Nos últimos anos, engenheiros biomédicos têm desenvolvido técnicas promissoras que podem ajudar a diagnosticar doenças ou atingir precisamente regiões específicas dentro do corpo humano. Entre essas estratégias terapêuticas promissoras estão métodos que dependem do uso de nanopartículas (NPs), partículas minúsculas entre 1 e 100 nm de tamanho.

Essas minúsculas partículas poderiam precisamente criar imagens de regiões dentro do corpo ou entregar medicamentos a locais alvos. Apesar do potencial dos NPs, por várias razões suas vantagens terapêuticas têm sido limitadas até agora.

A primeira razão principal é que o tamanho dessas minúsculas partículas frequentemente limita sua capacidade de entrar e penetrar em tecidos-chave dentro do corpo, tornando-as ineficazes para administrar medicamentos nas concentrações necessárias. Além disso, quando essas partículas são introduzidas no corpo humano , elas são frequentemente rapidamente capturadas pelo sistema reticuloendotelial (RES), que é responsável por identificar objetos estranhos e eliminá-los da corrente sanguínea.

Pesquisadores do Proteogenomics Research Institute for Systems Medicine recentemente se propuseram a explorar o potencial de entregar NPs ao tecido pulmonar através de barreiras celulares, alavancando estruturas especializadas conhecidas como caveolae. Seu artigo, publicado na Nature Nanotechnology , demonstra a viabilidade dessa abordagem em uma série de experimentos iniciais envolvendo ratos adultos.

"Os NPs têm um potencial clínico tremendo, ainda não explorado, para transportar e administrar agentes terapêuticos e de imagem sistemicamente com precisão tecidual", escreveram Tapas R. Nayak, Adrian Charastina e seus colegas em seu artigo.

"Mas seu tamanho contribui para a rápida eliminação pelo sistema reticuloendotelial e a baixa penetração das principais barreiras das células endoteliais (EC), limitando a captação, a segurança e a eficácia do tecido alvo. Descobrimos a capacidade do sistema de bombeamento das caveolas das EC de ultrapassar a eliminação e entregar NPs de forma rápida e específica aos pulmões."

Os pesquisadores realizaram vários experimentos onde tentaram usar NPs metálicos e dendríticos de diferentes tamanhos para obter imagens e administrar medicamentos aos pulmões de ratos. Para fazer isso, eles empregaram uma abordagem alternativa, que depende do sistema de bombeamento de caveolae (CPS) para extrair as partículas do corpo, em oposição ao RES.

Caveolae são pequenas invaginações na membrana das células que podem transportar moléculas através das células endoteliais que revestem os vasos sanguíneos. O CPS é o processo pelo qual as caveolae podem transportar essas moléculas para tecidos específicos, que a equipe alavancou como parte de seu estudo.

As descobertas iniciais são altamente promissoras, pois descobriram que seu método proposto permitiu a obtenção de imagens altamente precisas dos pulmões dos ratos e a administração de medicamentos aos tecidos pulmonares alvo usando NPs, sem os problemas tipicamente associados à expulsão das partículas. Novos estudos podem explorar ainda mais o potencial de administração de NPs ao pulmão, visando o CPS, ao mesmo tempo em que lançam luz sobre fatores que influenciam a eficácia dessa abordagem, como o tamanho e o formato das partículas usadas.

"Esses resultados revelam o quanto as CEs podem limitar e promover a penetração de NPs no tecido e as limitações dependentes de potência e tamanho do sistema de bombeamento das caveolas", escreveram Nayak, Charastina e seus colegas.

"Este estudo fornece um novo paradigma de redirecionamento para NPs para evitar a captação do sistema reticuloendotelial e alcançar nanoentrega rápida e precisa para futuras aplicações diagnósticas e terapêuticas."