p A nanotecnologia está criando novas oportunidades para combater doenças - desde o fornecimento de medicamentos em embalagens inteligentes até nanobots movidos pelos menores motores do mundo. p A quimioterapia beneficia muitos pacientes, mas os efeitos colaterais podem ser brutais.

p Quando um paciente é injetado com uma droga anticâncer, a ideia é que as moléculas procurarão e destruirão células tumorais nocivas. Contudo, quantidades relativamente grandes precisam ser administradas para atingir a meta em concentrações altas o suficiente para serem eficazes. Como resultado desta alta concentração de droga, células saudáveis ​​podem ser mortas, bem como células cancerosas, deixando muitos pacientes fracos, enjoado e vulnerável à infecção.

p Uma maneira que os pesquisadores estão tentando melhorar a segurança e eficácia dos medicamentos é usar uma área relativamente nova de pesquisa conhecida como nanotrapêutica para direcionar a distribuição do medicamento apenas para as células que precisam dele.

p O Professor Sir Mark Welland é Chefe da Divisão de Engenharia Elétrica em Cambridge. Nos últimos anos, sua pesquisa tem se concentrado em nanoterapêutica, trabalhando em colaboração com médicos e a indústria para desenvolver melhor, drogas mais seguras. Ele e seus colegas não desenvolvem novos medicamentos; em vez de, eles projetam e constroem embalagens inteligentes para medicamentos existentes.

p Nanotherapeutics vêm em muitas configurações diferentes, mas a maneira mais fácil de pensar sobre eles é tão pequena, partículas benignas cheias de uma droga. Eles podem ser injetados da mesma forma que uma droga normal, e são transportados pela corrente sanguínea até o órgão alvo, tecido ou célula. Neste ponto, uma mudança no ambiente local, como pH, ou o uso de luz ou ultrassom, faz com que as nanopartículas liberem sua carga.

p Ferramentas nanométricas estão cada vez mais sendo analisadas para diagnóstico, administração de drogas e terapia. "Há um grande número de possibilidades agora, e provavelmente mais por vir, é por isso que tem havido tanto interesse, "diz Welland. Usando química e engenharia inteligentes em nanoescala, drogas podem ser 'ensinadas' a se comportar como um cavalo de Tróia, ou para segurar o fogo até o momento certo, ou para reconhecer o alvo que procuram.

p "Sempre tentamos usar técnicas que podem ser ampliadas - evitamos o uso de produtos químicos caros ou equipamentos caros, e temos tido um sucesso razoável nisso, "acrescenta." Ao manter os custos baixos e usar técnicas escalonáveis, temos uma chance muito melhor de fazer um tratamento bem-sucedido para os pacientes. "

p Em 2014, ele e colaboradores demonstraram que nanopartículas de ouro podem ser usadas para 'contrabandear' drogas quimioterápicas para células cancerosas no glioblastoma multiforme, o tipo mais comum e agressivo de câncer cerebral em adultos, o que é notoriamente difícil de tratar. A equipe projetou nanoestruturas contendo ouro e cisplatina, um medicamento de quimioterapia convencional. Um revestimento nas partículas fez com que fossem atraídas por células tumorais de pacientes com glioblastoma, de modo que as nanoestruturas se ligaram e foram absorvidas pelas células cancerosas.

p Uma vez dentro, essas nanoestruturas foram expostas à radioterapia. Isso fez com que o ouro liberasse elétrons que danificaram o DNA da célula cancerosa e sua estrutura geral, aumentando o impacto do medicamento quimioterápico. O processo foi tão eficaz que, 20 dias depois, a cultura de células não mostrou nenhuma evidência de qualquer renascimento, sugerindo que as células tumorais foram destruídas.

p Embora a técnica ainda esteja a vários anos de uso em humanos, os testes começaram em ratos. O grupo de Welland está trabalhando com a MedImmune, o braço de P&D de produtos biológicos da empresa farmacêutica AstraZeneca, estudar a estabilidade dos medicamentos e projetar maneiras de distribuí-los de maneira mais eficaz usando a nanotecnologia.

p “Uma das grandes vantagens de trabalhar com a MedImmune é que eles entendem exatamente quais são os requisitos para que um medicamento seja aprovado. Fecharíamos linhas de pesquisa nas quais pensávamos que nunca chegaria ao ponto de aprovação pelos reguladores, "diz Welland." É importante ser pragmático sobre isso para que apenas as abordagens com a melhor chance de trabalhar em pacientes sejam levadas adiante. "

p Os pesquisadores também têm como alvo doenças como a tuberculose (TB). Com financiamento da Rosetrees Trust, Welland e o pesquisador de pós-doutorado, Dr. Íris da luz Batalha, estão trabalhando com o professor Andrés Floto no Departamento de Medicina para melhorar a eficácia dos medicamentos para tuberculose.

p A solução deles tem sido projetar e desenvolver produtos não tóxicos, polímeros biodegradáveis ​​que podem ser 'fundidos' com moléculas de drogas para TB. Como as moléculas de polímero têm um longo, forma de corrente, drogas podem ser fixadas ao longo do comprimento da espinha dorsal do polímero, o que significa que grandes quantidades da droga podem ser carregadas em cada molécula de polímero. Os polímeros são estáveis ​​na corrente sanguínea e liberam os medicamentos que carregam quando atingem a célula-alvo. Dentro da célula, o pH cai, o que faz com que o polímero libere a droga.

p Na verdade, os polímeros funcionaram tão bem para os medicamentos para tuberculose que outro dos pesquisadores de pós-doutorado de Welland, Dra. Myriam Ouberaï, formou uma empresa iniciante, Spirea, que está levantando fundos para desenvolver os polímeros para uso com medicamentos oncológicos. Ouberaï espera estabelecer uma colaboração com uma empresa farmacêutica nos próximos dois anos.

p "Projetando essas partículas, carregá-los com drogas e torná-los espertos para que liberem sua carga de forma controlada e precisa:é um grande desafio técnico, Welland acrescenta. "O principal motivo pelo qual estou interessado no desafio é que quero ver algo funcionando na clínica - quero ver algo funcionando nos pacientes".

p A nanotecnologia poderia ir além da terapêutica para um momento em que as nanomáquinas nos mantenham saudáveis ​​por meio do patrulhamento, monitorando e reparando o corpo?

p As nanomáquinas sempre foram um sonho dos cientistas e do público. Mas descobrir como fazê-los se mover significa que eles permaneceram no reino da ficção científica.

p Mas no ano passado, O professor Jeremy Baumberg e colegas em Cambridge e na Universidade de Bath desenvolveram o menor motor do mundo - com apenas alguns bilionésimos de um metro de tamanho. É biocompatível, custo-benefício de fabricação, rápido para responder e com eficiência energética.

p As forças exercidas por esses 'ANTs' (para 'nano-transdutores atuantes') são quase cem vezes maiores do que aquelas para qualquer dispositivo conhecido, motor ou músculo. Fazê-los, minúsculas partículas carregadas de ouro, ligado junto com um gel de polímero responsivo à temperatura, são aquecidos com um laser. À medida que os revestimentos de polímero expelem água do gel e colapsam, uma grande quantidade de energia elástica é armazenada em uma fração de segundo. No resfriamento, as partículas se separam e liberam energia.

p Os pesquisadores esperam usar essa capacidade dos ANTs para produzir forças muito grandes em relação ao seu peso para desenvolver máquinas tridimensionais que nadam, temos bombas que absorvem fluido para detectar o ambiente e são pequenas o suficiente para movimentar nossa corrente sanguínea.

p Trabalhando com Cambridge Enterprise, o braço de comercialização da Universidade, a equipe do Nanophotonics Center de Cambridge espera comercializar a tecnologia para bioaplicações de microfluídica. O trabalho é financiado pelo Engineering and Physical Sciences Research Council e pelo European Research Council.

p "Há uma revolução acontecendo na saúde personalizada, e para isso precisamos de sensores não apenas externos, mas internos, "explica Baumberg, que lidera uma Rede de Pesquisa Estratégica interdisciplinar e um Centro de Treinamento de Doutorado com foco em nanociências e nanotecnologia.

p "A nanociência está conduzindo isso. Agora estamos construindo uma tecnologia que nos permite até mesmo imaginar esses futuros."