À medida que as superbactérias se tornam cada vez mais perigosas para a saúde humana, pesquisadores da NC State desenvolveram um material macio que preserva medicamentos capazes de tratar infecções sem o risco de resistência antimicrobiana.
Com seu colega Christopher Gorman no Departamento de Química e os alunos Ryan Smith e Juliana O'Brien, Stefano Menegatti, bolsista universitário e professor associado de engenharia química e biomolecular, desenvolveu novos dendrímeros - macromoléculas altamente estruturadas - que atuam como cola em torno de modelos de nanopartículas. Esses modelos incluem bacteriófagos, que são vírus que podem infectar e atacar bactérias nocivas no corpo. Embora possam ser uma alternativa aos antibióticos tradicionais, podem ser difíceis de formular e estabilizar como medicamento. Para permanecerem seguros e eficazes, os bacteriófagos terapêuticos precisam ser protegidos das mudanças ambientais.

Menegatti e sua equipe descobriram que os dendrímeros combinados com cadeias curtas de aminoácidos, ou peptídeos, podem envolver as nanopartículas e mantê-las estáveis ​​em uma variedade de condições. A equipe deles chama esses dendrímeros de DendriPeps. Como as nanopartículas são suspensas na água, esses DendriPeps solúveis as mantêm em um sistema fechado e estável.

"Esses revestimentos dendrímeros mantêm o conteúdo de água dentro de um vírus enquanto atuam como uma esponja de prótons, protegendo o vírus de alterações de sal ou pH", disse Menegatti. "É uma barreira macia, mas impermeável. Mantém um ambiente agradável para o vírus."

Uma vez que os DendriPeps revestem as nanopartículas, o cisalhamento localizado desencadeia sua liberação e sua atividade terapêutica. Materiais macios podem ser projetados para responder física e quimicamente a estímulos como temperatura, pressão e umidade. O cisalhamento é um estímulo ideal para aplicações de entrega de drogas porque é quase onipresente em todo o corpo. As pálpebras causam cisalhamento ao piscar; os resíduos cortam a parede do intestino durante a digestão; cisalhamento é criado quando se esfrega algo na pele. Isso permite que DendriPeps trate infecções locais.

"O cisalhamento é muitas vezes um estímulo esquecido", disse Menegatti. "Com esta invenção, queríamos preencher essa lacuna, e a Dendripeps ofereceu uma oportunidade incrível para isso."

Quando um aglomerado de nanopartículas revestidas com DendriPep é cortado, ele desgranula, liberando as partículas individuais. Essas partículas podem, por sua vez, liberar uma carga terapêutica ou, como os bacteriófagos, infectar e matar bactérias perigosas. When therapeutic action is not needed, shear is removed and the particles are recoated with DendriPeps and recluster. This stops the payload release.

This formulation can protect bacteriophages. This offers a way of replacing antibiotics in some critical applications:The widespread use of antibiotics has developed superbugs—bacteria that are resistant to standard doses of antibiotics. The research team is also developing more DendriPep-based nanomedicines to deliver new drugs like viral vectors in gene therapy.

In the past few years, Menegatti has been honored as a Goodnight Early Career Innovator and an NC State Faculty Scholar. He has also received an ALCOA Foundation Research Achievement Award, a Chancellor's Innovation Fund grant, and an NSF Early Career award. Currently, his research has shifted toward gene therapy manufacturing technology and creating more efficient production processes. It's in a similar vein to his dendrimer research:He's seeking ways to overcome natural and systematic hurdles in biomedicine. His goal is to improve manufacturing of and access to better medicine.

"DendiPeps could be the missing link in material sciences to make therapeutic viruses the center of the next-generation antimicrobials and drugs," Menegatti said. + Explorar mais

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