Uma equipe de pesquisadores da Universidade da Pensilvânia desenvolveu um modelo de computador que ajudará no projeto de nanocarregadores, estruturas microscópicas usadas para guiar drogas até seus alvos no corpo. O modelo explica melhor como as superfícies de diferentes tipos de células ondulam devido às flutuações térmicas, informar as características dos nanocarreadores que irão ajudá-los a aderir às células por tempo suficiente para entregar suas cargas úteis.

O estudo foi liderado por Ravi Radhakrishnan, professor dos departamentos de bioengenharia e engenharia química e biomolecular na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Penn, e Ramakrishnan Natesan, um membro de seu laboratório.

Também contribuindo para o estudo estavam Richard Tourdot, um membro do laboratório Radhakrishnan; David Eckmann, o Professor de Anestesiologia e Cuidados Críticos Horatio C. Wood na Escola de Medicina Perelman da Penn; Portonovo Ayyaswamy, o Professor Asa Whitney de Engenharia Mecânica e Mecânica Aplicada em Penn Engineering; e Vladimir Muzykantov, um professor de farmacologia na Penn Medicine.

Foi publicado na revista Royal Society Open Science .

Nanocarriers podem ser projetados com moléculas em seu exterior que se ligam apenas a biomarcadores encontrados em um determinado tipo de célula. Esse tipo de segmentação pode reduzir os efeitos colaterais, como quando as drogas quimioterápicas destroem as células saudáveis ​​em vez das cancerosas, mas a biomecânica desse processo de ligação é complexa.

Trabalhos anteriores de alguns dos pesquisadores descobriram uma relação contra-intuitiva que sugeria que adicionar mais moléculas de direcionamento na superfície do nanocarreador nem sempre é melhor.

Um nanocarreador com mais dessas moléculas de direcionamento pode encontrar e se ligar a muitos dos biomarcadores correspondentes de uma só vez. Embora essa configuração seja estável, pode diminuir a capacidade do nanocarreador de distinguir entre tecidos saudáveis ​​e doentes. Ter menos moléculas de direcionamento torna o nanocarreador mais seletivo, pois terá mais dificuldade em se ligar ao tecido saudável, onde os biomarcadores correspondentes não estão superexpressos.

O novo estudo da equipe adiciona novas dimensões ao modelo da interação entre a superfície celular e o nanocarreador.

"A superfície da célula em si é como uma barraca de caravana em um dia ventoso no deserto, "Radhakrishnan disse." Quanto mais excesso no tecido, quanto mais a vibração da tenda. De forma similar, quanto maior o excesso de área de membrana celular nas 'varas da tenda, 'o citoesqueleto da célula, quanto mais a vibração da membrana devido ao movimento térmico. "

A equipe de Penn descobriu que diferentes tipos de células têm diferentes quantidades dessa área de membrana em excesso e que esse parâmetro mecânico governa o quão bem os nanocarreadores podem se ligar à célula. Levando em consideração a vibração da membrana em seus modelos de computador, além da quantidade de moléculas de direcionamento no nanocarreador e biomarcadores na superfície da célula, destacou a importância desses aspectos mecânicos na eficiência com que os nanocarriers podem entregar suas cargas úteis.

"Esses critérios de design, "Radhakrishnan disse, "pode ​​ser utilizado em nanotransportadores de projeto personalizado para um determinado paciente ou coorte de pacientes, portanto, mostrando um importante caminho a seguir para o design de nanocarreadores personalizados na era da medicina personalizada. "