Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Melbourne do Caruso Nanoengineering Group criou um sistema inovador de administração de medicamentos com excelente potencial para melhorar o desenvolvimento de medicamentos.
A equipe foi pioneira em um sistema de entrega de medicamentos que é uma rede de coordenação composta apenas por íons metálicos e biomoléculas, conhecida como rede metal-biomolécula (MBN). Este sistema elimina a necessidade de ‘transportadores’ complicados de medicamentos, tornando-o potencialmente mais útil numa série de aplicações.
A pesquisa foi publicada em Avanços da Ciência e foi liderado pelo Melbourne Laureate Professor e NHMRC Management Fellow Frank Caruso, do Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Engenharia e Tecnologia da Informação, com os pesquisadores Dr. Wanjun Xu e Dr. Zhixing Lin como primeiros autores.
As nanopartículas de MBN são formadas pela combinação de íons metálicos não tóxicos (como aqueles absorvidos pela dieta, como cálcio ou ferro) com biomoléculas de fosfonato (como o DNA, que é o alicerce da vida). As nanopartículas de MBN são quimicamente e metabolicamente estáveis e possuem propriedades antivirais, antibacterianas, antifúngicas, anti-inflamatórias e anticancerígenas.
Dr. Zhixing disse que um dos benefícios mais significativos do sistema MBN será o potencial aumento do sucesso no desenvolvimento de medicamentos, porque utiliza materiais altamente compatíveis com o corpo humano e evita o uso de sistemas transportadores de medicamentos potencialmente tóxicos.
“Criamos redes metal-orgânicas funcionais que podem facilmente montar medicamentos biomoleculares para aplicações biomédicas, como terapias anticâncer ou antivirais, entrega de genes, imunoterapia, biossensor, bioimagem ou entrega de medicamentos”, disse o Dr. Zhixing.
Um grande número de transportadores de medicamentos foi desenvolvido por cientistas de todo o mundo, mas muitos deles falham devido à toxicidade de materiais que evocam uma resposta imunológica.
“Atualmente, os desafios do desenvolvimento e aprovação de medicamentos significam que apenas cerca de um em cada 10.000 compostos de medicamentos, em média, alcança a aprovação do mercado, com muitos outros falhando devido a questões de segurança. Quaisquer componentes adicionais não funcionais em transportadores podem potencialmente aumentar toxicidade”, disse o Dr. Wanjun.
A equipe teve que superar o desafio de que cargas biomoleculares “livres” muitas vezes não conseguem atingir suas células-alvo para atingir a função biológica necessária. Ao longo do projeto de dois anos, eles conseguiram minimizar o uso de componentes extras e não funcionais e criar um sistema de materiais mais simples, com maior potencial de sucesso, sem comprometer o desempenho.
Existem várias estratégias para garantir que as nanopartículas de MBN sejam ativadas no native necessário. Por exemplo, num ambiente ácido de cancro, como em tumores associados ao cancro da mama, onde o microambiente tumoral é tipicamente mais ácido do que os tecidos circundantes, as nanopartículas projetadas podem desmontar-se.
O professor Caruso disse que os MBNs são ‘ajustáveis’, o que significa que podem ser customizados para diversas aplicações biomédicas, com tamanho, carga, alvo potencial, bem como outras propriedades que podem ser projetadas selecionando diferentes biomoléculas, íons metálicos e condições de montagem. “Ele fornece uma abordagem modular para construir nanopartículas multifuncionais com diversas composições.”
“Nosso sistema fornece insights sobre mecanismos fundamentais de montagem e nos permitirá criar uma biblioteca de nanopartículas bioativas para a biomedicina, bem como para a ciência ambiental, onde também existem barreiras biológicas à entrega”, disse o professor Caruso.
A próxima fase da pesquisa da equipe se concentrará na obtenção de uma compreensão mais profunda do sistema MBN e em testá-lo para formular materiais avançados destinados ao tratamento de doenças.
