p Usando nanotubos de carbono, Os engenheiros químicos do MIT desenvolveram um novo método para detectar proteínas, incluindo fibrinogênio, um dos fatores de coagulação críticos para a cascata de coagulação do sangue. p Esta abordagem, se desenvolvido em um sensor implantável, pode ser útil para monitorar pacientes que estão tomando anticoagulantes, permitindo que os médicos se certifiquem de que os medicamentos não estão interferindo muito na coagulação do sangue.

p O novo método é o primeiro a criar locais de reconhecimento sintéticos (semelhantes aos anticorpos naturais) para proteínas e a acoplá-los diretamente a um poderoso nanossensor, como um nanotubo de carbono. Os pesquisadores também fizeram progressos significativos em um local de reconhecimento semelhante para a insulina, o que poderia permitir um melhor monitoramento dos pacientes com diabetes. Também pode ser possível usar essa abordagem para detectar proteínas associadas ao câncer ou doenças cardíacas, diz Michael Strano, o Carbon P. Dubbs Professor em Engenharia Química no MIT.

p Strano é o autor sênior de um artigo que descreve o método na Nature Communications. Gili Bisker, um pós-doutorado no laboratório de Strano, é o autor principal do artigo.

p Uma busca direcionada

p O novo sensor é o exemplo mais recente de um método desenvolvido no laboratório de Strano, conhecido como Corona Phase Molecular Recognition (CoPhMoRe).

p Esta técnica aproveita as interações entre um determinado polímero e uma superfície de nanopartícula, como a de um nanotubo de carbono fluorescente de parede única, quando o polímero é enrolado em torno do nanotubo.

p Certas regiões dos polímeros se prendem à superfície das nanopartículas como âncoras, enquanto outras regiões se estendem para fora em seu ambiente. Esta região voltada para fora, também conhecida como fase adsorvida ou corona, tem uma estrutura 3-D que depende da composição do polímero.

p O CoPhMoRe funciona quando um polímero específico se adsorve à superfície da nanopartícula e cria uma coroa que reconhece a molécula alvo. Essas interações são muito específicas, assim como a ligação entre um anticorpo e seu alvo. A ligação do alvo altera a fluorescência natural dos nanotubos de carbono, permitindo aos pesquisadores medir quanto da molécula alvo está presente.

p O laboratório de Strano já usou essa abordagem para encontrar locais de reconhecimento e desenvolver nansensores para estradiol e riboflavina, entre outras moléculas. O novo artigo representa sua primeira tentativa de identificar as fases corona que podem detectar proteínas, que são maiores, mais complexo, e mais frágeis do que as moléculas identificadas por seus sensores anteriores.

p Para este estudo, Bisker começou pesquisando nanotubos de carbono envolvidos em 20 polímeros diferentes, incluindo DNA, RNA, e polietilenoglicol (PEG), um polímero frequentemente adicionado a drogas para aumentar sua longevidade na corrente sanguínea.

p Por conta deles, nenhum dos polímeros teve afinidade para as 14 proteínas testadas, todos tirados de sangue humano. Contudo, quando os pesquisadores testaram nanotubos envoltos em polímero contra as mesmas proteínas, eles descobriram uma combinação entre um dos nanotubos modificados e o fibrinogênio.

p "Um químico ou biólogo não seria capaz de prever com antecedência que deveria haver qualquer tipo de afinidade entre o fibrinogênio e esta fase corona, "Strano diz." É realmente um novo tipo de reconhecimento molecular. "

p Fibrinogênio, uma das proteínas mais abundantes no sangue humano, faz parte da cascata de coagulação do sangue. Quando um vaso sanguíneo é danificado, uma enzima chamada trombina converte fibrinogênio em fibrina, uma proteína fibrosa que forma coágulos para selar a ferida.

p Um sensor de fibrinogênio pode ajudar os médicos a determinar se os pacientes que estão tomando anticoagulantes ainda têm capacidade de coagulação suficiente para protegê-los de lesões, e poderia permitir que os médicos calculassem dosagens mais precisamente ajustadas. Também pode ser usado para testar a coagulação do sangue de pacientes antes de irem para a cirurgia, ou para monitorar a cicatrização de feridas, Bisker diz.

p Anticorpos Sintéticos

p Os pesquisadores acreditam que seus agentes sintéticos de reconhecimento molecular são uma melhoria em relação aos sistemas naturais existentes baseados em anticorpos ou sequências de DNA conhecidas como aptâmeros, que são mais frágeis e tendem a se degradar com o tempo.

p "Uma das vantagens disso é que é um sistema totalmente sintético que pode ter uma vida útil muito mais longa dentro do corpo, "Bisker diz.

p Em 2013, pesquisadores no laboratório de Strano demonstraram que os sensores de nanotubos de carbono podem permanecer ativos em camundongos por mais de um ano após serem incorporados em um gel de polímero e implantados cirurgicamente sob a pele.

p Além da insulina, os pesquisadores também estão interessados ​​em detectar a troponina, uma proteína que é liberada pelas células do coração que estão morrendo, ou detectar proteínas associadas ao câncer, o que seria útil para monitorar o sucesso da quimioterapia. Esses e outros sensores de proteína podem se tornar componentes críticos de dispositivos que fornecem drogas em resposta a um sinal de doença.

p "Medindo marcadores terapêuticos no corpo humano em tempo real, podemos habilitar sistemas de entrega de drogas que são muito mais inteligentes, e liberar drogas em quantidades precisas, "Strano diz." No entanto, a medição desses biomarcadores é o primeiro passo. "