Crédito:Extraído de 'Uma visão de uma única molécula na seletividade de direcionamento de nanopartículas:correlacionando a funcionalidade do ligante e a densidade do receptor celular'. (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c08277.)
As nanopartículas podem ser usadas como veículos poderosos para administrar vacinas e prevenir doenças graves, como no tratamento do COVID-19 e para entregar medicamentos quimioterápicos às células cancerígenas com o objetivo de erradicar as células cancerígenas e deixar as células saudáveis ilesas. Para pacientes com câncer, isso tem o potencial de reduzir efeitos colaterais graves que se originam da toxicidade dos quimioterápicos. Infelizmente, ainda não existe nenhum tratamento seletivo de nanopartículas aplicado clinicamente (também conhecido como nanoterapêutico), com pesquisas focadas em melhorar e entender os nanoterapêuticos atuais. Para ela Ph.D. pesquisa, Laura Woythe examinou mais de perto nanopartículas e células cancerosas para projetar nanoterapêuticos seletivos usando técnicas avançadas de microscopia óptica.
Para aumentar a capacidade das nanopartículas de atingir as células cancerígenas, os cientistas podem explorar como as nanopartículas interagem com biomarcadores celulares específicos ou "receptores" na superfície das células. Para isso, moléculas ou "ligantes" que reconhecem receptores celulares específicos são colocados na superfície das nanopartículas.
No entanto, esse chamado processo de funcionalização é de difícil controle, devido ao pequeno tamanho das nanopartículas, fazendo com que algumas moléculas sejam mal colocadas, funcionem incorretamente ou sejam erroneamente fixadas na superfície das nanopartículas. Tudo isso reduz a capacidade de uma nanopartícula de interagir com as células cancerígenas da maneira pretendida.
Além disso, permanecem questões sobre a eficiência de tais protocolos de ligação e se o número de moléculas que estamos anexando é eficiente o suficiente para atingir as células cancerígenas. Os desafios estão no pequeno tamanho das moléculas e dos receptores celulares e nos métodos quantitativos limitados disponíveis para estimar o número de moléculas na superfície das nanopartículas. Em outras palavras, como os cientistas podem contar o número de moléculas na superfície das nanopartículas para verificar se as nanopartículas podem ser eficazes contra as células cancerígenas?
Microscopia de super-resolução Para ela Ph.D. pesquisa, Laura Woythe investigou a funcionalidade de moléculas ligadas a nanopartículas para direcionamento seletivo do câncer usando técnicas avançadas de microscopia óptica ou microscopia óptica de "super-resolução".
A microscopia de super-resolução engloba um grupo de técnicas de microscopia que possuem um poder de resolução 10 vezes maior que a microscopia óptica convencional. Isso permite a visualização de estruturas nanométricas, como nanopartículas e receptores celulares, na faixa de 10 a 100 nanômetros (nm). Essa faixa de tamanho equivale a visualizar estruturas até 5.000 vezes menores que um fio de cabelo humano.
Usando microscopia de super-resolução, Woythe e seus colegas conseguiram contar ligantes individuais em nanopartículas e receptores em células cancerígenas, permitindo assim o ajuste fino da interação de direcionamento. Esses números podem percorrer um longo caminho para o desenvolvimento de uma entrega nanoterapêutica mais eficiente.
A pesquisa de Woythe é um passo importante para uma melhor compreensão dos nanomateriais para aplicações biomédicas, especificamente o direcionamento seletivo de células cancerígenas e células doentes sem afetar o tecido saudável e, assim, minimizar os possíveis efeitos colaterais e a carga que isso causa aos pacientes com câncer.
+ Explorar mais Nanopartículas treinam células imunológicas para combater o câncer
