Cientistas do California NanoSystems Institute da UCLA desenvolveram um sistema de entrega de nanopartículas para o antibiótico moxifloxacina que melhora muito a eficácia da droga contra a tularemia pneumônica, um tipo de pneumonia causada pela inalação da bactéria Francisella tularensis.

O estudo, que aparece no jornal ACS Nano , mostra como o sistema de nanopartículas tem como alvo as células precisas infectadas pela bactéria e maximiza a quantidade de droga entregue a essas células.

Jeffrey Zink, distinto professor de química e bioquímica e autor sênior do estudo, desenvolveu as nanopartículas de sílica mesoporosa usadas para entrega de drogas. Zink e sua equipe de pesquisa conduziram um processo exaustivo para encontrar a melhor partícula para o trabalho.

"As nanopartículas estão cheias de poros profundos e vazios, "Disse Zink." Colocamos as partículas na solução do medicamento durante a noite, enchendo os poros com moléculas de drogas. Em seguida, bloqueamos as aberturas dos poros na superfície das nanopartículas com moléculas chamadas nanoválvulas, selando a droga dentro da nanopartícula. "

Quando as nanopartículas contendo a droga são injetadas no animal infectado, neste caso, um mouse, a droga permanece nas nanopartículas até atingirem seu alvo:glóbulos brancos chamados macrófagos. Os macrófagos ingerem nanopartículas em compartimentos que possuem um ambiente ácido. As nanoválvulas, que são projetados para abrir em resposta ao ambiente mais ácido, em seguida, libere a droga.

"Testamos várias partículas e nanoválvulas diferentes até encontrarmos aquelas que transportariam a quantidade máxima de droga e a liberariam no valor de pH certo, "Zink disse.

A bactéria F. tularensis é altamente infecciosa e foi designada um agente de bioterrorismo de primeira linha pelos Centros de Controle de Doenças, o que significa que é considerado um alto risco para a segurança nacional e a saúde pública.

"F. tularensis sobrevive e se multiplica dentro dos macrófagos, especialmente aqueles no fígado, baço e pulmão, "disse Marcus Horwitz, um distinto professor de medicina e microbiologia, imunologia e genética molecular e outro autor sênior do estudo. "Os macrófagos devoram facilmente nanopartículas de sílica mesoporosa, tornando essas partículas ideais para tratar esses tipos de infecções. "

A moxifloxacina é um tratamento poderoso para a tularemia, mas tem efeitos colaterais quando administrado como uma droga gratuita na corrente sanguínea. Os pesquisadores da UCLA trabalharam para maximizar a eficácia do tratamento, reduzindo os efeitos colaterais.

"Quando você dá uma droga livremente no sangue, apenas 1 ou 2 por cento chega aonde você quer, "Horwitz disse." Com este sistema, a droga fica contida dentro das nanopartículas até que estejam dentro dos macrófagos, entregar uma quantidade muito maior da droga diretamente no local da infecção. "

Horwitz acrescentou que as drogas de fluxo livre são metabolizadas e excretadas a partir do momento em que são administradas, Considerando que as nanopartículas protegem as moléculas da droga do metabolismo e excreção até após sua liberação nas células-alvo, tornando a nanoterapêutica potencialmente muito potente.

O estudo comparou a eficácia da moxifloxacina injetada livremente com a fornecida pelas nanopartículas de liberação controlada. Em camundongos que receberam uma dose altamente letal de Francisella tularensis, a moxifloxacina fornecida por nanopartículas causou poucos efeitos colaterais e foi mais eficaz na redução do número de bactérias nos pulmões do que uma dose de moxifloxacina injetada livremente duas a quatro vezes maior.

O sistema de entrega de nanopartículas tem o potencial de maximizar a eficácia dos antibióticos e reduzir os efeitos colaterais em outras doenças infecciosas, incluindo tuberculose, Febre Q e doença do legionário.