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Engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego desenvolveram robôs microscópicos, conhecidos como microrobôs, capazes de nadar pelos pulmões para fornecer medicamentos que combatem o câncer diretamente aos tumores metastáticos. Esta abordagem mostrou-se promissora em ratos, onde inibiu o crescimento e a propagação de tumores que tinham metástase para os pulmões, aumentando assim as taxas de sobrevivência em comparação com os tratamentos de controlo.
As descobertas estão detalhadas em um artigo publicado em 12 de junho em Avanços da Ciência.
Os microrobôs são uma combinação engenhosa de biologia e nanotecnologia. Eles são um esforço conjunto entre os laboratórios de Joseph Wang e Liangfang Zhang, ambos professores do Departamento de Engenharia Química e Nano da Família Aiiso Yufeng Li na Escola de Engenharia Jacobs da UC San Diego.
Para criar os microrrobôs, os pesquisadores anexaram quimicamente nanopartículas cheias de drogas à superfície das células das algas verdes. As algas, que fornecem movimento aos microrobôs, permitem que as nanopartículas nadem com eficiência nos pulmões e entreguem sua carga terapêutica aos tumores.
As nanopartículas são feitas de minúsculas esferas de polímero biodegradável, carregadas com o medicamento quimioterápico doxorrubicina e revestidas com membranas de glóbulos vermelhos. Este revestimento desempenha uma função crítica: protege as nanopartículas do sistema imunitário, permitindo-lhes permanecer nos pulmões o tempo suficiente para exercerem os seus efeitos antitumorais. “Ele atua como uma camuflagem”, disse o coautor do estudo, Zhengxing Li, que é Ph.D. em nanoengenharia. estudante nos grupos de pesquisa de Wang e Zhang. “Este revestimento faz com que a nanopartícula pareça um glóbulo vermelho do corpo, por isso não desencadeará uma resposta imunológica”.
Esta formulação de algas portadoras de nanopartículas é segura, observaram os pesquisadores. Os materiais utilizados para fabricar as nanopartículas são biocompatíveis enquanto as algas verdes utilizadas, Chlamydomonas reinhardtiisão reconhecidos como seguros para uso pela Food and Drug Administration dos EUA.
Este estudo baseia-se em trabalhos anteriores das equipes de Wang e Zhang usando microrobôs semelhantes para tratar pneumonia mortal em ratos. “Esses foram os primeiros microrrobôs a serem testados com segurança nos pulmões de animais vivos”, disse Wang.
Em trabalhos anteriores, os microrobôs combateram a propagação de bactérias causadoras de pneumonia usando uma combinação diferente de medicamento e membrana celular para as nanopartículas. Ao ajustar esses componentes, a equipe adaptou agora os microrobôs para combater a propagação de células cancerígenas nos pulmões. “Demonstramos que esta é uma tecnologia de plataforma que pode fornecer terapêutica de forma ativa e eficiente em todo o tecido pulmonar para combater diferentes tipos de doenças mortais nos pulmões”, disse Zhang.
No presente estudo, camundongos com melanoma que tiveram metástase para os pulmões foram tratados com microrobôs, que foram administrados aos pulmões através de um pequeno tubo inserido na traqueia. Os ratos tratados experimentaram um tempo médio de sobrevivência de 37 dias, uma melhoria em relação ao tempo médio de sobrevivência de 27 dias observado em ratos não tratados, bem como em ratos que receberam o medicamento sozinho ou nanopartículas cheias de medicamento sem algas.
“O movimento de natação ativo dos microrobôs melhorou significativamente a distribuição da droga no tecido pulmonar profundo, ao mesmo tempo que prolongou o tempo de retenção”, disse Li. “Esta distribuição melhorada e o tempo de retenção prolongado permitiram-nos reduzir a dosagem necessária do medicamento, reduzindo potencialmente os efeitos secundários, mantendo ao mesmo tempo uma elevada eficácia de sobrevivência”.
No futuro, a equipe está trabalhando no avanço deste tratamento com microrobôs para testes em animais maiores, com o objetivo final de testes clínicos em humanos.
Artigo: “Microrrobôs biohíbridos fornecem localmente e ativamente nanopartículas carregadas de drogas para inibir a progressão da metástase pulmonar.” Os coautores do estudo incluem Fangyu Zhang*, Zhongyuan Guo*, Zhengxing Li*, Hao Luan, Yiyan Yu, Audrey T. Zhu, Shichao Ding, Weiwei Gao e Ronnie H. Fang.
*Estes autores contribuíram igualmente para este trabalho.
Este trabalho foi apoiado pelo Escritório Conjunto de Ciência e Tecnologia para Defesa Química e Biológica da Agência de Redução de Ameaças de Defesa (HDTRA1-21-1-0010) e pelos Institutos Nacionais de Saúde (R21AI175904).
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