Tomar um comprimido ou tomar uma injeção? Se pudesse escolher, a maioria das pessoas provavelmente optaria pela primeira opção.



Nanopartículas híbridas de sílica core-shell fluorescentes ultrapequenas - conhecidas como Cornell Prime Dots, ou C'Dots - estão entre os nanocarreadores para terapêutica que se pensava serem viáveis ​​apenas por injeção, mas uma nova pesquisa da Cornell mostrou o potencial para sua administração oral.

"Como as partículas são tão pequenas, sempre pensamos que seria possível que elas pudessem ser absorvidas pelo trato gastrointestinal, "disse Ulrich Wiesner, professor Spencer T. Olin no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais, na Cornell Engineering, cujo laboratório desenvolveu o C'Dots há quase duas décadas.

“Os pacientes provavelmente prefeririam tomar comprimidos por via oral em vez de ir ao hospital para tomar uma injeção”, disse Wiesner. "A maioria das atuais terapias contra o câncer são administradas por injeções. Portanto, a motivação estava claramente presente."

Wiesner é autor sênior de "Superando Barreiras Associadas à Entrega Oral de Nanopartículas de Sílica Fluorescentes de Diferentes Tamanhos", que foi publicado em 23 de novembro em Advanced Materials .

Os co-autores principais são Jacob A. Erstling, Ph.D. '22, e Thomas C. Gardinier, Ph.D. '19, ambos trabalharam no grupo Wiesner e agora na Elucida Oncology, Inc., uma empresa de biotecnologia sediada em Nova Jersey co-fundada por Wiesner, bem como Nirmalya Bag, ex-pós-doutorado no Departamento de Química e Biologia Química na Faculdade de Artes e Ciências e agora no corpo docente do IIT Kharagpur, na Índia.

Além do potencial para administração oral de C'Dots para o câncer e outras terapias, a pesquisa também estimulou um novo interesse na própria sílica ultrapequena como um benefício à saúde. A sílica é o óxido mais abundante na crosta do planeta e é encontrada no feijão verde, na banana e nas folhas verdes, entre outros alimentos “saudáveis”.

"A sílica ultrapequena pode, na verdade, ser um material natural que, através da absorção intestinal, tem circulado em animais ao longo de milhões de anos de evolução", disse Wiesner, "e, portanto, pode proporcionar benefícios ao corpo da mesma forma que pequenas quantidades de ferro, cobre, cálcio, magnésio e outros minerais são conhecidos por serem importantes para o nosso bem-estar."

O potencial dos C'Dots na medicina terapêutica levou a várias descobertas importantes, incluindo a sua capacidade - sem uma carga útil de medicamento citotóxico - de induzir um programa de morte celular em células cancerígenas privadas de nutrientes, conhecido como ferroptose. A última descoberta do C'Dot ocorreu no início deste ano, quando a combinação de fragmentos de anticorpos e uma droga com os pontos erradicou permanentemente o câncer gástrico em ratos tratados.

A administração oral de C'Dots tem sido um desafio devido a várias barreiras importantes:muco intestinal; epitélio intestinal; e ácido estomacal. O muco protege o corpo contra doenças, retardando a difusão de objetos estranhos em direção ao epitélio intestinal – incluindo nanopartículas. O revestimento epitelial, composto principalmente por enterócitos que formam junções estreitas, é um grande obstáculo que não permite a passagem de objetos maiores.

O grupo de Wiesner realizou vários testes em nanopartículas simples (sem drogas anexadas) de tamanhos variados, de 5 a 50 nanômetros de diâmetro, e descobriu que partículas abaixo de 20 nanômetros (incluindo C'Dots) exibiam permeabilidade alta o suficiente através da camada mucosa e do epitélio para uso oral. entrega.

O grupo então realizou experimentos de administração oral em um pequeno número de camundongos e encontrou absorção na corrente sanguínea e depuração renal bem-sucedida sem uma coroa proteica normalmente observada para outros transportadores de medicamentos. Wiesner sublinhou que a evidência de absorção por via oral em animais não é garantia de resultados semelhantes em humanos, mas “o facto de vermos em animais que as partículas estão a ser absorvidas na corrente sanguínea é significativo por si só”.

O grupo também desenvolveu uma pílula revestida de polímero, que protegeria os C'Dots equipados com drogas da degradação no ácido do estômago.

A capacidade de C'Dots de induzir ferroptose fez Wiesner pensar sobre os possíveis benefícios para a saúde da sílica, encontrada em muitos alimentos saudáveis. Wiesner consultou Saurabh Mehta, professora Janet e Gordon Lankton na Divisão de Ciências Nutricionais da Faculdade de Ecologia Humana.

"Perguntamos a ele:'O que você sabe sobre os efeitos antitumorais em um ambiente onde a nutrição é rica em produtos biogênicos de sílica?'", Disse Wiesner. "E ele disse:'Não sabemos; ninguém nunca fez essa pergunta'".

Mehta disse que os efeitos da sílica no sistema imunológico e na microbiota intestinal precisam de mais estudos.

“A sílica é onipresente em nosso sistema alimentar, com seu uso em diferentes estágios de produção, processamento e embalagem de alimentos, inclusive como aditivo alimentar”, disse Mehta, coautor. “Geralmente é considerado seguro; alguns estudos também mostram que podem ter atividade biológica e benefícios à saúde, que precisam ser mais estudados”.

Mais informações: Jacob A. Erstling et al, Superando Barreiras Associadas à Administração Oral de Nanopartículas de Sílica Core-Shell Fluorescentes de Tamanhos Diferentes, Materiais Avançados (2023). DOI:10.1002/adma.202305937
Informações do diário: Materiais Avançados

Fornecido pela Universidade Cornell