p Nanopartículas "peludas" feitas com materiais sensíveis à luz que se montam podem um dia se tornar "nano-portadores", fornecendo aos médicos uma nova maneira de introduzir simultaneamente drogas terapêuticas e calor de combate ao câncer nos tumores. Essa é uma aplicação potencial para uma nova tecnologia que combina materiais repelentes de água, mas sensíveis à luz e absorventes de água, em nano-reatores poliméricos para a criação de nanopartículas de ouro foto-responsivas. p A luz de comprimentos de onda específicos faz com que as nanopartículas sejam montadas e desmontadas sob demanda, permitindo a organização dinâmica das nanopartículas para liberação inteligente de drogas in vitro. Ao incluir moléculas de quimioterapia nas estruturas de nanopartículas quando elas são montadas, as moléculas poderiam ser atraídas para os tumores - e então liberadas com a aplicação de uma luz em um comprimento de onda mais curto que desencadeia a desmontagem por foto-clivagem.

p Além de uma automontagem e desmontagem dinâmica, o encapsulamento e liberação de moléculas de quimioterapia também poderiam ser alcançados por ligação covalente reversível de drogas anticâncer aos "cabelos" poliméricos situados na superfície das nanopartículas. E ao absorver a mesma luz que desencadeia a liberação do medicamento, as nanopartículas de ouro também podem aquecer as células cancerosas, fornecendo um soco duplo.

p Em uma ampla gama de outras aplicações, o processo de automontagem de nanopartículas também pode ser desencadeado por fatores ambientais, incluindo temperatura, pH ou polaridade do solvente, projetando racionalmente os fios poliméricos. Neste estudo, nanopartículas de ouro foram usadas, mas o processo também pode fazer nanopartículas automontadas a partir de uma variedade de metais e óxidos metálicos. Ao adaptar a superfície das nanopartículas com polímeros que absorvem água contendo componentes responsivos próximos ao infravermelho, a liberação do fármaco pode ser realizada in vivo.

p As nanopartículas esféricas de ouro podem ser substituídas por nanomateriais de formas mais complexas - como nanopartículas ocas, nanorods, ou nanotubos - para proporcionar uma melhor absorção da luz infravermelha próxima para penetrar nos tecidos biológicos. Nenhum teste dessas nanopartículas foi feito até agora em células ou organismos vivos.

p A pesquisa foi apoiada pelo Office of Scientific Research da Força Aérea e pela National Science Foundation, e foi relatado em 31 de janeiro na primeira edição da revista Proceedings of the National Academy of Sciences . Cientistas de materiais do Instituto de Tecnologia da Geórgia e da Universidade de Tecnologia da China do Sul são os co-autores do artigo.

p "Imaginamos que essas nanopartículas de ouro revestidas com polímero foto-responsivas possam um dia servir como nano-portadores para a administração de drogas no corpo usando nosso processo robusto e reversível para montagem e desmontagem, "disse Zhiqun Lin, professor da Escola Tecnológica de Ciência e Engenharia de Materiais da Geórgia. "Usado na terapia do câncer, este processo pode aumentar o impacto de um tratamento, aquecendo as células cancerosas enquanto introduz o composto da droga no tumor. "

p Sob a luz, os conjuntos de nanopartículas fotossensíveis se separam ao longo de um período de horas a uma taxa que pode ser controlada pela intensidade e comprimento de onda da luz. "Porque a desmontagem pode ser ligada e desligada à vontade, poderíamos fornecer uma liberação cronometrada da droga, controlando a exposição à luz de comprimento de onda curto, "Lin acrescentou.

p As nanopartículas peludas são fabricadas em torno de um minúsculo núcleo de beta-ciclodextrina a partir do qual cadeias de polímero de poli (ácido acrílico) -bloco-poli (7-metilacriloiloxi-4-metilcumarina) (PAA-b-PMAMC) são cultivadas. Esse material atrai precursores de metal solúveis em água, que usam o espaço dentro dos fios de polímero como nano-reatores para formar nanopartículas de ouro.

p A essas estruturas internas - que são polímeros hidrofílicos de PAA - os pesquisadores adicionam fios de cabelo feitos do monômero hidrofóbico MAMC. Esses materiais são sensíveis à luz, e fazer com que as nanopartículas se automontem por meio de um processo de fotodimerização - reticulação - quando submetidas à luz em um comprimento de onda de 365 nanômetros.

p O processo de montagem pode ser revertido de forma confiável sob demanda usando um comprimento de onda mais curto de 254 nanômetros.

p "Uma vez que as cadeias de polímero de nanopartículas de ouro adjacentes começam a foto-reticulação, eles reúnem nanopartículas por meio de um processo de automontagem para gerar grandes conjuntos de nanopartículas, "disse Lin." Este processo é completamente reversível e pode ser repetido em muitos ciclos. "

p A equipe de pesquisa incorporou moléculas de corante nas nanopartículas auto-montadas para simular o que pode ser feito para incorporar e então liberar os agentes quimioterápicos. Um material de óxido magnético incorporado nas nanopartículas pode permitir que os conjuntos sejam direcionados a um local do tumor por um ímã externo, e também pode auxiliar no diagnóstico por imagem.

p Além da atividade das drogas, os efeitos plasmônicos das nanopartículas de ouro poderiam aquecer as nanopartículas quando submetidas à luz, atacar as células cancerosas por uma segunda via.

p Além dos potenciais usos médicos, a técnica de automontagem pode ter aplicações em óptica, optoeletrônica, tecnologias magnéticas, materiais e dispositivos de detecção, catálise e nanotecnologia. A técnica também pode levar a novas pesquisas básicas em cinética de cristalização, usando o processo de automontagem para criar "cristais artificiais" mantidos juntos por cadeias de polímero.

p O laboratório de Lin trabalhou nos polímeros em bloco anfifílicos em forma de estrela por vários anos, adicionar novos recursos e explorar novos recursos para os sistemas de nanopartículas.

p "Nosso trabalho fornece uma estratégia de design que permite a manipulação do bloco externo e do bloco interno de um copolímero de bloco em forma de estrela, "disse ele." Nossa contribuição fundamental neste trabalho é preparar criteriosamente um copolímero de bloco em forma de estrela em que o bloco interno tenha a capacidade de se coordenar com precursores de metal, enquanto o bloco externo permite que materiais fotossensíveis interajam, o que, por sua vez, processa a criação de nanopartículas de ouro foto-responsivas para uma automontagem confiável, reversível e ativada pela luz. "