Micromaquinas
Nanoengenheiros da Universidade da Califórnia, em San Diego, demonstraram pela primeira vez o uso de micro-máquinas para tratar infecções bacterianas no estômago. Esses minúsculos veículos, cada um com cerca da metade da largura de um cabelo humano, flutuam rapidamente pelo estômago, neutralizando o ácido gástrico e liberando sua carga de antibióticos no pH certo.
Nanoengenheiros da Universidade da Califórnia, em San Diego, desenvolveram as primeiras micro-máquinas para tratar infecções bacterianas. Imagem: Laboratório de Nanobioeletrônica da UC San DiegoOs pesquisadores disseram que esse método de entrega usando micro-máquinas é um novo método promissor para o tratamento de doenças do estômago e do trato gastrointestinal com medicamentos sensíveis ao ácido. A chave para seu sucesso é a colaboração entre as equipes de pesquisa dos professores de nanoengenharia Joseph Wang e Lianfang Zhang na Escola de Engenharia da UC San Diego Jacobs. Wang e Zhang conduziram um estudo in vivo da operação de micro-máquinas, e este estudo é o primeiro exemplo de micro-máquina no tratamento de
infecção bacteriana .
O ácido gástrico pode interromper medicamentos administrados por via oral, como antibióticos e produtos farmacêuticos à base de proteínas. Os medicamentos usados para tratar infecções bacterianas, úlceras e outras doenças no estômago geralmente são tomados com substâncias adicionais chamadas inibidores da bomba de prótons para inibir a produção de
ácido estomacal . Porém, com o uso prolongado ou altas doses, os inibidores da bomba de prótons podem causar efeitos colaterais, incluindo dores de cabeça, diarréia e fadiga. Em casos mais graves, eles podem causar ansiedade ou depressão.
As micromaquinas têm um mecanismo embutido para neutralizar o ácido no estômago e fornecer eficientemente suas cargas úteis - sem o uso de inibidores da bomba de prótons.
"Este é um tratamento de micro-usinagem de uma etapa que combina a neutralização ácida com a ação terapêutica", disse Berta Esteban-Fernandez de Avila, estudante de graduação da equipe de pesquisa Wang da Universidade da Califórnia em San Diego e um dos primeiros autores deste artigo.
A micro-máquina consiste em um núcleo esférico de magnésio revestido com uma camada protetora de dióxido de titânio, seguida por uma camada de antibiótico claritromicina e uma camada externa de um polímero carregado positivamente chamado quitosana, que permite que os motores adiram à
parede do estômago .
Essa ligação também é aprimorada pelo movimento de micro-máquinas, que são alimentadas pelo próprio ácido do estômago. Os núcleos de magnésio reagem com o ácido estomacal, criando um fluxo de micro-bolhas de hidrogênio que movem os motores dentro do estômago. Essa reação também reduz temporariamente a quantidade de ácido no estômago, elevando o nível de pH para que as micromáquinas possam liberar a droga e concluir o tratamento. O pH normal do estômago é restaurado dentro de 24 horas.
In vivo
Os pesquisadores testaram micro-máquinas em camundongos com
infecções por Helicobacter pylori . Micromaquinas preenchidas com uma dose clínica de antibiótico claritromicina foram administradas por via oral uma vez ao dia por cinco dias consecutivos. Posteriormente, os pesquisadores avaliaram o número de bactérias em cada estômago muscular e descobriram que o tratamento com micro-máquinas era um pouco mais eficaz do que prescrever a mesma dose de antibiótico em combinação com
inibidores da bomba de prótons .
Micromaquinas são feitas de materiais biodegradáveis. Núcleos de magnésio e camadas de polímero se dissolvem no suco gástrico sem a formação de resíduos nocivos.
Os pesquisadores dizem que, embora os resultados atuais sejam promissores, este trabalho ainda está em estágio inicial. A equipe está planejando pesquisas para avaliar melhor as características terapêuticas das micro-máquinas in vivo e compará-las com outros métodos padrão de tratamento de doenças estomacais. Os pesquisadores também planejam testar várias combinações de medicamentos com micro-máquinas para tratar muitas doenças do
estômago e em diferentes partes do trato gastrointestinal. Em geral, os pesquisadores dizem que este trabalho abre as portas para o uso de motores sintéticos como plataformas ativas de administração de medicamentos para o tratamento de doenças in vivo.
