p Químicos da Universidade do Alabama em Birmingham desenvolveram cápsulas de polímero de combate ao câncer de tripla ameaça que trazem a promessa de entrega guiada de medicamentos mais próxima dos testes pré-clínicos. p Essas cápsulas multicamadas apresentam três características que têm sido difíceis de alcançar em uma única entidade. Eles têm um bom contraste de imagem que permite a detecção com ultrassom de baixa potência, eles podem encapsular de forma estável e eficiente a droga contra o câncer doxorrubicina, e uma dose de ultra-som de baixa e alta potência pode desencadear a liberação dessa carga.

p Esses três recursos criam um sistema de entrega guiada de drogas para tumores sólidos. A eficácia terapêutica pode ser melhorada por meio de modificações de superfície para aumentar as capacidades de direcionamento. O ultrassom diagnóstico de baixa potência pode então visualizar as nanocápsulas enquanto elas se concentram em um tumor, e o ultrassom terapêutico de alta dose liberaria a droga no marco zero, poupando o resto do corpo da toxicidade limitadora da dose.

p Este controle preciso de quando e onde a doxorrubicina ou outros medicamentos contra o câncer são liberados pode oferecer uma alternativa não invasiva à cirurgia do câncer ou quimioterapia sistêmica, os pesquisadores da UAB relatam na revista ACS Nano , que tem um fator de impacto de 13,3.

p "Prevemos uma abordagem totalmente diferente para o tratamento de tumores humanos sólidos de vários subtipos patológicos, incluindo malignidades metastáticas comuns, como mama, melanoma, cólon, próstata e pulmão, utilizando essas cápsulas como uma plataforma de entrega, "disse Eugenia Kharlampieva, Ph.D., um professor associado do Departamento de Química, Faculdade de Artes e Ciências da UAB. "Essas cápsulas podem proteger a terapêutica encapsulada da degradação ou eliminação antes de atingir o alvo e têm contraste de ultrassom como meio de visualizar a liberação do medicamento. Eles podem liberar sua carga de medicamento encapsulado em locais específicos por meio de exposição ao ultrassom aplicada externamente."

p Kharlampieva - que cria suas novas partículas "inteligentes" enquanto trabalha na interseção da química do polímero, nanotecnologia e ciência biomédica, diz que há uma urgência, e até agora não atendido, necessidade de um tão facilmente fabricado, sistema de administração de medicamentos guiada.

p Os pesquisadores da UAB, liderado por Kharlampieva e co-primeiros autores Jun Chen e Sithira Ratnayaka, usar camadas alternadas de ácido tânico biocompatível e poli (N-vinilpirrolidona), ou TA / PVPON, para construir seus microtransportadores. As camadas são formadas em torno de um núcleo sacrificial de sílica sólida ou carbonato de cálcio poroso que é dissolvido após a conclusão das camadas.

p Variando o número de camadas, o peso molecular de PVPON ou a razão entre a espessura do invólucro e o diâmetro da cápsula, os pesquisadores foram capazes de alterar as características físicas das cápsulas e sua sensibilidade ao ultrassom diagnóstico, em níveis de potência abaixo do máximo da FDA para diagnóstico e imagens clínicas.

p Por exemplo, um quarto das microcápsulas vazias feitas com quatro camadas de TA / PVPON de baixo peso molecular foram rompidas por três minutos de ultrassom, enquanto as cápsulas feitas de 15 camadas de TA / PVPON de baixo peso molecular ou cápsulas feitas de quatro camadas de TA / PVPON de alto peso molecular não apresentaram ruptura. As cápsulas rompidas apresentavam menor rigidez mecânica, o que as tornava mais sensíveis às mudanças de pressão do ultrassom. Experimentos mostraram que a relação entre a espessura da parede da cápsula e o diâmetro da cápsula é uma variável chave para a sensibilidade à ruptura.

p Para testar o contraste da imagem de ultrassom das microcápsulas, os pesquisadores da UAB fizeram cápsulas com 5 micrômetros de largura, ou cerca de duas vezes mais largo do que as cápsulas usadas nos experimentos de ruptura. Este tamanho é pequeno o suficiente para ainda passar pelos capilares do pulmão, enquanto um tamanho maior para várias micropartículas é conhecido por melhorar muito o contraste do ultrassom. Glóbulos vermelhos, para uma comparação de tamanho, têm um diâmetro de cerca de 6 a 8 micrômetros.

p Os pesquisadores descobriram que 5 micrômetros de largura, cápsulas vazias que foram feitas com oito camadas de TA / PVPON de baixo peso molecular mostraram um contraste de ultrassom comparável ao agente de contraste de microesferas disponível comercialmente Definity. Quando as cápsulas UAB - que têm uma espessura de invólucro de cerca de 50 nanômetros - foram carregadas com doxorrubicina, o contraste da imagem de ultrassom aumentou de duas a oito vezes em comparação com as cápsulas vazias, dependendo do modo de imagem de ultrassom usado. Estas cápsulas carregadas com doxorrubicina eram altamente estáveis, sem alteração no contraste da imagem de ultrassom após seis meses de armazenamento. Exposição ao soro, conhecido por depositar proteínas em várias micropartículas, não extinguiu o contraste da imagem de ultrassom das microcápsulas TA / PVPON.

p Uma dose terapêutica de ultrassom foi capaz de romper 50 por cento do micrômetro de 5, microcápsulas carregadas com doxorrubicina, liberando doxorrubicina suficiente para induzir 97 por cento de citotoxicidade em células de adenocarcinoma de mama humano em cultura. As células de adenocarcinoma que foram incubadas com microcápsulas carregadas de doxorrubicina intactas permaneceram viáveis.

p Assim, Kharlampieva diz, essas cápsulas TA / PVPON têm forte potencial como agentes "teranósticos" para terapia eficiente do câncer em conjunto com ultrassom. O termo teranóstico refere-se a nanopartículas ou microcápsulas que podem funcionar como agentes de diagnóstico por imagem e como transportadores de administração de drogas terapêuticas.

p A próxima etapa pré-clínica importante, Kharlampieva diz, em colaboração com Mark Bolding, Ph.D., professor assistente do Departamento de Radiologia da UAB, e Jason Warram, Ph.D., professor assistente do Departamento de Otorrinolaringologia da UAB, Serão estudos em modelos animais para explorar por quanto tempo as cápsulas de UAB persistem na circulação sanguínea e onde se distribuem no corpo.