Experimentos demonstram entrega precisa de nanopartículas ao pulmão por meio de sistema de bombeamento de caveolas

Nos últimos anos, engenheiros biomédicos têm desenvolvido técnicas promissoras que poderiam ajudar a diagnosticar doenças ou atingir com precisão regiões específicas dentro do corpo humano. Entre essas estratégias terapêuticas promissoras estão métodos que contam com o uso de nanopartículas (NPs), minúsculas partículas entre 1 e 100 nm de tamanho.

Essas minúsculas partículas poderiam criar imagens com precisão de regiões dentro do corpo ou distribuir medicamentos em locais específicos. Apesar do potencial dos NPs, por várias razões as suas vantagens terapêuticas têm sido até agora limitadas.

A primeira razão principal é que estes partículas minúsculasO tamanho muitas vezes limita sua capacidade de entrar e penetrar nos principais tecidos do corpo, tornando-os ineficazes para administrar medicamentos nas concentrações necessárias. Além disso, quando estas partículas são introduzidas no corpo humanomuitas vezes são rapidamente capturados pelo sistema reticuloendotelial (SRE), responsável por identificar objetos estranhos e eliminá-los da corrente sanguínea.

Pesquisadores do Instituto de Pesquisa Proteogenômica para Medicina de Sistemas recentemente começaram a explorar o potencial de fornecer NPs para tecido pulmonar através de barreiras celulares, aproveitando estruturas especializadas conhecidas como cavéolas. O papel deles, publicado em Nanotecnologia da Naturezademonstra a viabilidade desta abordagem em uma série de experimentos iniciais envolvendo ratos adultos.

“Os NPs têm um potencial clínico tremendo, ainda não alcançado, para transportar e fornecer agentes de imagem e terapêuticos sistemicamente com precisão tecidual”, escreveram Tapas R. Nayak, Adrian Charastina e seus colegas em seu artigo.

“Mas seu tamanho contribui para a rápida eliminação pelo sistema reticuloendotelial e para a fraca penetração das principais barreiras das células endoteliais (CE), limitando a absorção, segurança e eficácia do tecido alvo. Descobrimos a capacidade do sistema de bombeamento de caveolas CE de superar a eliminação e fornecer NPs rapidamente e especificamente nos pulmões.”

Os pesquisadores realizaram vários experimentos onde tentaram usar NPs metálicos e dendríticos de diferentes tamanhos para criar imagens e entregar drogas aos pulmões de ratos. Para fazer isso, eles empregaram uma abordagem alternativa, que depende do sistema de bombeamento de caveolae (CPS) para extrair as partículas do corpo, em oposição ao RES.

Caveolae são pequenas invaginações na membrana das células que podem transportar moléculas através das células endoteliais que revestem os vasos sanguíneos. O CPS é o processo pelo qual as cavéolas podem transportar essas moléculas para tecidos específicos, que a equipe aproveitou como parte de seu estudo.

“NPs de ouro e dendríticos são conjugados a anticorpos direcionados às cavéolas do endotélio microvascular do pulmão”, escreveram Nayak, Charastina e seus colegas. “As análises de imagens SPECT-CT e de biodistribuição revelam que os pulmões dos ratos extraem a maior parte da dose intravenosa em minutos para obter imagens pulmonares precisas e atingir altas concentrações pulmonares que excedem os níveis sanguíneos máximos.”

As descobertas iniciais são altamente promissoras, pois descobriram que o método proposto permitiu a obtenção de imagens altamente precisas dos pulmões dos ratos e a entrega de medicamentos aos tecidos pulmonares alvo usando NPs, sem os problemas normalmente associados à expulsão das partículas. Novos estudos poderiam explorar ainda mais o potencial de entrega de NPs ao pulmão, visando o CPS, ao mesmo tempo que esclarecem os fatores que influenciam a eficácia desta abordagem, como o tamanho e a forma das partículas utilizadas.

“Esses resultados revelam o quanto os ECs podem limitar e promover a penetração tecidual dos NPs e as limitações dependentes da potência e do tamanho do sistema de bombeamento de caveolas”, escreveram Nayak, Charastina e seus colegas.

“Este estudo fornece um novo paradigma de redirecionamento para NPs para evitar a captação do sistema reticuloendotelial e alcançar nanoentrega de precisão rápida para futuras aplicações diagnósticas e terapêuticas.”

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