Stefan Wilhelm, professor associado da Escola Stephenson de Engenharia Biomédica da Universidade de Oklahoma, e vários estudantes de seu Laboratório de Nanoengenharia Biomédica publicaram recentemente um artigo na revista Nano Letters que descreve seu recente e importante avanço na nanomedicina.



O grupo examinou como criar ferramentas que produzam nanomedicamentos, como formulações de vacinas, diretamente no local de atendimento. Ao fazê-lo, as extensas instalações centralizadas, os desafios de transporte e os desafios extremos de armazenamento refrigerado enfrentados durante a pandemia da COVID-19 deixariam de limitar a distribuição de vacinas.

Wilhelm, com estudantes pesquisadores como Hamilton Young, um estudante sênior de engenharia biomédica, e Yuxin He, um assistente de pesquisa graduado em engenharia biomédica, usaram peças de impressora 3D para misturar fluxos de fluidos contendo os blocos de construção de nanomedicamentos e suas cargas úteis em um misturador T formatar.

"Este dispositivo de mistura é essencialmente um pedaço de tubo em forma de T que força duas correntes de fluido a fluir uma na outra, misturando nanomateriais e componentes de carga útil. Uma vez misturado, o produto final sairia pela outra extremidade", disse Wilhelm. "Esse conceito de mistura é usado em processos industriais, por isso nos perguntamos se poderíamos tornar esses dispositivos o mais econômicos possível."

A equipe descobriu uma publicação de um grupo de pesquisa europeu que demonstrou que as impressoras 3D disponíveis no mercado poderiam ser remontadas em bombas de seringa necessárias para empurrar os fluidos através do dispositivo misturador em T. Depois de construídos, eles tentaram produzir nanomedicamentos com seu misturador T construído em 3D.

"Estávamos nos concentrando em formulações usadas na clínica, como nanopartículas lipídicas de mRNA, lipossomas e nanopartículas poliméricas. Uma das moléculas que usamos foi desenvolvida por um colaborador da OU Health Sciences para limitar o crescimento de células de câncer de próstata", disse Wilhelm. . "Nós encapsulamos essa molécula em nossas formulações de nanomedicina e mostramos que ela realmente impede o crescimento das células cancerígenas da próstata."

Com base neste exemplo, a investigação da equipa tem implicações potencialmente amplas para novas terapias contra o cancro e vacinas contra doenças infecciosas, uma vez que a tecnologia de mRNA já está a ser utilizada em ensaios clínicos para vacinas personalizadas contra o cancro.

"Toda essa tecnologia de mRNA depende da nanotecnologia. As moléculas de mRNA se degradam muito rapidamente no corpo para serem eficazes sem serem encapsuladas em nanopartículas", disse Wilhelm. "Este processo poderá abrir um futuro brilhante para a nanotecnologia na medicina e, esperançosamente, melhorará muito os cuidados de saúde."

Wilhelm também prevê um futuro em que consultórios médicos e clínicas em comunidades rurais com recursos limitados possam utilizar esta tecnologia para criar vacinas personalizadas. Seu trabalho com o B4NANO, um programa de parceria e divulgação com tribos e comunidades nativas americanas em Oklahoma, inspira esse objetivo.

“Pude imaginar uma situação futura em que um paciente chega ao consultório médico com uma doença infecciosa – possivelmente câncer. Após o diagnóstico do médico, uma vacina é produzida no consultório médico de maneira semelhante a uma cafeteira de dose única. funciona – basta colocar as cápsulas, apertar um botão e obter uma vacina personalizada para aquele paciente”, disse Wilhelm. "Nosso objetivo é desenvolver esse tipo de dispositivo de bancada e, com sorte, encontrar parceiros da indústria para comercializar sistemas como esses."

Outro objetivo de Wilhelm é treinar a próxima geração de engenheiros biomédicos, como Young e He, para resolver desafios na área da saúde.

"Os desafios que enfrentamos na engenharia biomédica exigem que tenhamos uma equipe diversificada, com pessoas provenientes de diferentes origens. Todos trazem sua perspectiva única e conjuntos de habilidades únicos", disse Wilhelm. "Meu laboratório dá muita ênfase ao trabalho com alunos de graduação, até mesmo alunos do ensino médio, e à ponte entre alunos de graduação, alunos de pós-graduação e pós-doutorados. Eles aprendem uns com os outros e aprendem a orientar uns aos outros."

Mais informações: Hamilton Young et al, Rumo à síntese escalável, rápida, reproduzível e econômica de nanomedicamentos personalizados no ponto de atendimento, Nano Letters (2024). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c04171
Informações do diário: Nanoletras

Fornecido pela Universidade de Oklahoma