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Nanopartícula aumenta em até 10 vezes a eficiência de antibiótico

Publicado em 06 fevereiro 2020

Por André Julião, da Agência FAPESP

Pesquisadores brasileiros desenvolveram uma nanopartícula que, ao ser injetada na corrente sanguínea, é capaz de carrear moléculas de antibiótico diretamente até bactérias Escherichia coli. No local da infecção, o material adere à parede do microrganismo e libera o medicamento de forma controlada, aumentando em até 10 vezes a eficácia do tratamento.

A inovação foi desenvolvida com apoio da FAPESP no Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas. Colaboraram cientistas da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE). Os resultados foram descritos na revista Advanced Functional Materials e renderam destaque na capa do periódico.

“A resistência a antibióticos é um problema de saúde pública global. Uma das soluções é criar novas formas de eliminar as bactérias, e as nanopartículas podem ser uma opção. O problema é que esses microganismos têm uma parede celular muito pouco complexa e, por isso, não há muitos pontos de ancoragem, ou seja, locais em que a nanopartícula possa se ligar e agir”, explicou à Agência FAPESP Mateus Borba Cardoso, pesquisador do CNPEM e coordenador do trabalho.

O grupo de Campinas trabalha no desenvolvimento de nanopartículas que possam ser usadas para combater, além de bactérias, vírus e células tumorais (leia mais em: agencia.fapesp.br/31786).

No estudo recém-divulgado, o antibiótico tetraciclina foi encapsulado em nanopartículas de sílica revestidas com uma camada de gluconamida, um tipo de carboidrato. A formulação foi então colocada para interagir in vitrocom bactérias E. coli, usadas como modelo de estudo.

“A parede bacteriana é constituída por moléculas de lipopolissacarídeo, um carboidrato complexo. Procuramos outro tipo de carboidrato capaz de se ligar à parede e a gluconamida se mostrou a melhor opção”, contou Cardoso.

Segundo o pesquisador, a ideia é promover uma ação seletiva, atingindo diretamente as bactérias e liberando uma dose de medicamento suficiente para eliminá-las. Em tese, tal estratégia ajudaria a evitar o surgimento de microrganismos resistentes ao medicamento.

Na comparação com as formas mais comuns de administração da droga, a nanopartícula mostrou-se de cinco a 10 vezes mais eficiente para eliminar as bactérias.

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“O protocolo convencional prevê administrar uma dose do fármaco suficiente para circular por várias partes do organismo até atingir as bactérias. Grande parte do princípio ativo é degradada durante o caminho e só uma fração realmente chega ao alvo. Com a nanopartícula o tratamento foi otimizado”, explicou o pesquisador.

O artigo tem como primeira autora Larissa Brentano Capeletti, que realizou o trabalho no LNNano-CNPEM durante estágio de pós-doutorado, com apoio da FAPESP.

Partículas invisíveis

Para obter evidências de que a nanopartícula chegaria às bactérias depois de injetada na corrente sanguínea, os pesquisadores precisavam testar se ela seria reconhecida e eliminada pelo sistema imune.

“Um grande desafio quando uma nanopartícula está no sangue é passar incólume por proteínas especializadas em detectar invasores. Elas se ligam a corpos estranhos para indicar aos mecanismos de defesa o alvo a ser eliminado. Quando isso ocorre, o tratamento não se efetiva”, disse Cardoso.

Uma das vantagens da gluconamida é não interagir com essas proteínas de defesa. Testes feitos com soro fetal bovino, modelo usado para mimetizar as proteínas do sangue humano, mostraram que a nanopartícula não induzia a formação de coroas, aglomerado de proteínas que sinalizam a invasão. Tal resultado sugere que a nanopartícula não seria detectada pelo sistema imune.

Além desse teste, os pesquisadores submeteram a nanopartícula a amostras de sangue humano. A interação não causou efeitos nos glóbulos vermelhos, indicando que a nanopartícula não é tóxica. A mesma partícula sem o revestimento de gluconamida, por sua vez, mostrou-se prejudicial às células sanguíneas.

O grupo trabalha agora no aprimoramento estrutural da nanopartícula. O objetivo é garantir que, após a liberação do medicamento no local da infecção, o material se degrade e possa ser eliminado do organismo.

O artigo Gram-Negative Bacteria Targeting Mediated by Carbohydrate–Carbohydrate Interactions Induced by Surface-Modified Nanoparticles (doi: 10.1002/adfm.201904216), de Larissa Brentano Capeletti, Jessica Fernanda Affonso de Oliveira, Lívia Mesquita Dias Loiola, Flávia Elisa Galdino, Denys Ewerton da Silva Santos, Thereza Amélia Soares, Raul de Oliveira Freitas e Mateus Borba Cardoso, pode ser lido em: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201904216.

Fonte: Agência FAPESP