A injeção de drogas na corrente sanguínea muitas vezes também pode prejudicar tecidos saudáveis. Os sistemas de entrega de medicamentos (DDSs) são uma solução inovadora projetada para atingir células específicas e minimizar esses efeitos colaterais. Uma estratégia para administração de medicamentos que tem ganhado força constantemente envolve uma combinação de microbolhas e ultrassom.



Microbolhas são pequenas bolhas cheias de gás que podem ser carregadas com medicamentos ou outros agentes terapêuticos em sua superfície. Quando expostas às ondas ultrassônicas, essas microbolhas começam a oscilar, com as vibrações resultantes liberando gradualmente o medicamento adsorvido no local irradiado. Embora este fenômeno tenha sido estudado no passado, são escassos experimentos quantitativos sobre como as moléculas são dessorvidas das microbolhas após a irradiação ultrassônica.

Num estudo recente publicado em 22 de agosto de 2023 na revista Scientific Reports , uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Daisuke Koyama e pela estudante de pós-graduação Sra. Reina Kobayashi, da Faculdade de Ciências e Engenharia da Universidade Doshisha, no Japão, procurou preencher essa lacuna de conhecimento.

Eles projetaram uma configuração experimental inovadora para analisar a dessorção de um surfactante de microbolhas individuais. Seu trabalho também incluiu contribuições da Dra. Marie Pierre Krafft do Institut Charles Sadron (CNRS), Universidade de Estrasburgo, França.

"Em um DDS usando ultrassom e microbolhas, microbolhas contendo drogas ou genes são injetadas nos vasos sanguíneos para que as bolhas possam ser adsorvidas ao tecido alvo especificamente por meio de reações antígeno-anticorpo. Nosso método proposto e os resultados experimentais podem prever quantas moléculas são dessorvidas das bolhas para os vasos sanguíneos", explica o Prof. Koyama.

O método proposto baseia-se na medição do ângulo de contato de bolhas individuais colocadas em uma placa de vidro por meio de uma câmera de vídeo de alta velocidade. O ângulo de contato, ou o ângulo formado entre as superfícies do sólido e da bolha em seu ponto de contato, está intimamente relacionado à tensão superficial da bolha.

Por sua vez, a tensão superficial depende da quantidade de surfactante (moléculas de droga) na superfície da bolha. Assim, observando o ângulo de contato de uma bolha sob irradiação ultrassônica, é possível estimar a quantidade de moléculas dessorvidas em decorrência das vibrações induzidas.

Para testar sua metodologia, a equipe desenvolveu uma configuração experimental combinando uma câmera de alta velocidade com um microscópio de longa distância, uma célula de ultrassom cheia de fluido, uma placa de vidro fina e transparente e um vibrômetro laser Doppler (LDV) emparelhado com um CCD. Câmera.

Eles colocaram cuidadosamente microbolhas compostas de gás enriquecido com fluorocarbono e um lipídio chamado 1,2-dimiristoil-sn-glicero-3-fosfocolina (DMPC) na placa de vidro. Enquanto a câmera de alta velocidade fornecia dados em tempo real sobre o ângulo de contato da bolha, a câmera LDV e CCD permitiram aos pesquisadores monitorar a amplitude das oscilações induzidas na bolha, bem como seu raio.

Usando esta configuração, os pesquisadores mediram as características de dessorção para diferentes tamanhos de bolhas e concentrações de DMPC, revelando informações importantes sobre o processo de dessorção induzida por ultrassom. Em particular, eles descobriram que as microbolhas sob condições ressonantes liberam quantidades significativas de moléculas adsorvidas (> 50%) no meio circundante muito rapidamente.

Eles também demonstraram que a dessorção induzida por ultrassom é um processo muito rápido, começando quase imediatamente após a irradiação ultrassônica e cessando com a mesma rapidez. Além disso, mostraram que a quantidade de dessorção molecular induzida pela ultrassonicação depende do tamanho da bolha, o que significa que as características vibracionais das microbolhas utilizadas nos DDSs são importantes para controlar a liberação do fármaco.

O método proposto pode ser essencial no projeto e desenvolvimento de DDSs utilizando ultrassom e microbolhas. “As quantidades de medicamento liberadas nos vasos sanguíneos dos pacientes podem ser estimadas quantitativamente usando nosso método, o que significa que as quantidades ideais de microbolhas transportadoras de medicamento podem ser previstas com precisão para terapias medicamentosas vasculares”, acrescenta o Prof. Ao administrar apenas a quantidade necessária do medicamento na corrente sanguínea, os efeitos colaterais podem ser reduzidos ao mínimo, melhorando os resultados dos pacientes e a qualidade de vida.

A equipe de pesquisa planeja explorar ainda mais a liberação controlada de medicamentos, esclarecendo a relação entre a frequência do ultrassom, a amplitude da pressão sonora e a quantidade de dessorção molecular em seus trabalhos futuros.

Mais informações: Reina Kobayashi et al, Estimativa quantitativa de moléculas de fosfolipídios dessorvidas de uma superfície de microbolhas sob irradiação ultrassônica, Relatórios Científicos (2023). DOI:10.1038/s41598-023-40823-0
Informações do diário: Relatórios Científicos

Fornecido pela Universidade Doshisha