Os aneurismas da aorta são protuberâncias na aorta, o maior vaso sanguíneo que transporta sangue rico em oxigênio do coração para o resto do corpo. Fumar, pressão alta, diabetes ou lesões podem aumentar o risco de aneurismas, que tendem a ocorrer com mais frequência em fumantes caucasianos do sexo masculino com mais de 65 anos.



“Os tecidos moles que constituem os vasos sanguíneos agem essencialmente como elásticos, e são as fibras elásticas dentro desses tecidos que lhes permitem esticar-se e recuar”, diz o professor Anand Ramamurthi, presidente do Departamento de Bioengenharia do P.C. Faculdade Rossin de Engenharia e Ciências Aplicadas.

“Essas fibras são produzidas principalmente antes e logo após o nascimento. Depois disso, elas não se regeneram nem passam por reparo natural após a lesão. cerca de sete a 10 anos, normalmente atinge o estágio de ruptura."

Durante esse período, não há tratamento. Os pacientes são examinados regularmente por meio de exames de imagem para monitorar a taxa de crescimento do aneurisma. Uma vez considerado grande o suficiente para potencialmente romper (uma ocorrência que é fatal em 90% das vezes), a cirurgia é a única opção. Mas é arriscado para pacientes idosos.

Ramamurthi e sua equipe estão trabalhando em formas minimamente invasivas de regenerar e reparar essas fibras elásticas usando nanocápsulas poliméricas ou biológicas, chamadas nanopartículas, projetadas para liberar novas terapêuticas regenerativas. Suas técnicas inovadoras poderiam permitir o tratamento logo após a detecção de um aneurisma e potencialmente retardar, reverter ou até mesmo interromper seu crescimento.

Resultados do seu artigo mais recente, publicado no Journal of Biomedical Materials Research Part A , baseiam-se no seu trabalho anterior e representam um passo em direção a um futuro onde a cirurgia não é mais a melhor e única opção de tratamento.

“Em pesquisas anteriores, identificamos medicamentos e agentes silenciadores de genes que podem realmente induzir células vasculares adultas doentes a produzir novas fibras elásticas e inibir as enzimas que quebram as fibras existentes”, diz ele. “Também temos trabalhado em como fornecer essas terapêuticas de forma eficiente apenas no local do reparo tecidual”.

A equipe também desenvolveu um projeto de nanopartículas chamado direcionamento ativo, que incorpora pequenos fragmentos de proteínas, ou peptídeos, na superfície da nanopartícula. “Esses peptídeos reconhecem componentes exclusivos do tecido do aneurisma. Assim, quando as nanopartículas são injetadas na corrente sanguínea, elas aderem apenas à parede do aneurisma, onde se degradam lentamente e liberam a droga.

Para este artigo, diz ele, os pesquisadores “investigaram como as nanopartículas realmente penetram na parede dos vasos sanguíneos para entregar a droga ao tecido afetado”.

Todos os vasos sanguíneos são revestidos por uma barreira protetora feita de células endoteliais, que podem se tornar "permeáveis" à medida que a inflamação causada por danos nos tecidos ou doenças quebra o endotélio e cria lacunas entre as células. Estas lacunas permitem que os glóbulos brancos entrem e iniciem o processo de reparação dos tecidos, e também servem como ponto de entrada para nanopartículas que aceleram a cura.

“Queríamos saber como a forma e a proporção dessas nanopartículas afetam sua capacidade de atravessar a barreira das células endoteliais”, diz Ramamurthi.

Foi uma questão crítica a ser respondida porque nem todas as nanopartículas são criadas da mesma forma e, se não conseguirem penetrar a barreira, não conseguirão reparar o tecido.

Ramamurthi e sua equipe desenvolveram um novo modelo de cultura celular no qual simularam doenças e depois examinaram mecanismos de transporte, especificamente, como nanopartículas de diferentes tipos interagiam com células endoteliais e se moviam através delas. Eles entraram através de lacunas entre as células endoteliais (um processo chamado extravasamento) ou através das próprias células (o que é conhecido como translocação)?

“Digamos que uma nanopartícula passe por uma célula endotelial. Parte dela pode ficar dentro daquela célula e não sair do outro lado, o que significa que você perde essa partícula e ela não é mais útil para o processo de cura. retenção."

A equipe descobriu que as partículas em forma de bastonete, em oposição às partículas esféricas, com uma alta proporção de aspecto (ou seja, longas e finas versus curtas e grossas) foram seletivamente absorvidas pelas células endoteliais doentes. “E eles mostraram muito pouca absorção pelas células endoteliais saudáveis ​​em comparação com as esferas, o que é bom porque não queremos que interajam com as paredes dos vasos saudáveis”, diz ele.

Eles também descobriram que as partículas atingiam o tecido principalmente por extravasamento (ou através das lacunas celulares). “Quanto mais compridos e mais finos eles fossem, menor seria a probabilidade de permanecerem dentro da camada de células endoteliais, o que significa que estão chegando ao tecido afetado para uma terapia mais eficaz”.

A equipe irá agora integrar essas descobertas ao seu trabalho de direcionamento ativo – incorporando componentes na superfície de nanopartículas que reconhecem proteínas expressas por células doentes – em modelos animais.

O objetivo final é desenvolver uma terapia regenerativa não cirúrgica capaz de retardar o crescimento do aneurisma. Por exemplo, aumentar a actual fase de crescimento até à ruptura de sete para 15 anos. Um resultado ainda mais ambicioso, diz Ramamurthi, seria reverter esse crescimento.

“A regressão do crescimento do aneurisma seria o resultado preferido a longo prazo”, diz ele. "Isso ainda está muito longe, mas estamos entusiasmados porque essas descobertas ajudarão a nos orientar sobre como projetar nossas nanopartículas para uma entrega mais eficiente à parede do aneurisma. É uma oportunidade de nos aproximarmos dessa realidade."

Mais informações: Jimmy Yau et al, Avaliando o transporte transendotelial de nanopartículas para entrega em aneurismas da aorta abdominal, Journal of Biomedical Materials Research Parte A (2024). DOI:10.1002/jbm.a.37667
Fornecido pela Lehigh University