Os pesquisadores da Monash University usaram técnicas avançadas na ANSTO para investigar a produção de novos, nanocápsulas de polímero alongadas com uma alta carga útil de nanocristais de drogas para aumentar potencialmente a capacidade de segmentação da droga, e também diminuir a frequência da dosagem e os efeitos colaterais.

Este método não havia sido investigado anteriormente e representa um método pioneiro de investigação no campo das aplicações da ciência coloidal para entrega de drogas.

As nanopartículas têm sido usadas para aumentar a eficiência de entrega da terapia do câncer devido à sua biocompatibilidade, versatilidade e facilidade de funcionalização.

A equipe projetou novas nanocápsulas de polímero alongado, que são diferentes das nanocápsulas esféricas mais conhecidas.

As nanocápsulas de polímero alongadas foram feitas com lipossomas alongados ou vesículas de surfactante e usaram nanocristais de drogas como modelo.

Os resultados forneceram fortes evidências de que a estrutura alongada pode ser mantida, e também confirmou que o método de carregamento para formar nanocristais de drogas semelhantes a bastonetes dentro dos lipossomas era uma solução prática.

A combinação da alta carga útil de drogas, na forma de nanocristais encapsulados, e a característica não esférica dos lipossomas representou um sistema de entrega mais eficiente.

Nanocápsulas ocas esféricas foram estudadas extensivamente, mas a formação de nanocápsulas alongadas contendo produtos farmacêuticos ativos como agentes terapêuticos foi anteriormente malsucedida.

"Existem dificuldades em manter a forma alongada e sua eficiência de encapsulamento é baixa, "explicou o pesquisador Yunxin (Cindy) Xiao, um Ph.D. candidato trabalhando no grupo Nonlaminar com o Prof Ben Boyd no Monash Biomedicine Discovery Institute. e o recebedor do Prêmio de Pesquisa de Pós-Graduação do Instituto Australiano de Ciência Nuclear e Engenharia.

"A forma alongada é melhor porque é mais difícil para as células imunológicas internalizá-las e porque sua eficiência terapêutica no local alvo pode ser maximizada."

Depois de obter resultados estruturais promissores usando um modelo lipossomal investigado usando a linha de luz de espalhamento de raios-X de pequeno ângulo no Síncrotron Australiano da ANSTO e os instrumentos de espalhamento de nêutrons de pequeno e ultrapequeno ângulo Bilby e Kookaburra em pesquisas anteriores, o modelo foi usado para formar nanocápsulas de polímero alongadas.

Os pesquisadores usaram vesículas feitas de surfactantes como modelos, o que permitiu a polimerização de um invólucro menos permeável dentro deles.

Em seu experimento, os nanocristais do antibiótico ciprofloxacina foram então encapsulados nas nanocápsulas alongadas (aproximadamente 200 nm por 30–50 nm). Importante, quando os nanocristais da droga de teste foram extraídos dos nanocristais alongados em um processo de dissolução, as cápsulas de nanocristais mantiveram sua forma.

Isso abre a possibilidade de seu uso na distribuição de uma variedade de produtos farmacêuticos ativos, como drogas anticâncer.

Os pesquisadores queriam estudar em detalhes como o sistema estava funcionando e precisavam ver as diferenças entre as três camadas do sistema alongado - nanocristais de drogas, o molde lipossomal alongado, e o polímero reticulado.

Contudo, porque o modelo lipossomal e as nanocápsulas estão anexados, é muito desafiador distinguir essas camadas. Aqui, a deuteração e o espalhamento de nêutrons podem oferecer uma ótima solução.

Em experimentos no Australian Centre for Neutron scattering, um tipo de fosfolipídio deuterado, fornecido pelo National Deuteration Facility, foi usado na formação dos nanocristais - o que significa que o instrumento de espalhamento de nêutrons de baixo ângulo Bilby poderia investigar as duas partes diferentes do sistema.

A diferença no espalhamento de nêutrons de átomos de hidrogênio e deutério pode ser usada em experimentos de variação de contraste, que permite diferentes partes de um sistema complexo, como as nanocápsulas alongadas. para ser estudado.

O contraste no espalhamento de nêutrons de pequeno ângulo pode mascarar ou destacar os diferentes componentes se eles forem deuterados.

O uso de diferentes instrumentos abre diferentes escalas de comprimento para investigação - de micrômetros a nanômetros.

Os pesquisadores usaram o instrumento Bilby para analisar a formação dos polímeros na superfície do molde lipossomal alongado. Eles também determinaram a espessura da camada de polímero alongada e descobriram quais partes do sistema estavam sendo esticadas.

"A abordagem torna possível visualizar diferentes partes das amostras de forma independente, "disse Xiao.

Como o invólucro polimérico rígido é capaz de se adaptar à forma do molde, suas características podem ser mantidas.

O benefício de sintetizar uma camada de polímero na superfície das nanocápsulas, em vez de apenas entregar diretamente os lipossomas, dá ao polímero reticulado a capacidade de liberar um medicamento de forma lenta e segura.

O invólucro de polímero retarda ainda mais a difusão de drogas a partir dos nanocarreadores, diminuindo os efeitos colaterais e reduzindo a freqüência da dose.

O uso de diferentes instrumentos permite que os pesquisadores investiguem em diferentes escalas de comprimento.

O trabalho deste grupo foi publicado anteriormente na revista. Colóides e superfícies B:biointerfaces .

Esta pesquisa foi finalista no Prêmio de Impacto de Nêutrons e Deuteração da ANSTO. Foi submetido para publicação.