Embora a coagulação do sangue seja importante para prevenir a perda de sangue e para nossa imunidade, a coagulação também pode causar problemas de saúde e até a morte. Atualmente, uma em cada quatro pessoas em todo o mundo morre de doenças e condições causadas por coágulos sanguíneos. Enquanto isso, os anticoagulantes usados ​​para reduzir os riscos também podem causar problemas significativos, como sangramento descontrolado.
Agora, uma nova plataforma anticoagulante biomolecular inventada por uma equipe liderada pelo pesquisador da UNC Charlotte, Kirill Afonin, promete ser um avanço revolucionário sobre os anticoagulantes atualmente usados ​​durante cirurgias e outros procedimentos. As descobertas da equipe são relatadas na revista Nano Letters , disponível online pela primeira vez em 5 de julho.

"Prevemos que os usos de nossa nova plataforma anticoagulante seriam durante cirurgias de revascularização do miocárdio, diálise renal e uma variedade de intervenções vasculares, cirúrgicas e coronárias", disse Afonin. "Agora estamos investigando se há potenciais aplicações futuras com tratamentos de câncer para prevenir metástases e também para atender às necessidades da malária, que pode causar problemas de coagulação".

O artigo compartilha os resultados mais recentes de três anos de colaboração entre pesquisadores do Frederick National Laboratory for Cancer Research (Nanotechnology Characterization Laboratory), da Universidade de São Paulo no Brasil, da Pennsylvania State University e da Uniformed Services University of the Health Sciences.

"Tudo isso resultou em um enorme esforço internacional e interdisciplinar para desenvolver uma tecnologia completamente nova que achamos que pode revolucionar o campo e ser adotada por outras áreas de pesquisa em saúde", disse Afonin.

A tecnologia da equipe se volta para fibras anticoagulantes de RNA-DNA programáveis ​​que, quando injetadas na corrente sanguínea, formam estruturas modulares que se comunicam com a trombina, que são as enzimas do plasma sanguíneo que fazem o sangue coagular. A tecnologia permite que as estruturas evitem a coagulação do sangue conforme necessário, e então sejam rapidamente eliminadas do corpo pelo sistema renal assim que o trabalho estiver concluído.

As estruturas de fibra usam aptâmeros, sequências curtas de DNA ou RNA projetadas para ligar e inativar especificamente a trombina.

"Em vez de ter uma única molécula pequena que desativa a trombina", disse Afonin, "agora temos uma estrutura relativamente grande que tem centenas de aptâmeros em sua superfície que podem se ligar à trombina e desativá-los. circulará na corrente sanguínea por um tempo significativamente maior do que as opções tradicionais."

A circulação estendida na corrente sanguínea permite uma única injeção, em vez de várias doses. O design também diminui a concentração de anticoagulantes no sangue, resultando em menos estresse nos rins e outros sistemas do corpo, disse Afonin.

Esta tecnologia também introduz um novo mecanismo "kill-switch". Uma segunda injeção reverte a função anticoagulante da estrutura da fibra, permitindo que as fibras se metabolizem em materiais minúsculos, inofensivos, inativos e facilmente excretados pelo sistema renal.

Todo o processo ocorre fora da célula, através da comunicação extracelular com a trombina. Os pesquisadores observam que isso é importante, pois as reações imunológicas não parecem ocorrer, com base em seus extensos estudos.

A equipe testou e validou a plataforma usando modelos de computador, sangue humano e vários modelos animais. “Realizamos estudos de prova de conceito usando sangue humano recém-colhido de doadores nos EUA e no Brasil para abordar uma potencial variabilidade entre doadores”, disse Afonin.

A tecnologia pode fornecer uma base para outras aplicações biomédicas que requerem comunicação através do ambiente extracelular em pacientes, disse ele. "A trombina é apenas uma aplicação potencial", disse ele. "Tudo o que você quer desativar extracelularmente, sem entrar nas células, nós acreditamos que você pode. Isso potencialmente significa que qualquer proteína do sangue, qualquer receptor de superfície celular, talvez anticorpos e toxinas, são possíveis."

A técnica permite o projeto de estruturas de qualquer forma desejada, com o mecanismo de interrupção intacto. "Ao mudar a forma, podemos fazer com que eles entrem em diferentes partes do corpo, para que possamos alterar a distribuição", disse Afonin. "Ele ganha uma camada extra de sofisticação do que pode fazer."

Embora a aplicação seja sofisticada, a produção das estruturas é relativamente fácil. "A vida útil é incrivelmente boa para essas formulações", disse Afonin. “Eles são muito estáveis, então você pode secá-los, e prevemos que eles permanecerão por anos à temperatura ambiente, o que os torna muito acessíveis a áreas economicamente desafiadoras do mundo”.

Embora o trabalho dos pesquisadores até agora tenha relevância para aplicações de curto prazo, como em cirurgias, eles esperam possivelmente estender sua pesquisa para situações de manutenção, como medicamentos que pacientes com problemas cardíacos tomam.

O potencial de salvar vidas e melhorar os cuidados de saúde é um motivador para a equipe, assim como inventar algo novo, disse Afonin. "Podemos aprender com a natureza, mas construímos algo que nunca foi apresentado antes", disse ele. "Então, desenvolvemos e construímos todas essas plataformas de novo - do zero. E então podemos explicar por meio de nossas plataformas o que queremos que a natureza - ou nossos corpos - faça e nossos corpos nos entendem."

O Escritório de Comercialização e Desenvolvimento de Pesquisa da UNC Charlotte está trabalhando em estreita colaboração com a Penn State para patentear e trazer essa nova tecnologia ao mercado. + Explorar mais

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