Uma carona indesejada

Microscopia de transmissão das nanopartículas feitas à base de sílica multifuncionalizadas

O químico Oswaldo Alves juntamente com sua equipe observou, após vários experimentos, que nanopartículas carregadas de fármacos empregadas no tratamento de células tumorais também transportavam para dentro das células a mistura de vitaminas, proteínas e sais minerais que mantém as células vivas no meio de cultura. Tal descoberta sugeriu que essas nanoestruturas não eram veículos tão eficientes para o transporte de medicamento quanto se acreditava, uma vez que poderiam levar para dentro das células substância nocivas, funcionando então como cavalos de Troia. 

Até então, Alves e outros pesquisadores acreditavam que os fármacos eram levados às células sem interferências externas, pois as nanocápsulas ficam protegidas por uma capa formada por proteínas que ajuda a manter e proteger o medicamento no interior de seus poros. Neste estudo, os pesquisadores explicaram que essas nanoestruturas também atraem moléculas avessas à água, desencadeando reações químicas que podem comprometer ou até mesmo bloquear a liberação do fármaco preso aos seus microporos.

"Essas interações comprometeriam a eficácia do experimento", diz Alves em seu laboratório no Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). "Podemos dizer, por exemplo, que é o fármaco que está agindo quando, na verdade, os resultados obtidos podem ser fruto da interação química entre o medicamento e as moléculas intrusas", ele observa. Também de acordo com ele, isso pode fazer com que a quantidade de fármaco encapsulado não chegue completamente às células.

"A verificação de que algumas moléculas conseguem furar a barreira proteica que recobre as nanopartículas pode fazer com que muitos trabalhos já feitos tenham de ser revisados", diz o biólogo Diego Stéfani Teodoro Martinez, do grupo de Alves.

Entretanto, os pesquisadores ainda não sabem como se dá essa interação químca. O mais importante, de acordo com Diego Stéfani, é que as moléculas intrusas, por conta própria, não pareciam ser capazes de penetrar nas células.

"Precisamos investigar melhor esse fenômeno. Não sabemos quanto do fármaco sai da partícula e quantos componentes são capazes de invadi-la [...]", diz o químico Amauri Jardim de Paula, autor principal do estudo. "O próximo passo é tentar controlar a quantidade de moléculas que entram na célula e entender se esse fenômeno ocorre de modo diferente em outros meios de cultura".

Para mais informações sobre o tema, acesse Revista Pesquisa FAPESP.

Nanotecnologia a favor da energia limpa

O professor assistente Alexander Orlov, da Stony Brook University, juntamente com alguns colegas do Brookhaven National Laboratory, descobriram que o uso de nanopartículas de ouro menores que um nanômetro para a produção de hidrogênio é o melhor método de co-catálise já pesquisado. Nas palavras do professor Orlov "Esta é a primeira demonstração do incrível potencial das pequeníssimas partículas de metal (menores do que doze átomos) para a produção de combustível a partir da água". O grupo de pesquisa observou que, ao reduzir-se o tamanho das partículas de metal para menos de um nanômetro, houve um grande aumento da habilidade dessas partículas de facilitar a produção de hidrogênio a partir de água utilizando luz solar (cerca de 35 vezes, comparado aos outros materiais).

Para explicar o fascinante resultado, Professor Orlov está colaborando com o professor de Computação no Brookhaven National Lab Dr. Yan Li, que encontrou interessantes anomalias nas propriedades eletrônicas dessas partículas pequenas. Professor Orlov assume que eles ainda estão no começo da jornada para utilizar partículas tão pequenas na produção de energia limpa. A respeito desse assunto de energia, o professor ressalta a importância da pesquisa pelo fato de ser mais uma alternativa que nos livrará da dependência dos combustíveis fósseis. 

"Uma estratégia possível é desenvolver uma economia baseada na energia a partir do hidrogênio, que pode oferecer potencialmente numerosos desenvolvimentos e benefícios na eficiência de energia. Hidrogênio pode certamente ser uma promissora fonte de energia no futuro já que é um combustível bem limpo, que tem como produto final de combustão a água. O desafio atual é encontrar novos materiais, que podem ajudar na produção de hidrogênio por  fontes sustentáveis, como a água." finaliza o professor Alexander Orlov.

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DNA metálico: código genético molda síntese de nanopartículas

O DNA contém o código genético para todos os tipos de moléculas biológicas.

Agora, pesquisadores descobriram que o código contido nas moléculas de DNA também pode controlar a forma final de nanoestruturas inteiramente metálicas.

Os segmentos de DNA foram usados para dirigir o processo de formação de nanopartículas de ouro, dando-lhes os mais diversos formatos.

As propriedades físico-químicas das nanopartículas são largamente determinadas pelo seu formato e pelo seu tamanho. Assim, produzir nanopartículas com formatos e tamanhos precisos é essencial para suas aplicações práticas.

As nanopartículas de ouro são largamente usadas nas pesquisas em medicina, para levar medicamentos diretamente a partes específicas do corpo, assim como em biologia e na composição de novos materiais.

O alfabeto do DNA contém quatro letras A, T, G e C, as iniciais de adenina, timina, guanina e citosina. As "palavras" são formadas segundo uma regra simples: A sempre se liga a T e C sempre se liga a G.

Mas, no caso dessa "genética metálica", as quatro bases e suas combinações podem se ligar de formas diferentes às faces das "sementes" de ouro - os aglomerados iniciais que darão origem às nanopartículas.

A equipe criou um roteiro básico que mostra o papel de cada base na geração de cada formato. [Imagem: Wang et al./Angewandte]

Ao se ligar aos aglomerados iniciais de ouro, as moléculas de DNA dirigem o crescimento dessas sementes, fazendo com que elas resultem em formatos diferentes.

Os experimentos mostraram que as fitas de DNA com sequências de "A" produzem nanopartículas redondas e rugosas. As sequências de "T" formam estrelas. As sequências de "C" geram discos planos. E, finalmente, as sequências de "G" formam hexágonos.

O objetivo dos pesquisadores é mais amplo: estabelecer diferentes sequências de DNA que venham a constituir "códigos genéticos" para sintetizar partículas metálicas, de forma similar à que o DNA desempenha na síntese das proteínas.

Neste estudo inicial, o grupo testou o uso de fitas de DNA com combinações de duas bases - por exemplo, 10 "T" e 20 "A".

A regra geral é que as bases competem entre si, produzindo formatos intermediários, embora o "A" tenha dominância sobre o "T".

"A síntese de nanopartículas codificada por DNA nos dá uma forma nova e simples para produzir nanopartículas com formatos e propriedades previsíveis," disse Yi Lu, da Universidade de Illinois, nos Estados Unidos.

"Essa descoberta terá impactos na bionanotecnologia e aplicações importantes em nossa vida diária, como na catálise, nos sensores, no imageamento e na medicina," completou o pesquisador.

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Nanopartículas inibem 100% de metástases linfáticas em ratos

Segundo uma equipe de estudos formada por cientistas da Universidade de Navarra em colaboração com o Centro de Pesquisa do Câncer de Salamanca, espanhóis descobriram uma forma promissora de tratamento com nanopartículas que inibe 100% das metástases linfáticas em ratos com linfoma de manto.

O tratamento consiste em nanopartículas lipídicas carregadas do fármaco anti-tumoral edelfosina, que é administrado via oral. Estas nanopartículas permitem que o fármaco seja ativado somente nas regiões selecionadas afetadas, destruindo as células tumorais, e, garantem o efeito liberativo de maneira sustentada, se acumulando nos gânglios linfáticos.

O fármaco apresenta baixa toxicidade e por seu meio de administração via oral e não intra venoso como é o caso da quimioterapia, o paciente não precisaria ficar hospitalizado.

A comprovação da eficácia desses nanossistemas terapêuticos foi através de  testes em ratos com linfoma de manto, uma doença atualmente incurável e cuja evolução é variável em cada paciente, embora a média de sobrevivência seja de três a quatro anos.

As nanopartículas do fármaco têm a mesma eficácia de efeito terapêutico quando são administradas a cada quatro dias que o fármaco convencional diário. Além disso, a capacidade antimetastática das nanopartículas com edelfosina é de 100%, enquanto a do fármaco convencional é de 50%.

Estes resultados permitem uma vasta ampliação no campo de visão e na pesquisa e desenvolvimento de novas formas eficazes e seguras no tratamento do câncer.

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Grande inovação em pequena escala

A nanotecnologia é uma ciência que estuda novas propriedades e fenômenos em materiais que contêm um tamanho relativamente pequeno, equivalente a 1 milímetro dividido por 1 milhão de vezes. Partículas com essa característica, quando incorporadas a outros produtos, podem promover uma série de benefícios aos consumidores, sendo alguns exemplos, existentes no Brasil, nanopartículas que têm funções como combater microrganismos ou garantir maior eficiência de adesivos.

Nanopartículas de prata ampliadas

Imagine que você esteja em uma sala, sendo atendido por um dentista e que, provavelmente, sua boca será examinada com a mesma mão que ajustou a iluminação sobre a cadeira odontológica ou que pegou certo aparelho, usado durante a consulta. Muitas bactérias estão presentes nos equipamentos e partir disso, a nanotecnologia aparece para solucionar o problema: Esses objetos, entre outros como a cadeira de dentista, mangueiras e bandejas, podem ser recobertos de material com nanotecnologia de prata que provoca reação na parede celular dessas bactérias, eliminando-as e evitando possíveis contaminações para o paciente seguinte.
A empresa brasileira Nanox, de São Carlos (SP), licencia e coordena a produção e aplicação de produtos tecnológicos com ação antimicrobial, os quais também encontram-se em bebedouros de aço inoxidável e plástico da empresa IBBL, de Itu (SP), como bactericida, e nos secadores de cabelo e chapas de alisamento da  empresa Taiff, sendo as nanopartículas responsáveis por eliminar microrganismos presentes nos jatos de ar ou nas chapas, tornando os cabelos mais limpos.
Percebe-se, então, que os usos da nanotecnologia são ilimitados, podendo abranger desde a sofisticação de sacos de lixo para área hospitalar a tapetes e carpetes onde o objetivo seria eliminar ácaros, agentes relacionados à alergia. Com tantos lançamentos e possibilidades de aplicações nanotecnológicas, a Nanox, que tem concorrência de outras empresas estrangeiras, não deixa de ter contato mais próximo com as universidades brasileiras, como a UFSCar e Unesp, as quais apoiam a pesquisa de alta tecnologia no Brasil e auxiliam esses produtos oferecendo estudos em seus laboratórios equipados, com a finalidade de avaliar o que realmente é nanométrico e quais podem ser suas funções.

Outras utilidades da nanotecnologia já postadas no Blog:
- "Super areia deixa água cinco vezes mais pura"
- "Nanopartículas magnéticas fritam tumor"

Fonte: Revista Pesquisa FAPESP Online - Link