p As células em quase qualquer parte do corpo podem se tornar cancerosas e se transformar em tumores. Algum, como câncer de pele, são relativamente acessíveis ao tratamento por cirurgia ou radiação, que minimiza os danos às células saudáveis; outros, como câncer pancreático, estão no fundo do corpo e só podem ser alcançados inundando a corrente sanguínea com quimioterapias matadoras de células que, idealmente, encolher os tumores, acumulando-se em seus vasos sanguíneos e linfáticos malformados em quantidades maiores do que nos vasos de tecidos saudáveis. Para melhorar a baixa eficácia e os efeitos colaterais tóxicos das quimioterapias que dependem desse acúmulo passivo, uma equipe de pesquisadores do Wyss Institute da Harvard University, Hospital Infantil de Boston, e Harvard Medical School desenvolveu uma nova plataforma de entrega de medicamentos que usa seguro, ondas de ultrassom de baixa energia para desencadear a dispersão de nanopartículas de liberação sustentada contendo quimioterapia precisamente nos locais do tumor, resultando em um aumento de duas vezes na eficácia do direcionamento e uma redução dramática no tamanho do tumor e na toxicidade relacionada ao medicamento em modelos de câncer de mama em camundongos. p "Basicamente, temos um método de ativação externa que pode localizar a administração de medicamentos em qualquer lugar que você quiser, que é muito mais eficaz do que apenas injetar um monte de nanopartículas, "diz o co-primeiro autor Netanel Korin, Ph.D., ex-Wyss Technology Development Fellow e atual professor assistente no Instituto de Tecnologia de Israel.

p A chave para este novo método é a criação de agregados de nanopartículas (NPAs), que são estruturas minúsculas que consistem em nanopartículas contendo drogas rodeadas por uma matriz de suporte, semelhante às bagas suspensas em um muffin de mirtilo. Como chefs tentando criar a pastelaria perfeita, os pesquisadores experimentaram uma variedade de tamanhos de nanopartículas e proporções de nanopartículas para matriz para criar NPAs que são estáveis ​​o suficiente para permanecer intactos quando injetados, mas também perfeitamente ajustado para quebrar quando interrompido por ondas de ultrassom de baixa energia, liberando as nanopartículas que então liberam suas cargas úteis de drogas ao longo do tempo, como mirtilos vazando lentamente seu suco.

p Para testar se os NPAs funcionaram conforme planejado, a equipe primeiro expôs células de câncer de mama de camundongo a nanopartículas soltas, NPAs intactos, ou NPAs que foram tratados com ultrassom. Os NPAs tratados com ultrassom e as nanopartículas soltas mostraram maior internalização do tumor do que os NPAs intactos, mostrando que as ondas de ultrassom efetivamente quebraram os NPAs para permitir que as nanopartículas se infiltrassem nas células cancerosas.

p Próximo, os pesquisadores repetiram os experimentos com nanopartículas contendo doxorrubicina (um medicamento quimioterápico comum usado para tratar uma variedade de cânceres) e descobriram que os NPAs resultaram em um nível comparável de morte de células cancerosas, demonstrando que o encapsulamento de NPA não impactou negativamente a eficácia da droga.

p Finalmente, para ver se os NPAs tiveram um bom desempenho em comparação com nanopartículas soltas in vivo, ambas as formulações foram injetadas por via intravenosa em camundongos com tumores de câncer de mama. NPAs tratados com ultrassom entregaram quase cinco vezes a quantidade de nanopartículas ao local do tumor como NPAs intactos, enquanto as nanopartículas soltas entregaram duas a três vezes essa quantidade. Quando as nanopartículas foram carregadas com doxorrubicina, tumores em ratos que receberam NPAs e ultra-som diminuíram quase pela metade em comparação com aqueles em ratos que receberam nanopartículas soltas. Crucialmente, usando NPAs, os pesquisadores conseguiram cortar o tamanho do tumor pela metade usando um décimo da dose de doxorrubicina normalmente necessária, reduzindo o número de mortes de camundongos devido à toxicidade de drogas de 40% para 0%.

p "Bloquear nanopartículas em NPAs permite a entrega precisa de um exército de nanopartículas de cada NPA diretamente para o tumor em resposta ao ultrassom, e isso minimiza muito a diluição dessas nanopartículas na corrente sanguínea, "diz Anne-Laure Papa, Ph.D., co-primeiro autor e pós-doutorado no Wyss Institute. "Além disso, nossos NPAs disparados por ultrassom exibiram padrões de distribuição por todo o corpo semelhantes às nanopartículas de polímero PLGA aprovadas pela FDA, portanto, esperamos que os NPAs sejam comparativamente seguros. "

p NPAs também foram observados para limitar a "liberação repentina" comumente observada na entrega de nanopartículas de drogas, em que um número significativo deles se abre e libera sua droga logo após a injeção, causando uma resposta adversa ao redor do local da injeção e reduzindo a quantidade da droga que chega ao tumor. Quando aplicado a células cancerosas in vitro, nanopartículas soltas liberaram 25% de sua carga útil de drogas dentro de cinco minutos após serem administradas, enquanto as nanopartículas contidas em NPAs intactos liberaram apenas 1,8% de sua droga. Quando o ultrassom foi aplicado, um adicional de 65% da droga foi liberado dos NPAs em comparação com nanopartículas soltas, que liberou apenas 11% adicionais.

p A equipe diz que pesquisas adicionais podem melhorar ainda mais o desempenho de NPAs sensíveis ao ultrassom, tornando a plataforma uma opção atraente para mais segura, entrega de quimioterapia mais eficaz. Ele poderia se tornar ainda mais poderoso por meio da combinação com outras estratégias de direcionamento a tumores, como o uso de peptídeos que se alojam no microambiente tumoral para orientar ainda mais os medicamentos contra o câncer até seus alvos. "Esperamos que, no futuro, nossa técnica de acumulação desencadeada possa ser combinada com tais estratégias de direcionamento para produzir efeitos de tratamento ainda mais potentes, "diz Papa.

p "Esta abordagem oferece uma nova solução para o problema generalizado de entregar uma alta concentração de uma droga intravenosa a uma área muito específica, poupando o resto do corpo, "diz o autor sênior e diretor fundador da Wyss, Donald Ingber, M.D., Ph.D., que também é o professor Judah Folkman de Biologia Vascular na Harvard Medical School (HMS) e do Programa de Biologia Vascular no Hospital Infantil de Boston, e Professor de Bioengenharia em Harvard SEAS. "Ao usar ultrassom localizado para implantar seletivamente nanopartículas de liberação sustentada carregadas com altas concentrações de drogas, criamos uma forma não invasiva de administrar quimioterapia de forma segura e eficaz apenas onde e quando for necessário. "