Os engenheiros da UNSW demonstraram que micro-submarinos movidos por nanomotores podem navegar pelo corpo humano para fornecer a entrega de drogas direcionadas a órgãos doentes sem a necessidade de estímulo externo.

Cânceres no corpo humano podem um dia ser tratados por minúsculos, "micro-submarinos" autopropulsionados entregando remédios aos órgãos afetados depois que engenheiros químicos e biomédicos da UNSW Sydney provaram que era possível.

Em um artigo publicado em Materiais Hoje , os engenheiros explicam como desenvolveram submarinos do tamanho de um micrômetro que exploram ambientes biológicos para ajustar sua flutuabilidade, permitindo-lhes transportar drogas para locais específicos do corpo.

Autor correspondente, Dr. Kang Liang, com a Escola de Engenharia Biomédica e a Escola de Engenharia Química da UNSW, diz que o conhecimento pode ser usado para projetar "micromotores" ou veículos de entrega de nano-drogas de próxima geração, aplicando novas forças motrizes para atingir alvos específicos no corpo.

"Já sabemos que os micromotores usam diferentes forças motrizes externas, como luz, calor ou campo magnético - para navegar ativamente para um local específico, "Dr. Liang diz.

"Nesta pesquisa, Projetamos micromotores que não dependem mais de manipulação externa para navegar até um local específico. Em vez de, eles aproveitam as variações dos ambientes biológicos para navegar automaticamente. "

O que torna essas micropartículas únicas é que elas respondem às mudanças em ambientes de pH biológico para se autoajustar sua flutuabilidade. Da mesma forma que os submarinos usam oxigênio ou água para inundar os pontos de lastro e torná-los mais ou menos flutuantes, bolhas de gás liberadas ou retidas pelos micromotores devido às condições de pH nas células humanas contribuem para que essas nanopartículas se movam para cima ou para baixo.

Isso é significativo não apenas para aplicações médicas, mas para micromotores em geral.

"A maioria dos micromotores viaja de maneira bidimensional, "Dr. Liang diz.

"Mas neste trabalho, nós projetamos um mecanismo de direção vertical. Combinamos esses dois conceitos para criar um projeto de micromotores autônomos que se movem em 3-D. Isso permitirá seu uso final como veículos inteligentes de entrega de drogas no futuro. "

O Dr. Liang ilustra um possível cenário em que os medicamentos são tomados por via oral para tratar um câncer no estômago ou intestinos. Para dar uma ideia de escala, ele diz que cada cápsula de medicamento pode conter milhões de micro-submarinos, e dentro de cada micro-submarino haveria milhões de moléculas de drogas.

"Imagine que você engula uma cápsula para tratar um câncer no trato gastrointestinal, " ele diz.

"Uma vez no fluido gastrointestinal, os micro-submarinos que transportavam o medicamento poderiam ser liberados. Dentro do fluido, eles podem viajar para a região superior ou inferior, dependendo da orientação do paciente.

"As partículas carregadas de drogas podem então ser internalizadas pelas células no local do câncer. Uma vez dentro das células, eles serão degradados causando a liberação de drogas para combater o câncer de uma forma muito direcionada e eficiente. "

Para que os micro-submarinos encontrem seu alvo, um paciente precisaria ser orientado de tal forma que o câncer ou doença sendo tratada esteja para cima ou para baixo - em outras palavras, o paciente estaria em pé ou deitado.

O Dr. Liang diz que os chamados micro-submarinos são essencialmente sistemas micromotores baseados em estruturas metal-orgânicas compostas (MOF) contendo uma enzima bioativa (catalase, CAT) como motor de geração de bolhas de gás. Ele enfatiza que a pesquisa dele e de seus colegas está na fase de prova de conceito, com anos de testes precisando ser concluídos antes que isso se tornasse uma realidade.

Dr. Liang diz que a equipe de pesquisa - composta por engenheiros da UNSW, University of Queensland, A Stanford University e a University of Cambridge - também buscarão fora das aplicações médicas esses novos nanomotores multidirecionais.

"Estamos planejando aplicar esta nova descoberta a outros tipos de nanopartículas para provar a versatilidade desta técnica, " ele diz.