p Os cientistas estão projetando materiais que são mil vezes menores do que a largura de um fio de cabelo. p Conhecidos como nanomateriais ou nanopartículas, alguns podem ajudar a tratar doenças.

p Contudo, a engenharia de partículas para aplicações biomédicas continua desafiadora, particularmente quando se muda do tubo de ensaio para ambientes biológicos.

p Este é um assunto que discutimos em um artigo recente. Uma nanopartícula no laboratório é uma coisa, mas uma nanopartícula interagindo com o sangue, células e tecidos é outra, e o comportamento das partículas pode mudar consideravelmente ao se moverem de um ambiente para outro.

p As "interações bio-nano" são o que governam essas mudanças de comportamento, e esta é uma área de pesquisa com muitas dificuldades, mas também recompensas significativas.

p Usando nanopartículas para combater doenças

p As nanopartículas podem ajudar a criar tratamentos médicos mais eficazes. O objetivo é melhorar áreas que vão desde a distribuição de medicamentos à detecção de doenças.

p Um dos benefícios potenciais das nanopartículas é a possibilidade de desenvolver terapias direcionadas, para que as drogas cheguem exatamente aonde são necessárias no corpo.

p Por exemplo, muitos quimioterápicos altamente eficazes existem hoje, mas porque eles não interagem apenas com as células cancerosas, mas também com as saudáveis, muitos deles têm efeitos colaterais, como danos ao coração e à medula óssea. Isso limita sua eficácia e desempenha um grande papel no motivo de o tratamento do câncer ser tão difícil.

p Por que a segmentação é tão difícil?

p Mas as terapias medicamentosas direcionadas usando nanopartículas também permanecem limitadas. Como em muitas outras áreas, o que funciona no laboratório pode ser difícil de traduzir para a clínica.

p Um exemplo é o uso de nanopartículas como "portadores" que são carregados com uma droga e depois se acumulam nas células-alvo (ver imagem abaixo).

p Esses tipos de nanopartículas podem ter um bom desempenho em laboratório, mas quando usado em ambientes biológicos mais complexos (como no sangue em vez de em solução tampão salina), as coisas rapidamente se tornam mais complicadas.

p Por exemplo, quando as nanopartículas são injetadas no sangue, proteínas são adsorvidas em sua superfície e isso pode mudar completamente seu comportamento. Isso ocorre porque este bio-revestimento altera propriedades importantes das partículas, incluindo carga (positiva, neutro ou negativo) e tamanho.

p Soluções possíveis

p Novos métodos estão sendo desenvolvidos para avaliar as nanopartículas de maneiras melhores. Isso inclui técnicas investigativas que podem complementar os estudos em células e animais.

p Um exemplo são os canais microfluídicos que podem imitar os vasos sanguíneos e podem ser usados ​​para estudar o comportamento dos nanomateriais nos capilares sanguíneos.

p Outra opção usa tecidos e órgãos impressos em 3D. Em um exemplo recente, hidrogéis cheios de células foram impressos em uma superfície usando uma impressora 3-D customizada.

p O ponto chave é ter ajustável complexidade. Isso é, ser capaz de ajustar esses métodos para que possamos obter informações relevantes e valiosas dos estudos. Mas não tão complexo que torne difícil entender os mecanismos envolvidos.

p Isso é importante, porque uma nanopartícula administrada a um animal experimenta vários níveis de complexidade biológica em sua jornada da corrente sanguínea até a área-alvo (veja a imagem abaixo). Para entender completamente o que está acontecendo, precisamos estudar todos eles.

p Nanomedicinas de amanhã

p Quanto mais aprendemos sobre a bio-nano ciência - ou como os materiais interagem com a biologia em nanoescala - mais fácil será projetar nanopartículas que se comportem como queremos.

p Depois de anos de esforços concentrados, uma imagem mais clara dos mecanismos que determinam o quão bem uma nanopartícula funcionará está surgindo e toda a extensão do desafio que temos pela frente está começando a ficar clara.

p É improvável que uma única "solução rápida" seja descoberta.

p Em vez de, pesquisas que conseguirem combinar com sucesso ideias de diferentes campos e pesquisadores provavelmente levarão ao desenvolvimento de nanopartículas direcionadas novas e aprimoradas.

p O objetivo é fornecer novos tratamentos para doenças que são difíceis - ou mesmo impossíveis - de tratar hoje. p Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.