Químicos de polímeros e radionuclídeos da Universidade do Alabama em Birmingham relatam o que dizem "pode ​​representar um grande passo em frente nos sistemas de entrega de drogas por microcápsulas".

As microcápsulas UAB - marcadas com zircônio-89 radioativo - são o primeiro exemplo de cápsulas de polímero ocas capazes de, a longo prazo, tomografia por emissão de pósitrons de vários dias, ou PET, imagem in vivo. Em trabalhos anteriores, Os pesquisadores da UAB mostraram que as cápsulas ocas podem ser preenchidas com uma dose potente do medicamento contra o câncer doxorrubicina, que pode então ser liberado por ultrassom terapêutico que rompe as microcápsulas.

A imagem PET com zircônio-89 - que tem meia-vida de 3,3 dias - permitiu que as cápsulas fossem rastreadas em ratos de teste por até sete dias. O principal passo à frente na pesquisa atual foi a incorporação covalente de um quelante de zircônio, deferoxamina ou DFO, nas camadas das microcápsulas. Isso aumentou a forte ligação do zircônio-89, emissor de pósitrons, à parede da microcápsula.

"Os sistemas produzidos representam um exemplo de um agente teranóstico avançado com a possibilidade de combinar a entrega controlada de drogas com recursos de imagem PET estáveis, "disse Eugenia Kharlampieva, Ph.D., e Suzanne Lapi, Ph.D., co-autores seniores. "Acreditamos que este sistema também fornece a base para um transportador universal de administração de medicamentos que pode ser acoplado a tratamentos direcionados avançados, tais como terapia genética adaptada ao paciente, e pode levar ao avanço da saúde humana por meio de direcionamento molecular, administração de medicamentos de precisão guiada por imagem. "

Este sistema de entrega de drogas - após modificações de superfície para aumentar a capacidade de direcionamento - pode oferecer uma alternativa não invasiva à cirurgia de câncer ou quimioterapia sistêmica para tumores sólidos. O termo teranóstico, uma mala de viagem das palavras terapia e diagnóstico, refere-se a nanopartículas ou microcápsulas que podem funcionar como agentes de diagnóstico por imagem e como transportadores de entrega de drogas terapêuticas.

A relativa escassez de partículas funcionalizadas de zircônio-89, Kharlampieva e Lapi sugerem, pode ser devido à escassez de laboratórios capazes de trabalhar com esse isótopo e aos desafios associados à sua incorporação estável em um carreador de fármaco polimérico. Na UAB, Kharlampieva é professora do Departamento de Química da Faculdade de Artes e Ciências da UAB e codiretora do Centro de Nanomateriais e Biointegração da UAB. Seu laboratório de química de polímeros foi pioneiro na pesquisa de microcápsulas ocas que são construídas com camadas alternadas de ácido tânico biocompatível e poli (N-vinilpirrolidona), ou TA / PVPON. As camadas são formadas em torno de um núcleo sacrificial que é dissolvido após a conclusão das camadas. Na pesquisa atual, o quelador DFO foi covalentemente ligado ao PVPON, e as cápsulas eram compostas por camadas alternadas de TA e PVPON-DFO, para um total de seis ou 12 bicamadas.

Lapi é professor de radiologia e vice-presidente de Pesquisa Translacional, e ela é a diretora da UAB Cyclotron Facility, que produz radionuclídeos clínicos e experimentais. Lapi também dirige o Laboratório de Radioquímica e a Divisão de Pesquisa Avançada em Imagens Médicas.

Os pesquisadores da UAB descobriram que (TA / PVPON-DFO) cápsulas de seis bicamadas retidas, na média, 17 por cento mais zircônio-89 do que suas contrapartes (TA / PVPON), evidências de que a ligação de DFO a PVPON fornece quelação estável. Imagens de PET in vivo de camundongos mostraram excelente estabilidade e contraste de imagem que ainda estava presente sete dias após a injeção. As cápsulas se acumularam principalmente no baço, fígado e pulmões, e havia um acúmulo insignificante no fêmur. Uma vez que o fêmur é o local onde o zircônio-89 livre se acumula, esta falta de acúmulo no fêmur confirmou a ligação estável do radiotraçador à cápsula. Finalmente, a aplicação de níveis terapêuticos de ultrassom às cápsulas funcionalizadas com zircônio liberou a droga anticâncer doxorrubicina - carregada dentro das microcápsulas - em quantidades terapêuticas.

Assim, as microcápsulas superam três limitações observadas na maioria dos atuais agentes teranósticos guiados por PET:1) má retenção de radiometal ao longo do tempo, 2) baixa capacidade de carga de drogas, e 3) capacidade de imagem PET limitada no tempo.

Co-primeiros autores do estudo, "Microcápsulas multicamadas com 89Zr quelatado em casca para imagens PET e entrega controlada, "publicado no jornal Materiais e interfaces aplicados ACS , eram Veronika Kozlovskaya, Ph.D., e Aaron Alford, Ph.D., Departamento de Química da UAB.