E se os médicos pudessem orientar os tratamentos que salvam vidas através do corpo usando nada além de um ímã?
Uma equipe interdisciplinar da Swanson Faculty of Engineering da Universidade de Pittsburgh está trabalhando para tornar essa idéia uma realidade. Eles desenvolveram micropartículas de ferro de seda (SIMPs) – portadores fundamentais, magnéticos e biodegradáveis projetados para fornecer medicamentos e tratamentos diretamente a locais específicos no corpo, como aneurismas ou tumores.
O esforço é liderado pelo ex -aluno de Pitt Ande Marini (Bioe PhD ’25), agora estudioso de pós -doutorado em cirurgia cardiotorácica na Universidade de Stanford, ao lado de David Vorp, John A. Swanson Professor de bioengenharia e Justin Weinbaum, professor assistente de pesquisa de bioengenharia.
Suas descobertas, intituladas “Conjugação química do óxido de ferro Nanopartículas Para o desenvolvimento de partículas de seda magneticamente diretas ” (Doi: 10.1021/acsami.4c17536), foram publicados na edição de fevereiro de Materiais Aplicados e Interfaces ACS.
Marini e seus colegas foram motivados pelo trabalho em andamento de seu laboratório para melhorar as opções de tratamento para aneurismas da aorta belly (AAA), uma condição que pode ser deadly se não for tratada e contribui para quase 10.000 mortes anualmente.
Sua abordagem se concentra na entrega não invasiva e em estágio inicial de terapias regenerativas usando vesículas extracelulares-cápsulas pequenas e ligadas à membrana que ajudam as células a se comunicarem.
Queremos encontrar uma maneira de fornecer vesículas extracelulares no native de um aneurisma aórtico belly da maneira menos invasiva possível. Prevemos que poderíamos injetar vesículas extracelulares em um transportador e, de alguma forma, guiar o transportador para o exterior da parede da aórtica, por isso tivemos a idéia de usar a atração magnética.
David A. Vorp, Departamento de Bioengenharia, Universidade de Pittsburgh
Para dar vida a essa idéia, a equipe fez uma parceria com a Mostafa Bamewy, professora associada de engenharia mecânica e ciência de materiais na Swanson Faculty e seu ex -doutorado. Aluno, Golnaz Tomaraei (ou seja, PhD ’23).
Sua experiência em nanomateriais e a fabricação foi essencial para produzir o nanopartículas magnéticascada um a cem milésésimos na largura de um cabelo humano. Nessa escala, os materiais se comportam de maneira diferente, assumindo propriedades como capacidade de resposta magnética.
Nosso papel period sintetizar nanopartículas magnéticas com as propriedades certas e ligá -las à seda para que elas permanecessem presas durante o movimento. Você pode pensar nisso como a carga de reboque, criamos as partículas para transportar drogas, e as nanopartículas são o gancho de reboque.
Mostafa Legewy, Departamento de Engenharia Mecânica e Ciência dos Materiais, Universidade de Pittsburgh
Embora os materiais magneticamente orientadores já tenham sido usados em aplicações médicas antes, o que diferencia esse trabalho é a ligação química das partículas magnéticas à seda – um materials biocompatível já aprovado pelo FDA – usando a glutationa composta.
Pontemos biomateriais e conjugação química para criar partículas que poderiam ser guiadas magneticamente. Ao unir quimicamente as nanopartículas de óxido de ferro para a fibroína de seda regenerada, aumentamos sua móvel magnética para que possamos localizá -los externamente em um native de interesse no corpo.
Ande X. Marini, Departamento de Bioengenharia, Universidade de Pittsburgh
Esse avanço abre uma série de possibilidades futuras, desde tratamentos direcionados ao câncer até terapias regenerativas para doenças cardiovasculares. O próximo passo imediato estará carregando essas transportadoras com agentes terapêuticos.
Marini disse: “Com este artigo, estamos mostrando que podemos criar uma transportadora vazia que pode ser movida magneticamente. O próximo passo é descobrir que tipo de carga podemos carregar, fatores regenerativos, medicamentos ou outros materiais que as pessoas desejam localizar magneticamente. Seja entregando medicamentos contra o câncer com menos efeitos colaterais ou desacelerando a degradação do tecido em aneurismas, essa tecnologia tem amplo potencial de medicina regenerativa. ”
Para a equipe da BEDEWY, isso também significa continuar refinando a estrutura molecular das partículas e otimizando como elas liberam sua carga ao longo do tempo.
BEDEWY disse: “Estamos tentando criar uma caixa de ferramentas de tratamentos e, na ciência dos materiais, há muito espaço para criar mais ferramentas que podem ser úteis para médicos e bioengenheiros para ajudar a criar diferentes maneiras de resolver problemas no corpo. Este é um projeto emocionante em que pessoas com conjuntos de especialistas muito diferentes se uniram para resolver um problema e produzir um resultado que poderia ter um imenso impacto nas vidas humanas. ”
Referência do diário:
Marini, machado, et al. (2025) Conjugação química de nanopartículas de óxido de ferro para o desenvolvimento de partículas de seda magneticamente direcionáveis. Materiais Aplicados e Interfaces ACS. doi.org/10.1021/acsami.4c17536.