Inovação acidental: a descoberta inesperada de Notre Dame aumenta a potência das drogas

Por University of Notre Dame, 6 de junho de 2023

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Notre Dame, liderada pelo professor Bradley Smith, encontrou uma nova técnica para tornar os medicamentos existentes mais eficazes, carregando-os em partículas de sílica modificada, conforme detalhado na revista Nanoscale. Crédito: Nanoscale, 2022, DOI: 10.1039/D2NR05528G, Royal Society of Chemistry

Pesquisadores da Universidade de Notre Dame descobriram um método de baixo custo para aumentar a eficácia dos medicamentos, carregando-os em partículas de sílica modificadas termicamente. As partículas alteradas podem reter produtos químicos e controlar sua taxa de liberação, fornecendo assim um caminho para sistemas de administração de medicamentos aprimorados e uma nova compreensão da biomineralização.

Uma técnica recém-descoberta, relatada na revista Nanoscale, oferece uma maneira de baixo custo para aumentar a eficácia dos medicamentos existentes.

"If you take sand and heat it to 500 degrees CelsiusThe Celsius scale, also known as the centigrade scale, is a temperature scale named after the Swedish astronomer Anders Celsius. In the Celsius scale, 0 °C is the freezing point of water and 100 °C is the boiling point of water at 1 atm pressure." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Celsius, nada muda", disse Bradley Smith, Emil T. Hofman Professor de Ciências da Universidade de Notre Dame. Smith, que também é o diretor do Centro de Imagem Integrado de Notre Dame, ficou intrigado quando Canjia Zhai e Cassandra Shaffer, duas alunos de doutorado do Departamento de Química e Bioquímica que trabalhavam em seu laboratório descobriram que haviam alterado a estrutura das partículas de sílica — principal componente da areia — a 80 graus Celsius, temperatura semelhante à de uma xícara de café.

A descoberta aconteceu por acaso. As partículas eram microscopicamente pequenas - um milésimo do diâmetro de um fio de cabelo humano. Mas, como suas contrapartes maiores marcadas como "sílica gel" em embalagens anexadas a novas peças de roupa, essas partículas eram porosas e podiam reter uma substância química. Nesse caso, esse produto químico era um corante azul usado para detectar tumores em camundongos.

O novo corante, desenvolvido no laboratório de Smith, demorava muito para entrar nos poros estreitos das partículas. Então, para fazer as moléculas se moverem mais rapidamente, Shaffer e Zhai aqueceram a mistura quase fervendo e a deixaram durante a noite. Quando voltaram no dia seguinte, puderam ver que as partículas haviam ficado azuis.

Para confirmar que o corante foi totalmente infundido, Shaffer e Zhai contaram com a ajuda de Tatyana Orlova e Maksym Zhukovskyi, especialistas em microscopia do Notre Dame Integrated Imaging Facility.

Crédito: Nanoscale, 2022, DOI: 10.1039/D2NR05528G, Royal Society of Chemistry

Orlova e Zhukovskyi produziram imagens de microscopia eletrônica de alta resolução que mostraram que não apenas o corante foi infundido, mas as próprias partículas de sílica mudaram de forma. As partículas originais eram esferas solitárias levemente pontilhadas de poros como a casca de uma laranja. As novas estruturas eram esféricas e compostas de glóbulos menores preenchidos com corante. Eles também tinham pequenas aberturas aqui e ali que revelavam um núcleo oco no interior. A unidade geral parecia uma framboesa oca.

Após a surpresa da descoberta inicial, surgiram várias questões práticas. Que outros produtos químicos os pesquisadores poderiam carregar em partículas semelhantes em forma de framboesa? E, mais importante, esses produtos químicos permaneceriam ativos mesmo depois que suas estruturas circundantes mudassem de forma?

O colega estudante de doutorado Jordan Chasteen respondeu a essas perguntas, repetindo o processo usando uma droga contra o câncer. Após uma série de testes, ele confirmou que a droga contra o câncer carregada nas partículas ainda estava ativa e capaz de matar células cancerígenas.

Esta descoberta oferece uma nova ferramenta para tornar os medicamentos existentes mais eficazes, disse Smith.

"O que temos agora é uma maneira de percorrer todo o catálogo de medicamentos contendo amina e, seguindo as etapas simples que descobrimos, podemos criar novas versões de medicamentos existentes que podem ser mais eficazes ou ter menos efeitos colaterais indesejados, " ele disse.