O câncer mata mais de meio milhão de homens, mulheres, e crianças a cada ano nos EUA, e a quimioterapia é apenas um pouco mais discriminativa do que a doença que trata. Como resultado, muitos tratamentos contra o câncer matam células por todo o corpo e causam efeitos colaterais graves. Uma nova pesquisa do IRP poderia resolver esse problema criando uma maneira de liberar esses compostos tóxicos apenas quando e onde os médicos desejassem.

As revoluções recentes na ciência dos materiais permitem que os pesquisadores manipulem os materiais no nível de moléculas e átomos individuais.

Os cientistas aproveitam essas descobertas para criar métodos de controle de localização, cronometragem, e dosagem de administração de drogas no corpo.

Essas técnicas seriam um benefício particular para pacientes com câncer, porque os medicamentos quimioterápicos são tóxicos tanto para as células tumorais quanto para certas células saudáveis. Como resultado, quando essas drogas são administradas por meios tradicionais e circulam por todo o corpo, eles produzem efeitos colaterais graves. Se as drogas pudessem ser contidas de alguma forma até chegarem a um tumor, o tratamento seria mais eficaz e menos prejudicial para o resto do corpo.

"Na última década, esforços de pesquisa significativos têm se concentrado no projeto de nanomateriais cujas propriedades e, Portanto, comportamento são regulados de forma programável, "diz o investigador sênior do IRP Xiaoyuan 'Shawn' Chen, Ph.D., o autor sênior do novo estudo. "O desafio é projetar e sintetizar um sistema de entrega de drogas que seja sensível a estímulos internos específicos do tumor, como pH, e estímulos externos, como calor ou um campo magnético."

Em seu novo estudo, Dr. Chen e sua equipe fizeram exatamente isso. Seu sistema de entrega de drogas de ponta depende de duas portas lógicas separadas, 'cada um dos quais atua como um interruptor de segurança para evitar a liberação de um medicamento, a menos que uma condição particular seja satisfeita. Métodos semelhantes foram projetados no passado que usam uma porta lógica, mas o do Dr. Chen é o primeiro a usar dois.

"Duas portas lógicas podem alcançar uma liberação e liberação de drogas mais precisas e controláveis, ", explica ele." A liberação do medicamento só pode ser realizada sob a condição de que múltiplos estímulos internos e externos sejam satisfeitos simultaneamente, de modo a reduzir a toxicidade do medicamento e atingir a liberação direcionada. "

A abordagem de tratamento do Dr. Chen usa especialmente concebida, pacotes microscópicos chamados nanovesículas preenchidos com um medicamento quimioterápico modificado, que é composto por duas moléculas do medicamento contra o câncer doxorrubicina conectadas a uma molécula de corante que se aquece ao absorver luz infravermelha. Assim como muitas quimioterapias tradicionais, as nanovesículas são injetadas em uma veia e viajam por todo o corpo, incluindo para o tumor. O primeiro portão lógico é desbloqueado quando um médico ilumina o tumor com um laser de luz infravermelha. Quando o laser atinge as nanovesículas localizadas entre as células cancerosas, ele aquece o corante ligado à doxorrubicina. A temperatura elevada, então, faz com que outro produto químico dentro das nanovesículas se decomponha e libere instáveis, átomos altamente reativos chamados radicais livres. Os radicais livres reagem com a casca da nanovesícula, que é feito de um material que se degrada quando encontra radicais livres.

Uma vez que a vesícula se desintegrou, a droga de quimioterapia modificada se espalha para o tumor. Neste ponto, a segunda porta lógica é acionada pelo ambiente ácido no tumor, que quebra a ligação química especial que conecta o medicamento doxorrubicina à molécula do corante gerador de calor. Uma vez desencadeado, a droga é capaz de causar estragos no tumor.

Numerosos experimentos mostraram que o sistema de administração de drogas funcionava exatamente como a equipe do Dr. Chen o projetou para, impedindo a liberação da quimioterapia, exceto quando as nanovesículas foram expostas a condições mais quentes e mais ácidas do que as tipicamente encontradas no corpo humano. Além disso, o método de administração de drogas reduziu significativamente o tamanho dos tumores em camundongos e prolongou a vida dos animais, causando danos mínimos ao resto de seus corpos.

A equipe do Dr. Chen deve agora realizar mais testes com diferentes tipos de tumores. O grupo também planeja expandir seu método de criação de nanovesículas especialmente projetadas, bem como explorar outras maneiras além de um laser para desencadear a liberação da droga, já que os lasers podem ter dificuldade em atingir os tumores em certas partes do corpo.

"É um sistema promissor de entrega e liberação de medicamentos, "Dr. Chen diz." Ele pode controlar a liberação de drogas com mais precisão e melhorar o efeito terapêutico enquanto reduz os efeitos tóxicos e colaterais das drogas quimioterápicas.