Polímeros autodobráveis ​​contendo gadolínio formando complexos nanométricos podem ser a chave para melhorar a ressonância magnética e a entrega de medicamentos de próxima geração, conforme demonstrado por cientistas da Tokyo Tech. Graças ao seu pequeno tamanho, baixa toxicidade e boa acumulação e penetração tumoral, esses complexos representam um avanço nos agentes de contraste para diagnóstico de câncer, bem como na radioterapia por captura de nêutrons.



A ressonância magnética (MRI) é uma ferramenta diagnóstica crucial para o câncer, permitindo a captura de imagens detalhadas de tecidos moles. Para visualizar os tumores com mais clareza em exames de ressonância magnética, os médicos geralmente injetam agentes de contraste nos pacientes. Esses compostos afetam a maneira como os íons de hidrogênio próximos respondem aos pulsos de radiofrequência usados ​​na ressonância magnética. Idealmente, os agentes de contraste deveriam acumular-se seletivamente nos tumores e aumentar o seu contraste na ressonância magnética.

No entanto, apesar de muitos esforços de investigação, os agentes de contraste convencionais de quelato de gadolínio (Gd) estão a atingir os seus limites de desempenho. Simplificando, alcançar uma dose ideal na distribuição de quelatos de Gd nos tumores, tecidos saudáveis ​​e sangue tem se mostrado um desafio sem recorrer a doses excessivas de Gd.

Neste contexto, um estudo colaborativo realizado por uma equipe de pesquisa do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech), dos Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia Quântica (QST) e do Centro de Inovação de Nanomedicina (iCONM), liderado pelo Professor Associado Yutaka Miura da Tokyo Tech, desenvolveu com sucesso um novo agente de nanocontraste (NCA) com desempenho excepcional graças a um design molecular inovador. Suas descobertas foram publicadas na Advanced Science em 29 de novembro.

O NCA proposto baseia-se no uso de Gd como agente de contraste no que os pesquisadores chamaram de “transportador macromolecular de medicamento autodobrável (SMDC)”. Eles incorporaram quelatos contendo Gd clinicamente aprovados em uma cadeia polimérica composta de acrilato de éter metílico de poli(etilenoglicol) (PEGA) e acrilato de benzila (BZA). Como o polímero continha segmentos hidrofílicos e hidrofóbicos, ele rapidamente se dobrou em uma pequena forma semelhante a uma cápsula quando imerso em água, com os segmentos hidrofóbicos no núcleo e os segmentos hidrofílicos no invólucro externo.

Usando esta abordagem, os pesquisadores poderiam produzir moléculas SMDC-Gds menores que 10 nanômetros de diâmetro. Através de experiências em ratos com cancro do cólon, verificaram que estes NCAs não só se acumulavam melhor nos tumores, mas também eram prontamente eliminados da corrente sanguínea, levando a um melhor desempenho da ressonância magnética sem efeitos tóxicos.

“O alto acúmulo no tumor e o rápido perfil de depuração sanguínea de SMDC-Gds permitem o aumento nas taxas de acúmulo de tumor para órgãos principais, bem como minimizam a deposição desnecessária de Gds”, explica o Prof.

A equipe também demonstrou um novo efeito que coloca o SMDC-Gds à frente dos quelatos de Gd existentes. Idealmente, o movimento dos íons Gd deveria ser mínimo para que sua influência nos íons hidrogênio próximos fosse constante e prolongada. No projeto molecular proposto, a estrutura núcleo/casca cria um ambiente molecular 'lotado' que suprime não apenas a rotação, mas também os movimentos segmentares e internos dos íons Gd.

O efeito resultante é um contraste mais forte nas imagens de ressonância magnética, o que permitirá a utilização de elementos alternativos com perfis mais seguros não só nos pacientes, mas também no ambiente no futuro.

Vale ressaltar que as aplicações do SMDC-Gds vão além da ressonância magnética. Esses compostos podem ser usados ​​na terapia de captura de nêutrons (NCT), uma técnica promissora de radioterapia direcionada na qual os Gds capturam nêutrons e liberam radiação de alta energia, matando células cancerígenas próximas.

Experimentos em camundongos revelaram que o NCT após injeção repetida de SMDC-Gd levou a uma grande supressão do crescimento do tumor. A equipe acredita que a razão para isso foi o acúmulo seletivo e a penetração profunda de SMDC-Gds nos tecidos tumorais.

Coletivamente, os esforços colaborativos dos investigadores para alcançar estas conclusões sublinham o potencial dos SMDCs não só para melhores diagnósticos de ressonância magnética, mas também como ferramentas eficazes para o tratamento do cancro e outras doenças.

“Este estudo apresenta novas possibilidades para explorar a entrega de medicamentos utilizando diversas cargas terapêuticas, e atualmente estamos investigando o desenvolvimento de tais sistemas SMDC”, conclui o Prof.

Mais informações: Shan Gao et al, Transportador Macromolecular de Medicamentos Autodobrável para Imagens e Terapia do Câncer, Ciência Avançada (2023). DOI:10.1002/advs.202304171
Informações do diário: Ciência Avançada

Fornecido pelo Instituto de Tecnologia de Tóquio