Sciam
Clique e assine Sciam
Notícias

Micromotores autônomos transportam substâncias pelo corpo

Minúsculas estruturas podem ser usadas para melhorar a eficiência de medicamentos

ACS Nano
In 2012, Wang e seus colegas criaram micromotores acionados por ácidos, que ofereciam o potencial de operar os dispositivos em fluidos corporais, como sucos gástricos.

 

 
Por Katherine Bourzac e Chemical & Engineering News

A ideia soa como algo saído de um romance de ficção científica: minúsculas máquinas médicas zanzando pelo corpo, ministrando medicamentos, coletando amostras de tecidos, ou até realizando pequenos reparos cirúrgicos.

Pela primeira vez, pesquisadores demonstraram um micromotor simples, capaz de se autopropulsionar dentro do corpo (ACS Nano 2014, DOI: 10.1021/nn507097k).

Quando introduzido no estômago de um camundongo, o dispositivo “nada” até o revestimento estomacal e libera sua carga medicamentosa.

O estudo é um marco importante, comemora Thomas E. Mallouk, que desenvolve nano e micromotores da Pennsylvania State University. E ele mostra o potencial de partículas autônomas para, possivelmente, aprimorar as funções de nanopartículas transportadoras de fármacos e agentes imageadores.

Nos últimos anos, pesquisadores projetaram micromotores que reagem com substâncias químicas ao seu redor em algum tipo de solução para produzir jatos de diminutas bolhas, que os impulsionam para frente, ou que são dotados de partes móveis capazes de executar alguma tarefa, como classificar células em tubos de sangue.

Mas, até agora, ninguém havia testado os dispositivos dentro de um animal.

Joseph Wang, um nanoengenheiro na University of Californiaem San Diego(UCSD), explica que um grande desafio tem sido o combustível com o qual os motores reagem para se mover.

Seus primeiros protótipos, por exemplo, utilizavam peróxido de hidrogênio (a popular água oxigenada) tóxico.

Mas Wang e outros cientistas querem projetar novos nanomotores que utilizem substâncias químicas encontradas em um organismo como combustível, sem que produzam subprodutos tóxicos.

Em 2012, Wang e seus colegas produziram micromotores ativados por ácidos, que ofereciam o potencial de mover os dispositivos em fluidos corporais, como sucos gástricos (J. AM. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja210874s).

Esses dispositivos consistem em tubos cilíndricos de 20 mícrons (μm, milésimos de milímetro] de comprimento por 5 μm de largura do polímero biocompatível poli (3,4-etilenodioxitiofeno), ou PEDOT, cheios de zinco, que reduz íons de hidrogênio para produzir bolhas de gás hidrogênio.

Esses tubos podem atingir velocidades de cerca de 60 μm por segundo.

No novo estudo, Wang trabalhou com Liangfang Zhang, um pesquisador de nanomedicina na UCSD, para testar a capacidade desses micromotores de ministrarem cargas, no caso, medicamentos, às paredes estomacais de camundongos.

Os pesquisadores acreditavam que, ao contrário de partículas passivas, as versões movidas a jatopropulsão podiam penetrar a espessa camada de muco que reveste o estômago e permanecer aninhadas ali até se dissolverem.

Primeiro, a equipe comparou os micromotores impelidos a zinco com outros cheios de platina, que não reagem com ácido para produzir bolhas propulsoras.

Os pesquisadores usaram um tubo para ministrar doses precisas dos dois tipos de partículas nos estômagos de camundongos. Após duas horas, quase quatro vezes mais micromotores de zinco que partículas de platina permaneceram no tecido estomacal.

Isso sugeriu que os motores a jatopropulsão eram capazes de penetrar aquela espessa camada de muco.

Em seguida, eles testaram a capacidade dos micromotores de ministrar carga em forma de nanopartículas de ouro.

Quando os camundongos receberam uma dose oral de micromotores cujo revestimento de polímero havia sido permeado com nanopartículas de ouro, os animais acabaram apresentando 168 nanogramas de ouro (ng/o) por grama de tecido estomacal após duas horas. Os animais que receberam uma dose equivalente de nanopartículas de ouro tinham apenas 53,6 ng/o.

De acordo com os cientistas, esses resultados mostram o uso de micromotores pode melhorar a eficiência da entrega de substâncias.

A equipe também não observou sinais de toxicidade ou reações imunes provocados pelos micromotores nos animais. Os micromotores se dissolveram completamente nos estômagos das cobaias sem gerar subprodutos tóxicos.

Agora, a equipe da UCSD planeja desenvolver seu projeto com base nesses resultados iniciais ao acrescer mais funcionalidades às suas partículas.

“Estamos tentando muni-las de “nanogarras” que se moverão em resposta a mudanças no pH”, anuncia Joseph Wang.

Este artigo é reproduzido com permissão de Chemical & Engineering News (© American Chemical Society). O artigo foi publicado originalmente em 21 de janeiro de 2015.

Publicado em Scientific American em 23 de janeiro de 2015.