p Para uma série de tratamentos médicos inovadores e que salvam vidas, desde substituições de órgãos e enxertos de pele até terapia e cirurgia do câncer, o sucesso muitas vezes depende de deixar de lado ou se defender do sistema imunológico do corpo. Em um desenvolvimento recente, destinado a auxiliar na detecção e tratamento do câncer, Pesquisadores da Universidade Drexel podem ter encontrado a textura de superfície ideal para ajudar microscópico, ajudantes médicos para sobreviver na corrente sanguínea sem serem selecionados pelos mecanismos de defesa naturais do corpo. p Os pesquisadores, liderado por Hao Cheng, Ph.D., professor assistente no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Faculdade de Engenharia de Drexel, têm estudado como prolongar a vida das nanopartículas no corpo. Essas minúsculas moléculas orgânicas apropriadamente chamadas podem ser adaptadas para viajar através da corrente sanguínea, procuram e penetram em tumores cancerígenos. Com esta habilidade, eles mostraram uma grande promessa, tanto como marcadores de tumores quanto como ferramentas para tratá-los. Mas neste ponto, um dos principais limites de sua eficácia é quanto tempo são capazes de permanecer em circulação - daí a perseguição de Cheng.

p "A maioria das nanopartículas sintéticas é eliminada rapidamente na corrente sanguínea antes de atingir os tumores. O curto tempo de circulação do sangue é uma das principais barreiras para as nanopartículas na terapia do câncer e em algumas outras aplicações biomédicas, "Nosso grupo está desenvolvendo uma abordagem fácil que estende drasticamente a circulação de nanopartículas no sangue para melhorar sua eficácia antitumoral", disse Cheng.

p Sua última descoberta, publicado no jornal ACS Nano , mostra que a topografia da superfície é a chave para a sobrevivência das nanopartículas. O grupo de pesquisa de Cheng mostra como as cápsulas de polímero podem ser usadas para ocultar nanopartículas na corrente sanguínea da absorção pelo sistema imunológico e pelo fígado - os principais rastreadores do corpo para remover intrusos prejudiciais da circulação.

p Sendo 'sinalizado'

p Assim que as nanopartículas entram na corrente sanguínea, proteínas plasmáticas imediatamente se fixam em suas superfícies, um processo denominado "adsorção de proteína". Algumas dessas proteínas adsorvidas se comportam como um marcador para rotular nanopartículas como corpos estranhos, dizendo ao sistema imunológico para removê-los.

p Anteriormente, os cientistas acreditavam que, uma vez que as nanopartículas eram macrófagos "marcados com proteínas", as células guardiãs do sistema imunológico, assumiria a responsabilidade primária de removê-los do sangue. Mas a pesquisa de Cheng descobriu que as células endoteliais sinusoidais do fígado na verdade desempenham um papel igualmente importante na remoção de invasores corporais.

p "Este foi um achado um tanto surpreendente, - disse Cheng. - Os macrófagos são normalmente considerados os principais necrófagos do sangue. Enquanto as células endoteliais sinusoidais do fígado expressam receptores necrófagos, era em grande parte desconhecido que a redução da captação de nanopartículas poderia ter um efeito ainda mais dramático do que os esforços para prevenir a captação por micrófagos. "

p Portanto, para manter as nanopartículas em circulação, os pesquisadores precisaram desenvolver uma maneira de impedir os dois conjuntos de células.

p Layering Up

p O método atualmente usado para manter essas células afastadas, está revestindo as nanopartículas com uma casca de polímero para reduzir a adsorção de proteínas - evitando assim que as partículas sejam direcionadas para remoção.

p Polietilenoglicol - PEG, em resumo, é o polímero amplamente utilizado como revestimento de nanopartículas e um laboratório de Cheng empregou em seu trabalho anterior desenvolvendo revestimentos para nanopartículas que podem penetrar em tumores sólidos. Os pesquisadores demonstraram que a implantação do PEG de uma forma densa, camada semelhante a uma escova pode repelir proteínas; e enxertando menos densamente, em uma forma em que o polímero parece mais com cogumelos, também pode prevenir a adsorção de proteínas.

p Mas os pesquisadores da Drexel descobriram que a combinação dos dois tipos de camadas cria um revestimento de nanopartículas que pode frustrar as proteínas e as células "seguras" do sistema imunológico.

p "Descobrimos que é necessário um cogumelo em cima de uma escova para manter as nanopartículas 'invisíveis' na corrente sanguínea, "disse Christopher Li, Ph.D., um professor da Faculdade de Engenharia e co-autor do artigo cujo trabalho se concentra na engenharia de materiais leves, como polímeros. "Nossa abordagem hierárquica de duas camadas é uma maneira inteligente de combinar as vantagens da configuração do pincel, bem como camadas de PEG de baixa densidade que formam cogumelos. "

p Permanecendo no Jogo

p Acontece que, com mais espaço para espalhar em uma casca de nanopartículas, Onda de "cogumelos" PEG como algas marinhas balançando na água, tornando as nanopartículas difíceis de coletar pelos macrófagos e pelas células endoteliais sinusoidais do fígado. A densa camada interna das escovas PEG faz sua parte para manter as proteínas longe, fazendo assim uma combinação formidável para prolongar a viagem de uma nanopartícula na corrente sanguínea.

p "Pela primeira vez, estamos mostrando que uma estrutura de superfície dinâmica de nanomateriais é importante para seu destino in vivo, "disse Hao Zhou, Ph.D., que era estudante de doutorado no laboratório de Cheng e o principal autor do artigo.

p Com as camadas de polímero hierárquico cobrindo a parte externa das nanopartículas, Cheng descobriu que eles podem permanecer na corrente sanguínea por até 24 horas. Este é um aumento de duas vezes em relação aos melhores resultados em estudos anteriores de nanopartículas e significa que um número maior de partículas seria capaz de chegar ao seu destino final dentro dos tumores.

p "Esta descoberta sugere que identificamos a configuração de PEG ideal para nanopartículas de revestimento, "disse Wilbur B. Bowne, MD, um cirurgião de câncer e professor na Drexel's College of Medicine, quem contribuiu para o jornal. "Prolongar o tempo de circulação para 24 horas expande as possibilidades de uso de nanopartículas na terapia e diagnóstico do câncer."