Ao fazer o que pode ser o menor bloco tridimensional não oficial do mundo "M, "Pesquisadores da Universidade de Michigan demonstraram um processo de fabricação de nanopartículas capaz de produzir multicamadas, formas precisas.

Os pesquisadores dizem que sua técnica pode abrir caminho para medicamentos que podem atingir células específicas, entregar vários medicamentos em horários e taxas diferentes, e até mesmo permitir que os médicos direcionem os medicamentos para locais específicos do corpo. Eles também podem oferecer aos pesquisadores melhores maneiras de testar novas terapias.

O novo método produz partículas que podem ter 10 ou mais camadas de espessura - para incorporar vários cursos de tratamentos com drogas, metais, plásticos ou virtualmente qualquer outro material. Eles podem ser feitos em tamanhos e formatos precisamente controlados de até 25 nanômetros de diâmetro. Com 115 por 160 mícrons e 3 mícrons de espessura, cada um dos logotipos simulados de Michigan tem o tamanho de um grão de areia. Um mícron, ou micrômetro, é um milésimo de milímetro.

"Os 'M's' do Bloco foram um teste, "disse Anish Tuteja, Professor assistente de ciência e engenharia de materiais da U-M e desenvolvedor do processo. "Isso abre todos os tipos de oportunidades para combinar diferentes polímeros e moléculas em uma variedade de formas. E porque é simples e de baixo custo, podemos explorar novas possibilidades com muito mais facilidade do que no passado. "

Os pesquisadores dizem que uma das primeiras aplicações poderia ser na quimioterapia, onde sua capacidade de incorporar várias camadas pode permitir que os fabricantes de medicamentos combinem diferentes drogas de quimioterapia e visem vários tipos de células cancerosas com um único tratamento. Eles também podem revestir materiais magnéticos que permitem aos médicos direcionar as drogas contra os tumores.

Outra característica importante é a forma flexível das partículas, tamanho e maquiagem, o que pode permitir que médicos e fabricantes de medicamentos otimizem os medicamentos para atingir as células cancerosas de maneira mais eficaz e causar menos danos às células saudáveis.

"Diferentes tipos de câncer têm diferentes estruturas celulares, e cada tipo pode internalizar nanopartículas de uma maneira diferente, "disse Geeta Mehta, Professor assistente de ciência e engenharia de materiais da U-M, quem está trabalhando no projeto. "Podemos facilmente adaptar a forma e as combinações de drogas dessas novas partículas para cada tipo de câncer, de modo que sejam mais eficazes contra as células cancerosas e menos prejudiciais às células saudáveis."

Embora qualquer novo tratamento esteja provavelmente dentro de cinco a dez anos, a equipe espera ter uma iteração antecipada dos medicamentos disponíveis para teste dentro de um a dois anos.

A versatilidade das partículas e o processo de produção relativamente simples também as tornam úteis no laboratório para testar novos tratamentos, e para obter uma melhor compreensão de como exatamente os medicamentos interagem com as células.

"A Universidade de Michigan tem uma extensa biblioteca de novos medicamentos contra o câncer em desenvolvimento, e acho que essas partículas vão nos ajudar a entender como usá-las de maneira mais eficaz, "Disse Mehta." Podemos facilmente tentar novas combinações de drogas e diferentes formatos de partículas, e podemos incluir corantes e outros marcadores para ver como eles se comportam dentro de uma célula. "

As partículas podem ser úteis para outras aplicações de entrega de drogas também, incluindo vacinas inaláveis ​​e medicamentos prescritos de liberação controlada que podem ser tomados com muito menos frequência do que os medicamentos atuais.

Embora os pesquisadores tenham criado com sucesso nanopartículas de múltiplas camadas no passado, essas partículas são as primeiras a combinar essa capacidade com controle preciso sobre a forma das partículas, tamanho e composição.

A equipe de pesquisa iniciou o processo produtivo com um wafer de silício com revestimento repelente de líquidos. Eles usaram luz ultravioleta para remover o revestimento na forma das partículas finais. Finalmente, eles mergulharam o wafer gravado em um líquido contendo seu polímero dissolvido em um solvente. O líquido assentou apenas nas áreas gravadas, e quando o solvente evaporou, o polímero permaneceu, deixando nanopartículas de formato preciso. Para obter várias camadas, pesquisadores simplesmente mergulharam o wafer repetidamente, formando uma nova camada a cada vez.

Tuteja disse que os métodos atuais de fabricação de nanopartículas de várias camadas são mais complexos do que a nova abordagem. A maioria só pode produzir partículas esféricas, e controlar o tamanho das partículas é difícil. Ele disse que a equipe está desenvolvendo métodos de fabricação automatizados que podem eventualmente produzir um número maior de partículas com maior eficiência. O processo pode ser potencialmente usado para fabricar partículas para uma variedade de aplicações, incluindo monitores de computador, sensores de diagnóstico e até motores microscópicos.

Mehta também é professor assistente de engenharia biomédica e ciência e engenharia macromolecular. Tuteja também é professor assistente de ciência macromolecular e engenharia.

Um artigo sobre a técnica, intitulado "Wettability Engendered Templated Self-Assembly (WETS) para a fabricação de partículas multifásicas, "foi publicado na edição de 25 de fevereiro da revista ACS Applied Materials &Interfaces. A pesquisa foi apoiada pela National Science Foundation e pelo Office of Naval Research.