Os pesquisadores descobriram que podem abrir nanopartículas moles e cheias de líquido – minúsculas esferas tão pequenas quanto vírus que são usadas para administrar drogas – usando ondas sonoras para criar bolhas microscópicas que explodem como balões.
O trabalho revela como as ondas sonoras podem controlar com precisão as nanopartículas moles, que são menos capazes do que as suas contrapartes duras de suportar mudanças físicas no corpo à medida que entregam a sua carga.
“Muitos medicamentos são frágeis, portanto, controlar como essas nanopartículas moles se transformam ao longo do tempo é extremamente importante para a distribuição de medicamentos e outras aplicações médicas”, disse Ming Guo, professor associado de ciência e engenharia de materiais.
“O uso do som nos dá uma maneira de direcionar de forma não invasiva a quantidade e a rapidez com que os medicamentos devem ser liberados, proporcionando um novo nível de controle para atingir doenças e tecidos.
Guo e colegas relataram sua técnica nanomecânica acústica hoje na revista Advanced Materials.
As nanopartículas cheias de líquido têm demonstrado grande potencial para fornecer terapias, mas são mais suscetíveis do que as nanopartículas sólidas às forças físicas e biológicas do corpo. Além da liberação prematura de medicamentos durante o parto, os cientistas também temem que o corpo possa remover as nanopartículas antes que cheguem ao destino pretendido.
Uma solução poderia ser ajustar o material que transporta o medicamento – como o polímero, lipídio ou metal – para tornar as nanopartículas mais resistentes. Mas isso muitas vezes complica a química da nanopartícula, tornando mais difícil controlar a forma como ela libera a droga.
Uma opção mais suave para controlar a dose do medicamento é usar gatilhos externos, como luz, calor ou ultrassom. Mas estes métodos também muitas vezes vêm com controlos complicados ou imprecisos, disse Guo.
“Por exemplo, a luz pode ser muito invasiva e induzir efeitos colaterais indesejados”, disse ela. “E embora o ultrassom tenha uma resolução espacial e temporal muito maior, o controle preciso dos efeitos mecânicos requer uma engenharia cuidadosa dos pulsos de ultrassom.
Em sua busca para desenvolver uma maneira de manipular com precisão nanopartículas moles usando ultrassom, Guo e colegas estabeleceram um processo de duas etapas.
Primeiro, eles projetaram nanopartículas com um núcleo de perfluorocarbono líquido cercado por uma camada de bicamada lipídica, assim como uma membrana celular.
A equipe descobriu que quando as nanopartículas eram colocadas em um líquido e depois pulsadas com ultrassom, as ondas sonoras criavam pequenas bolhas dentro das nanopartículas. Com o tempo, essas bolhas se expandiram, rompendo a casca lipídica e liberando o núcleo líquido.
“A ruptura acionada acusticamente só ocorre quando o tamanho e a concentração das bolhas e sua taxa de crescimento atingem um certo limite”, disse Guo. “E descobrimos que os parâmetros de ultrassom poderiam ser projetados para manipular com precisão esses parâmetros.”
Como prova de conceito, os pesquisadores usaram a técnica para entregar uma carga fluorescente, que substituiu um medicamento, em células de uma placa de laboratório. Os resultados sugeriram que o método poderia ser usado para controlar a distribuição de medicamentos dentro do corpo.
Para os próximos passos, a equipa de Guo planeia concentrar-se em como os parâmetros acústicos poderiam ser adaptados para a libertação controlada de medicamentos para diferentes doenças e tecidos. “Um desafio fundamental será garantir que estes parâmetros possam ser traduzidos clinicamente”, disse Guo. “Estamos muito encorajados com a validação in vitro inicial e isso orientará o nosso trabalho futuro.”
