Partículas microscópicas de “flores” guiadas por ultrassom mostram-se promissoras na administração direcionada de medicamentos

Como os medicamentos podem ser direcionados para locais precisos do corpo onde precisam agir? Os cientistas vêm pesquisando essa questão há muito tempo. Um exemplo seria administrar medicamentos contra o câncer diretamente em um tumor, para que eles só tenham efeito em um native específico, sem causar efeitos colaterais no resto do corpo. Estão em andamento pesquisas para identificar partículas transportadoras às quais os ingredientes ativos possam se ligar.

As partículas deste tipo devem satisfazer uma série de requisitos, incluindo os três seguintes: primeiro, devem ser capazes de absorver o maior número possível de moléculas da substância activa; segundo, deve ser possível guiá-los através da corrente sanguínea utilizando uma técnica simples como o ultrassom; e terceiro, deve ser possível acompanhar a sua viagem através do corpo com um procedimento de imagem não invasivo. Este último ponto é a única forma de verificar se os medicamentos foram entregues com sucesso.

Encontrar uma solução única que atenda a todos esses requisitos tem sido um desafio. A pesquisa liderada pela ETH Zurich revelou agora uma classe especial de partículas que atende a todos esses critérios. Essas partículas não são apenas eficazes; eles também parecem visualmente impressionantes ao microscópio, lembrando pequenas flores de papel ou rosas do deserto. São feitas de pétalas extremamente finas que se organizam em flores. Essas partículas de flores têm de 1 a 5 micrômetros de diâmetro, um pouco menor que um glóbulo vermelho.

A sua forma tem duas vantagens principais. Primeiro, as partículas das flores têm uma área superficial enorme em relação ao seu tamanho. Os espaços entre os muitos densamente compactados pétalas de flores têm apenas alguns nanômetros de largura e agem como poros. Isto significa que podem absorver grandes quantidades de substâncias terapeuticamente ativas. Em segundo lugar, as pétalas das flores se espalham ondas sonoras ou podem ser revestidos com moléculas que absorvem luz e, portanto, podem ser facilmente visíveis por meio de ultrassom ou imagens optoacústicas.

Estas descobertas acabam de ser relatadas pelos grupos liderados por Daniel Razansky e Metin Sitti num estudo publicado no diário Materiais Avançados. Razansky é professor de imagens biomédicas com dupla nomeação na ETH Zurique e na Universidade de Zurique. Sitti é especialista em microrobótica e, até recentemente, foi professor na ETH Zurique e no Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes em Stuttgart antes de se mudar para a Universidade Koç em Istambul.

Melhor que bolhas de gás

“Anteriormente, os pesquisadores investigavam principalmente pequenas bolhas de gás como método de transporte pela corrente sanguínea usando ultrassom ou outros métodos acústicos”, disse Paul Wrede, coautor do estudo e estudante de doutorado no grupo de Razansky. “Agora demonstramos que micropartículas sólidas também podem ser guiadas acusticamente.” A vantagem das partículas de flores sobre as bolhas é que elas podem ser carregadas com maiores quantidades de moléculas de ingrediente ativo.

Os pesquisadores demonstraram que as partículas das flores poderiam ser carregadas com uma droga contra o câncer em experimentos em placas de Petri. Eles também injetaram as partículas na corrente sanguínea dos ratos. Usando ultrassom focalizado, eles conseguiram manter as partículas em uma posição pré-determinada dentro do sistema circulatório. Isto foi bem sucedido apesar da rápida circulação sanguínea em torno das partículas.

O ultrassom focalizado é uma técnica pela qual as ondas sonoras são concentradas em um ponto localizado. “Em outras palavras, não apenas injetamos as partículas e esperamos pelo melhor. Na verdade, nós as controlamos”, disse Wrede. Os pesquisadores esperam que um dia esta tecnologia seja usada para administrar medicamentos a tumores ou coágulos que bloqueiam os vasos sanguíneos.

As partículas podem ser feitas de uma variedade de materiais e ter revestimentos diferentes dependendo da finalidade para a qual estão sendo utilizadas e do procedimento de imagem preferido dos pesquisadores para controlar a posição das partículas. “O princípio de funcionamento subjacente baseia-se na sua forma, não no materials de que são feitos”, disse Wrede.

Em seu estudo, os pesquisadores investigaram detalhadamente as partículas de flores feitas de óxido de zinco. Eles também testaram partículas feitas de poliimida e um materials compósito composto de níquel e compostos orgânicos.

Agora os pesquisadores gostariam de refinar seu conceito. Eles planejam realizar primeiro mais testes em animais, após os quais a tecnologia poderá se tornar benéfica para pacientes com doenças cardiovasculares ou câncer.