Pesquisadores de Stanford criaram uma simulação de computador, validado por resultados experimentais, para ajudar a projetar nanopartículas de distribuição de drogas que transportam medicamentos de combate ao câncer diretamente para os tumores, enquanto minimiza os potenciais efeitos colaterais nas células saudáveis.

Bryan Smith, diretor do laboratório de Nanomedicina Translacional no Programa de Radiologia e Imagem Molecular em Stanford, e Eric Shaqfeh, professor de engenharia química e de engenharia mecânica, descrever seu trabalho na edição de 18 de setembro de Biophysical Journal .

O estudo baseia-se em pesquisas anteriores, que mostrou que drogas embutidas em nanopartículas são geralmente mais capazes de escapar das barreiras biológicas do que moléculas de drogas de livre circulação. No entanto, até mesmo as nanopartículas mostraram até agora um sucesso limitado em alcançar seus alvos. O obstáculo crítico é levar a droga da corrente sanguínea para o tumor. Então, em seu estudo, os pesquisadores procuraram identificar a forma ideal para que as nanopartículas atuem como um transportador molecular para tirar drogas de pequenas moléculas dos vasos sanguíneos e entrar nos fluidos intersticiais que banham o tumor, onde as drogas podem entrar nas células cancerosas. Uma vez dentro, as nanopartículas se dissolvem, permitindo que as moléculas da droga matem as células tumorais.

A estratégia de entrega de nanopartículas explora uma das grandes fraquezas do câncer:a maneira aleatória como os tumores crescem.

Ao combinar as percepções de Shaqfeh sobre a dinâmica dos fluidos com o conhecimento de Smith sobre o fluxo de nanopartículas e biologia vascular, por meio de simulações e experimentos, os pesquisadores mostraram como nanopartículas de diferentes formas fluem através dos vasos sanguíneos, tropeçar por esses poros nos vasos sanguíneos do tumor e chegar às células malignas.

Os pesquisadores disseram que, como os cânceres podem ser muito diferentes, as formas e tamanhos dos sistemas de entrega de nanopartículas podem ter que ser adaptados ao tumor específico. Ao contrário dos modelos anteriores, quais formas de nanopartículas simplificadas demais, os pesquisadores dizem que seu modelo deve ajudar os criadores de medicamentos a prever com precisão a forma e o tamanho ideais das partículas para tratar o tumor de maneira mais eficaz.

A equipe de Stanford também validou seus pressupostos teóricos com experimentos do mundo real. Combinar simulações com experimentos os ajudou a revelar que, por muito tempo, afinar, as chamadas partículas unidimensionais normalmente atravessam melhor os poros. Os pesquisadores também aprenderam que o processo de difusão antes esquecido, através do qual as partículas se movem de áreas de maior para menor concentração, pode desempenhar um papel inesperadamente grande em determinar se as nanopartículas escorregam através dos poros.

Em pesquisas futuras, Smith e Shaqfeh esperam explorar como os polímeros que tornam as nanopartículas mais biocompatíveis controlam suas propriedades de entrega. Eles também planejam ampliar seus modelos para incluir forças elétricas que podem fazer com que os poros atraiam ou repelam nanopartículas.