No estudo atual, os cientistas analisaram como as nanopartículas se desintegraram em meios líquidos e semilíquidos, e em células vasculares que simulam o destino de partículas usadas para administrar terapia a vasos sanguíneos lesados. "Descobrimos que a desmontagem pode ocorrer mais rapidamente no início do processo de cicatrização do vaso e desacelerar mais tarde. Isso pode ter implicações para o projeto de nanopartículas destinadas a drogas direcionadas, terapia genética ou celular de doenças vasculares, "disse Chorny.

p Chorny e seus colegas estudaram por muito tempo o uso de nanopartículas formuladas como transportadoras de drogas antiproliferativas e bioterapêuticas para vasos sanguíneos sujeitos a reestenose perigosa (re-bloqueio). Muitos desses estudos, no laboratório de pesquisa de cardiologia do co-autor do CHOP, Robert J. Levy, M.D., usar campos magnéticos externos para guiar nanopartículas impregnadas de óxido de ferro para stents arteriais metálicos, andaimes estreitos implantados dentro dos vasos sanguíneos.

p A pesquisa atual, disse Chorny, embora seja imediatamente relevante para a terapia de reestenose e entrega guiada magneticamente, tem aplicações potenciais muito mais amplas. "Nanopartículas podem ser formuladas com agentes de contraste para diagnóstico por imagem, ou pode entregar drogas anticâncer a um tumor, "disse ele." Nossa ferramenta de medição pode ajudar os pesquisadores a desenvolver e otimizar suas formulações de nanomedicina para uma variedade de usos médicos. "